ing. de cementacion en pozos

INGENIERA DE POZOS

CEMENTACIONES

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

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

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.

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)

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

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

Calculo del Volumen de Cemento

Cuanto volumen de cemento es el

necesario?


Normalmente se toma un registro de

calibracin

Este registro nos expresa el contorno

del pozo.

Obteniendo la volumtrica del

agujero Registro


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


Volumen del espacio anular ?


Volumen del espacio anular

Volumen existente entre el O.D. de la

tubera y el D.I. del agujero



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)


Volumen existente entre el cople y zapata

Vol cz = 0.00319(Ditr)2h

Donde : D( pg) , h (m) , Vol cz (bl)



Volumen existente entre el cople y zapata

Vol c = Vol cz + Vol ea

Donde : Vol c (bl)

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

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

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

Requerimiento de agua

por saco ?

Rw = 1 Saco ( 94 lbs)

Cantidad de sacos de cemento

RL = 1 Saco ( 94 lbs) Vol c = Vol cz + Vol ea

Sacos = Vol c / RL

Cantidad de agua

Volumen de agua = Sacos (Rw )

Sacos = Vol c / RL Rw = 1 Saco ( 94 lbs)

Calculo de presiones durante el desplazamiento

Pre

si

n d

e b

om

be

o

tiempo

Ga

sto

(B

PM

)


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


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



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



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



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.

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.

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.




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


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


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.


Pre

si

n d

e b

om

beo

tiempo

Gasto

(B

PM

)

Bombeo del bache lavador + espaciador

Be > L


Pre

si

n d

e b

om

beo

tiempo

Gasto

(B

PM

)

Bombeo del bache lavador + espaciador cemento

c > L


Pre

si

n d

e b

om

beo

tiempo

Gasto

(B

PM

)

c > L

Bombeo del bache lavador + espaciador cemento


Pre

si

n d

e b

om

beo

tiempo

Gasto

(B

PM

)

c > L

h

Bombeo del bache lavador + espaciador cemento + lodo de perforacin


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

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

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

Peso de la tubera de Revestimiento


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

Considere un exceso de cemento del 25%

1700 pies

4950 pies

Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento


1700 pies

4950 pies

Donde : D( pg) , H (m)


Vol ea = 0.00319(D2

ag D2

etr)H


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


Vol ea = 612 bl



1700 pies

4950 pies

Vol ea = 0.00319(12.615)2)100/3.28


Vol ea = 18.4 bl




4850 pies


1700 pies

4950 pies

Vol ea = 0.00319(12.615)2)100/3.28


Vol ea = 18.4 bl




4850 pies

Vol T = 18.4 bl+ 612 bl

Vol T = 630.4 bl + 630.4 ( .25) = 788 bls.



Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies

Densidad del lodo 1.38 gr/cc


Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies


Cantidad de agua requerida para la cementacin


Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies


Se eligi un cemento de 1.7 gr/cc

o 14 lbs/gal



Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies



o 14 lbs/gal

Requerimiento de agua 7.5 galones /saco




Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies



o 14 lbs/gal


Vol c = 788 /( 8.4 /42) = 3940 Sacos

Rendimiento 32 lts/saco = 8.4 galones /saco



Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies



o 14 lbs/gal

Cemento = 788 ( 94) = 74,072 Lbs de cemento o 33.6 toneladas


Vol c = 3940 ( 8.4 /42) = 788 Sacos

Rendimiento del cemento 32 lts/saco = 8.4 galones /saco



Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies


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


Rendimiento del cemento 32 lts/saco

Volumen de desplazamiento

Vol d = 0.00319(Ditr)2h*


1700 pies

Volumen de desplazamiento

Vol d = 0.00319(Ditr)2h*


1700 pies

Vol ea = 0.00319(12.615)2)4850/3.28

Vol ea = 750 bl = 119 m3

Volumen de baches



mas amplio


u punto especifico en el espacio anular 1700 pies

4950 pies

4850 pies

Volumen de baches



mas amplio


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

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

Mxima presin diferencial

1700 pies

4950 pies

4850 pies

P= (c - L ) h/10

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

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

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 .



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



Volumen total a bombear 850.8 bls.


1700 pies

768 bls

Volumen de cemento 788 bls.


Volumen total a bombear 850.8 bls.


1700 pies

768 bls

Tiempo = 788/ 6 = 131 minutos = 2.18 hrs

ing. de cementacion en pozos

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