Download - Ing. de Cementacion en Pozos
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INGENIERA DE POZOS
CEMENTACIONES
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CEMENTACIONES
Proceso mediante el cual se
mezcla un lechada de
cemento y agua para
bombearla al fondo del pozo
a travs de la tubera de
revestimiento.
Cemento completamente fraguado sin canalizacin
de gas
Zona de Inters
Zona de Inters
Zona de Inters
Cemento Adherido a la formacin
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CEMENTACIONES
Informacin
necesaria para
la cementacin
Diseo de la lechada de cemento
Aditivos para al lechada
Seleccin de baches lavador y espaciador
Temperaturas
Densidad de la lechada
Diseo de la cementacin
Accesorios para la cementacin Clculos en el pozo Secuencia operativa Estado mecnico del pozo Informacin de las geopresiones Informacin de los fluidos de perforacin utilizados
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CEMENTO
El cemento utilizado en construccin alcanza
un esfuerzo compresivo de 1000 a 3000 psi
La grava utilizada tiene un esfuerzo
compresivo de 5,000 a 20,000 psi
El compuesto cemento grava alcanza un
esfuerzo compresivo de 4,000 a 15,000 psi.
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CEMENTO
En pozos petroleros generalmente no se usan
agregados slidos( excepto; arena silica ), por lo
que solo se logran esfuerzos compresivos de 200
a 3,000 psi. (temperatura ambiente)
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CEMENTO
El API presenta nueve tipos de cementos
A,B,C,D,E,F,G,H,J
El ms utilizado es el cemento tipo H al cual se le pueden adicionar retardadores y/o
aceleradores
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CEMENTACIONES
Funciones de
las
cementaciones
primarias
Soportar cargas radiales y verticales
Aislar formaciones productoras
Excluir fuentes no deseables de
produccin de fluidos
Proteger al Casing de corrosin
Confinar presiones anormales
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Calculo del Volumen de Cemento
Cuanto volumen de cemento es el
necesario?
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Calculo del Volumen de Cemento
Normalmente se toma un registro de
calibracin
Este registro nos expresa el contorno
del pozo.
Obteniendo la volumtrica del
agujero Registro
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Calculo del Volumen de Cemento
Cuando no se cuenta con el registro
de calibracin , un exceso de volumen
entre el 10 al 50% es recomendado,
en formaciones consolidadas y no
consolidadas
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Calculo del Volumen de Cemento
Volumen del espacio anular ?
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Calculo del Volumen de Cemento
Volumen del espacio anular
Volumen existente entre el O.D. de la
tubera y el D.I. del agujero
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Calculo del Volumen de Cemento
Volumen del espacio anular
Volumen existente entre el O.D. de la
tubera y el D.I. del agujero
Vol ea = 0.00319(Dag Detr)H
Donde : D( pg) , H (m)
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Calculo del Volumen de Cemento
Volumen existente entre el cople y zapata
Vol cz = 0.00319(Ditr)2h
Donde : D( pg) , h (m) , Vol cz (bl)
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Calculo del Volumen de Cemento
Volumen del espacio anular
Volumen existente entre el cople y zapata
Vol c = Vol cz + Vol ea
Donde : Vol c (bl)
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Calculo del Volumen de Desplazamiento
Volumen del deplazamiento
Vol d = 0.00319(Ditr)2h*
Donde : D( pg) , h (m) , H (m), Vol d (bl)
h* H
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Calcular la cantidad de sacos de cemento
Rendimiento por saco ?
Volumen de
lechada
+
Volumen de
agua
Volumen de
cemento de
un saco
+
Volumen de
aditivos
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Calcular el rendimiento del cemento
Rendimiento por saco ?
RL =
1 Saco ( 94 lbs)
Volumen de
lechada
+
Volumen de
agua
Volumen de
cemento de
un saco
+
Volumen de
aditivos
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Requerimiento de agua
por saco ?
Rw = 1 Saco ( 94 lbs)
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Cantidad de sacos de cemento
RL = 1 Saco ( 94 lbs) Vol c = Vol cz + Vol ea
Sacos = Vol c / RL
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Cantidad de agua
Volumen de agua = Sacos (Rw )
Sacos = Vol c / RL Rw = 1 Saco ( 94 lbs)
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Pre
si
n d
e b
om
be
o
tiempo
Ga
sto
(B
PM
)
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Sea; la densidad del cemento > que la del lodo de perforacin
Pre
si
n d
e b
om
beo
Pbc
e = s
Q = cte Pb = Ptr + Pea
Densidad equivalente de circulacin ( DEC)
DEC = Pea (10)/H + L
Ptr
Pea
DEC
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Bache espaciador
Bache lavador
Bache Lavador:
El propsito de este bache es lavar la
formacin que se pondr en contacto con
el cemento para garantizar su adherencia.
Fluido Newtoniano
densidad de 1 gr/cc
Agua con surfactante
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Sea; la densidad del cemento > que la del lodo de perforacin
Bache espaciador
Bache lavador
Bache Espaciador:
El propsito de este bache es evitar la
contaminacin del cemento con el lodo:
Fluido no Newtoniano
densidad parecida al lodo de
perforacin > en 0.06 gr/cc
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Sea; la densidad del cemento > que la del lodo de perforacin
Volumen recomendado:
1.- 150 m. lineales en el espacio anular
mas amplio
2.- 10 minutos de tiempo de contacto con
u punto especifico en el espacio anular
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Volumen recomendado:
1.- 150 m. lineales en el espacio anular mas
amplio
2.- 10 minutos de tiempo de contacto con un
punto especifico en el espacio anular
Estos dos volmenes proporcionan los
limites mnimo y mximo a emplear.
La decisin deber de tomar en
cuenta que la DEC sea mayor que la
presin de poro.
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GPf GPff
Pro
fun
did
ad
(m
)
Gradiente (lb/gal)
ho
hn
7 pg.
9 5/8 pg.
11 pg.
16 pg.
Densidad del lodo
DEC mayor que la presin de poro.
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GPf GPff
Pro
fun
did
ad
(m
)
Gradiente (lb/gal)
ho
hn
7 pg.
9 5/8 pg.
11 pg.
16 pg.
Densidad del lodo
menor que la presin
de poro, por el bache
lavador.
DEC mayor que la presin de poro.
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Sea; la densidad del cemento > que la del lodo de perforacin
Pre
si
n d
e b
om
beo
tiempo
Gasto
(B
PM
)
Pbc
e = s
Q = cte
-
GPf GPff
Pro
fun
did
ad
(m
)
Gradiente (lb/gal)
ho
hn
7 pg.
9 5/8 pg.
11 pg.
16 pg.
Densidad del lodo esttico
DEC mayor que la presin de poro.
DEC
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
tiempo
Gasto
(B
PM
)
Bombeo del bache lavador
BL < L
Gasto necesario para generar
un rgimen turbulento.
Pre
si
n d
e b
om
be
o
-
Calculo de presiones durante el desplazamiento
Pre
si
n d
e b
om
beo
tiempo
Gasto
(B
PM
)
Bombeo del bache lavador
BL < L
Gasto necesario para generar
un rgimen turbulento.
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Pre
si
n d
e b
om
beo
tiempo
Gasto
(B
PM
)
Bombeo del bache lavador + espaciador
Be > L
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Pre
si
n d
e b
om
beo
tiempo
Gasto
(B
PM
)
Bombeo del bache lavador + espaciador cemento
c > L
-
Calculo de presiones durante el desplazamiento
Pre
si
n d
e b
om
beo
tiempo
Gasto
(B
PM
)
c > L
Bombeo del bache lavador + espaciador cemento
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Pre
si
n d
e b
om
beo
tiempo
Gasto
(B
PM
)
c > L
h
Bombeo del bache lavador + espaciador cemento + lodo de perforacin
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Calculo de presiones durante el desplazamiento
Pre
si
n d
e b
om
beo
tiempo
Gasto
(B
PM
)
c > L
h
P= (c - L ) h/10
Bombeo del bache lavador + espaciador cemento + lodo de perforacin
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Consideraciones y clculos a realizar en las
cementaciones
1.- Peso de la tubera de Revestimiento
2.- Cantidad de cemento y agua requerido
3.- Volumen de baches y Volumen de desplazamiento
4.- Mxima presin diferencial
5.- Tiempo de operacin de cementacin
6.- Accesorios a utilizar durante al cementacin
7.- Potencia y equipo requerido
8.- Secuencia operativa
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Peso de la tubera de Revestimiento
Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
1700 pies
4950 pies
Densidad del lodo de perforacin de = 11.5 lb/gal = 1.38 gr/cc
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Peso de la tubera de Revestimiento
Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
1700 pies
4950 pies
Densidad del lodo de perforacin de = 11.5 lb/gal = 1.38 gr/cc
WtF = Ff ( Wt)
Ff = 1 f/a
WtF = ( 1 1.38/ 7.2)( 4950)54 = 216067 lbs
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Considere un exceso de cemento del 25%
1700 pies
4950 pies
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
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Considere un exceso de cemento del 25%
1700 pies
4950 pies
Donde : D( pg) , H (m)
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
Vol ea = 0.00319(D2
ag D2
etr)H
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Considere un exceso de cemento del 25%
1700 pies
4950 pies
Vol ea = 0.00319(D2
ag D2
etr)H
Donde : D( pg) , H (m), V (bl)
Vol ea = 0.00319((17.5)2 (13.375)2)4950/3.28
Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Vol ea = 612 bl
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
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Considere un exceso de cemento del 25%
1700 pies
4950 pies
Vol ea = 0.00319(12.615)2)100/3.28
Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Vol ea = 18.4 bl
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
Vol cz = 0.00319(Ditr)2h
Donde : D( pg) , h (m) , Vol cz (bl)
4850 pies
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Considere un exceso de cemento del 25%
1700 pies
4950 pies
Vol ea = 0.00319(12.615)2)100/3.28
Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Vol ea = 18.4 bl
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
Vol cz = 0.00319(Ditr)2h
Donde : D( pg) , h (m) , Vol cz (bl)
4850 pies
Vol T = 18.4 bl+ 612 bl
Vol T = 630.4 bl + 630.4 ( .25) = 788 bls.
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Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
Vol T = 788 bls.
1700 pies
4950 pies
4850 pies
Densidad del lodo 1.38 gr/cc
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Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Vol T = 788 bls.
1700 pies
4950 pies
4850 pies
Densidad del lodo 1.38 gr/cc
Cantidad de agua requerida para la cementacin
-
Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Vol T = 788 bls.
1700 pies
4950 pies
4850 pies
Densidad del lodo 1.38 gr/cc
Se eligi un cemento de 1.7 gr/cc
o 14 lbs/gal
Cantidad de agua requerida para la cementacin
-
Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Vol T = 788 bls.
1700 pies
4950 pies
4850 pies
Densidad del lodo 1.38 gr/cc
Se eligi un cemento de 1.7 gr/cc
o 14 lbs/gal
Requerimiento de agua 7.5 galones /saco
Cantidad de agua requerida para la cementacin
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Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
Vol T = 788 bls.
1700 pies
4950 pies
4850 pies
Densidad del lodo 1.38 gr/cc
Se eligi un cemento de 1.7 gr/cc
o 14 lbs/gal
Requerimiento de agua 7.5 galones /saco
Vol c = 788 /( 8.4 /42) = 3940 Sacos
Rendimiento 32 lts/saco = 8.4 galones /saco
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Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
Vol T = 788 bls.
1700 pies
4950 pies
4850 pies
Densidad del lodo 1.38 gr/cc
Se eligi un cemento de 1.7 gr/cc
o 14 lbs/gal
Cemento = 788 ( 94) = 74,072 Lbs de cemento o 33.6 toneladas
Requerimiento de agua 7.5 galones /saco
Vol c = 3940 ( 8.4 /42) = 788 Sacos
Rendimiento del cemento 32 lts/saco = 8.4 galones /saco
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Calcular la cementacin primaria de la tubera de 13 3/8 O.D. 54 lbs/pie
Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento
Vol T = 788 bls.
1700 pies
4950 pies
4850 pies
Densidad del lodo 1.38 gr/cc
Se eligi un cemento de 1.7 gr/cc o 14 lbs/gal
Cemento = 6.7 toneladas de cemento
W = 7.5 galones /saco(788 )= 5910 galones
W = 140.7 bls = 22.3 m3
Requerimiento de agua 7.5 galones /saco
Rendimiento del cemento 32 lts/saco
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Volumen de desplazamiento
Vol d = 0.00319(Ditr)2h*
Donde : D( pg) , h (m) , H (m), Vol d (bl)
1700 pies
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Volumen de desplazamiento
Vol d = 0.00319(Ditr)2h*
Donde : D( pg) , h (m) , H (m), Vol d (bl)
1700 pies
Vol ea = 0.00319(12.615)2)4850/3.28
Vol ea = 750 bl = 119 m3
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Volumen de baches
Volumen recomendado:
1.- 150 m. lineales en el espacio anular
mas amplio
2.- 10 minutos de tiempo de contacto con
u punto especifico en el espacio anular 1700 pies
4950 pies
4850 pies
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Volumen de baches
Volumen recomendado:
1.- 150 m. lineales en el espacio anular
mas amplio
2.- 10 minutos de tiempo de contacto con
u punto especifico en el espacio anular 1700 pies
4950 pies
4850 pies
Vol ea = 0.00319((17.5)2 (13.375)2)150
Vol ea = 60.9 bls = 9.5 m3
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Volumen de baches
1700 pies
4950 pies
4850 pies
Vol ea = 60.9 bls = 9.5 m3
Vol la = 5 m3
Vol E = 5 m3
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Mxima presin diferencial
1700 pies
4950 pies
4850 pies
P= (c - L ) h/10
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Mxima presin diferencial
1700 pies
4950 pies
4850 pies
P= (c - L ) h/10
P= (1.7 - 1.38 ) 1478/10
P= 47.2 Kg / cm 2
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Tiempo de la operacin de cementacin
El tiempo de la operacin de cementacin
se divide en :
Tiempo de bombeo de cemento
Tiempo de desplazamiento
Tiempo de fraguado
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Tiempo de bombeo de cemento y baches
En este tiempo se considera el necesario para mezclar y bombear dentro del
pozo los baches y la lechada de cemento, puede variar entre 4 a 8 BPM .
Tiempo de la operacin de cementacin
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Tiempo de bombeo de cemento y baches
En este tiempo se considera el necesario para mezclar y bombear dentro del
pozo los baches y la lechada de cemento, puede variar entre 3 a 6 BPM .
Volumen de los baches 10 m3 = 62.8 ls
Volumen del cemento 788 bls
Tiempo de la operacin de cementacin
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Tiempo de bombeo de cemento y baches
Volumen total a bombear 850.8 bls.
Tiempo de la operacin de cementacin
1700 pies
768 bls
Volumen de cemento 788 bls.
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Tiempo de bombeo de cemento y baches
Volumen total a bombear 850.8 bls.
Tiempo de la operacin de cementacin
1700 pies
768 bls
Tiempo = 788/ 6 = 131 minutos = 2.18 hrs
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Tiempo de bombeo de cemento y baches
Volumen total a bombear 850.8 bls.
Tiempo de la operacin de cementacin
1700 pies
768 bls
Tiempo = 788/ 6 = 131 minutos = 2.18 hrs