lab de lodos y cemmentos (clase 5)

Laboratorio de Lodos y Cementos

Introducción a Practicas de Laboratorio

Equipos y Procedimientos para análisis de Fluidos de Perforación

Para explicar los equipos que se utilizan en el análisis de las propiedades del fluido su utilizan las normas del Instituto Americano del Petróleo (API) que clasifican las propiedades de los fluidos desde el punto de vista físico y químico.


Propiedades Físicas de los fluidos:

- Densidad.- Propiedades Reologicas

• Viscosidad Plástica.• Viscosidad Aparente.• Punto Cedente• Fuerza al Gel

- Filtrado API- PH- Porcentaje de Arena- Porcentajes de Sólidos y Líquidos


Densidad

La densidad se mide utilizando la balanza la que además permite calcular la gravedad especifica y el gradiente de presión por cada mil pies

Se utiliza de la siguiente manera:Calibración:

1 Tapar el extremo del embudo con un dedo y verter agua limpia a través del tamiz hasta que el nivel coincida con la base del tamiz.2 Sostener firme y recto el embudo sobre una jarra graduada con indicación de ¼ de galón.3 Retirar el dedo del extremo y medir con un cronómetro el tiempo que toma en escurrir ¼ de galón de agua a través del embudo. Este tiempo debe ser de 26 segundos que es la viscosidad embudo del agua.


Procedimiento:

1 Llenar la taza de la balanza con fluido y taparla, permitiendo que el exceso de fluido salga por el orificio de la tapa

2 Tapar el orificio con el dedo

3 Lavar la balanza y colocarla sobre el soporte

4 Correr el cursor a lo largo del brazo hasta lograr el equilibrio de la balanza

5 Leer la densidad y registrarla en el reporte de fluido.


Propiedades Reologicas

Determinar la capacidad de limpieza y suspensión del fluido con base a sus propiedades reológicas. El viscosímetro se utiliza para determinar las propiedades reológicas del fluido, es decir, la viscosidad plástica, el punto cedente y la fuerza de gel.

Se utiliza de la siguiente manera: 1 Conectar el instrumento a la fuente de poder apropiada2 Llenar hasta la marca que posee la taza del viscosímetro con la muestra de fluido recién agitada3 Colocar la taza del viscosímetro en el thermo cup y calentar a 120ºF, si el fluido es base aceite. La reología de los fluidos base agua se corre, según API, a temperatura ambiente.4 Colocar el thermo cup en la plataforma del viscosímetro y levantarla hasta hacer coincidir el nivel de la muestra con la marca del rotor. Apretar el tornillo de la plataforma5 Encender el equipo y colocar la palanca de cambios o perilla en posición baja y el switch de velocidad en posición alta para obtener 600 RPM.


6 Registrar la lectura como "Lectura a 600 RPM”, cuando la aguja alcance la máxima deflexión en el dial o se mantenga constante.7 Mantener la palanca de cambios o perilla en la posición baja y colocar el switche de velocidad en posición baja (perilla inferior hacia atrás) para obtener 300 RPM.8 Registrar la lectura como "Lectura a 300 RPM", cuando la aguja alcance la máxima deflexión en el dial o se mantenga constante. 9 Colocar la palanca de cambios o perilla y el switche de velocidad en la posición alta, para obtener 200 RPM.10 Registrar la lectura como "Lectura a 200 RPM", cuando la aguja alcance la máxima deflexión en el dial o se mantenga constante.11 Mantener la palanca de cambios o perilla en posición alta y el switche de velocidad en posición baja, para obtener 100 RPM.12 Registrar esta lectura como "Lectura a 100 RPM", cuando la aguja alcance la máxima deflexión en el dial o se mantenga constante.13 Colocar la palanca de cambios o perilla en posición media y el switche en la posición alta, para obtener 6 RPM.


14 Registrar la lectura como "Lectura a 6 RPM", cuando la aguja alcance la máxima deflexión en el dial o se mantenga constante.15 Mantener la palanca de cambio o perilla en posición media y el switche de velocidad en posición baja, para obtener 3 RPM.16 Registrar la lectura como "Lectura a 3 RPM", cuando la aguja alcance la máxima deflexión en el dial o se mantenga constante.17 Medir a 3 RPM la fuerza de gel a 10 seg., con la palanca de cambios o perilla en posición media y el switche de velocidad en posición baja.El procedimiento consiste en:

17.1. Apagar el motor, colocando el switche de velocidad en posición media y esperar a que el fluido se mantenga estático por 10 seg.17.2. Colocar el switche de velocidad en posición baja, después de haber transcurrido 10 seg y observar cuando la aguja alcance la máxima deflexión en el dial.


18 Registrar la lectura como "Gel inicial" a 10 seg. expresada en lbs/100 pie2. 19 Medir a 6 RPM la fuerza de gel a 10 minutos, con la palanca de cambio o perilla en posición media y el switch en posición alta.El procedimiento consiste en:

19.1. Agitar la muestra por diez minutos a 600 RPM19.2. Colocar la palanca de cambios o perilla en posición media y el switch en posición media para apagar el motor.19.3. Mantener el fluido estático por diez minutos y luego colocar el switch de velocidad en posición baja.20 Registrar la lectura como “Gel final” a 10 minutos expresada en lbs/100 pie2, cuando la aguja alcance la máxima deflexión en el dial.


El cálculo de las propiedades reológicas se realiza de acuerdo a las siguientes ecuaciones:

Viscosidad Plástica, cp = Lectura a 600 RPM – Lectura a 300 RPM

Punto Cedente, lbs/100 pie2 = Lectura a 300 RPM – Viscosidad Plástica

Fuerza de gel, se corre a 3 RPM

Viscosidad Aparente, cp = Lectura a 600 RPM / 2


Filtrado API

Determinar el volumen de líquido o filtrado que pasa hacia la formación permeable cuando el fluido es sometido a una presión diferencial. Se utiliza de la siguiente manera:

1 Ensamblar las partes del equipo limpias y secas en el orden siguiente: Tapa base, empacadura de caucho, malla de 60 mesh, hoja de papel filtro, empacadura de caucho y celda.2 Llenar la celda hasta ¼ de pulgada de su tope, con muestra de lodo recién agitada. Esta cantidad de lodo se agrega para conservar el cartucho de CO2 y poder realizar varias pruebas con el. Colocar la unidad ensamblada en la estructura del filtro prensa.3 Verificar que la tapa superior tenga la empacadura y esta se encuentre bien asentada. Colocar la tapa superior a la celda y asegurarla con el tornillo T. 4 Colocar un cilindro graduado bajo el tubo de salida del filtrado.5 Colocar el cartucho de CO2 en el porta cartucho y apretar, sin forzar.6 Aplicar 100 psi de presión a la celda y filtrar por 30 minutos. Nota: Cuando transcurran los 30 minutos de la prueba, retirar la presión por la válvula de alivio y anotar el volumen recolectado en cc.7 Reportar el volumen recolectado como pérdida de filtrado API.8 Desarmar la celda y examinar el revoque en cuanto a su espesor, dureza, resistencia, flexibilidad, delgadez, firmeza y ver que tan esponjoso resulta mismo. El espesor se expresa en 1/32". Un espesor de 2/32" es generalmente considerado aceptable.

PHDeterminar el grado de acidez o basicidad del fluido para evitar problemas de corrosión y contaminación. El pH-metro es un instrumento utilizado para determinar el pH de soluciones acuosas, midiendo el electro potencial generado entre el electrodo especial de vidrio y el electrodo de referencia.

1 Presionar el botón on/off en ON para encender el medidor de pH2 Ajustar la temperatura manualmente con la temperatura de la muestra.3 Presionar el botón pH/mV hasta que el aviso en la pantalla indique el modo de medición deseado.4 Retirar el electrodo de la solución de almacenamiento.5 Enjuagar el electrodo con agua destilada.6 Sumergir el electrodo en la solución a ser medida, después de pocossegundos el valor de pH se estabiliza.7 Registrar el valor del pH o de mV. Observación:La escala del pH es logarítmica y va de 0 a 14. El pH de una solución seexpresa como el logaritmo negativo del ion H+ (pH = -logH+ )



Porcentaje de ArenaDeterminar el porcentaje de arena en el fluido para hacer los correctivos del caso y evitar problemas operacionales. El kit de arena esta constituido por: un recipiente de 2.5” de diámetro con malla de bronce de 200 mesh; un embudo y una probeta graduada de 0 a 20 %, para leer directamente el porcentaje en volumen de arena.

1 Llenar la probeta con fluido y completar con agua hasta donde lo indica la marca.2 Tapar la boca de la probeta con el dedo pulgar y agitar vigorosamente3 Vaciar la mezcla sobre la malla limpia y previamente mojada4 Descartar el líquido que pasa a través de la malla. Agregar más agua a la probeta, agitar y vaciar de nuevo sobre la malla.5 Repetir el paso número cuatro hasta que el agua de lavado este clara. Advertencia: La cantidad de residuos retenida en la malla no debe aplastarse, agitarse o forzarse con el dedo, lápiz o dispositivo alguno, porque esto dará resultados erróneos y destruye la malla.6 Lavar la arena retenida sobre l a malla con una corriente suave de agua para eliminar residuos de fluido.7 Fijar el embudo en la parte superior de la malla, invertir e insertarlo en la boca de la probeta y rociar la malla con una corriente suave de agua.8 Dejar decantar la arena en el fondo de la probeta9 Observar el volumen de arena depositado y expresar el valor obtenido en porcentaje por volumen.


Porcentaje de Sólidos y LíquidosDeterminar el porcentaje en volumen de los sólidos de alta y baja gravedad especifica, así como cuantificar la eficiencia de los equipos de control de sólidos, en base a los resultados del análisis de sólidos.

1 Sacar la retorta del bloque aislante y destornillar el condensador, utilizando la espátula como destornillador, remover la cámara de lodo de la cámara superior de la retorta.2 Empacar la cámara superior de la retorta con lana de acero fina y agregar lubricante de alta temperatura a las roscas de la cámara de fluido y del condensador.3 Llenar la cámara de fluido y colocar la tapa, permitiendo que el exceso salga por el orificio de la tapa (en este momento es donde se introducen los errores más frecuentes. Asegurarse de que no quede aire entrampado en la cámara. Un volumen exacto de fluido es esencial en esta prueba.4 Limpiar el exceso de fluido y atornillar la cámara de fluido en la cámara superior5 Conectar el condensador6 Colocar la retorta en el bloque aislante y cerrar la tapa aisladora7 Añadir una gota de agente humectante (Wetting agent) en el cilindro graduado de 10 ml y colocarlo debajo del drenaje del condensador. Conectar el cable de la retorta al enchufe de 115 voltios.


8 Calentar hasta que no salga más gota del drenaje del condensador o hasta que la luz piloto apague (aproximadamente 30 minutos).9 Usar la espátula para raspar el fluido seco de la pared de la cámara de fluido y de la tapa, para asegurar el volumen correcto.10 No utilizar lana de acero quemado.11 Asegurarse de desconectar la retorta después de cada prueba.

El calculo de los porcentajes de sólidos y líquidos se determina con las siguientes ecuaciones:

Porcentaje en volumen de aceite = ml de aceite x 10

Porcentaje en volumen de agua = ml de agua x 10

Porcentaje en volumen de sólidos = 100 – (ml aceite + ml agua) x 10

Propiedades Químicas de los fluidos:

Los principales ensayos químicos que se realizan a los fluidos de perforación son:

- Dureza.- Alcalinidad del filtrado Pf- Alcalinidad del filtrado Mf- Alcalinidad del lodo (Pm)- MBT (Methylene Blue Test)



DurezaDeterminar a través de un análisis de dureza los ppm de calcio y cloruros presentes en el fluido, para proceder a introducir los correctivos necesarios y evitar el efecto nocivo de estos contaminantes.

En el caso del Calcio:

1 Agregar 25 cc de agua destilada2 Agregar 40 gotas (2 cc) de amortiguador de dureza Hardness Buffer3 Agregar 2 – 6 gotas de indicador de dureza. Si se desarrollo un color vinotinto, indica que hay iones de calcio y de magnesio en el agua. En caso de ser cierto agregar gota a gota solución de versenato hasta obtener un color azul.4 Agregar 1 cc de filtrado. Si este contiene calcio se obtendrá un color vino tinto. Si esto es cierto. Agregar gota a gota y en agitación continua solución de versenato (400 mg/lt) hasta obtener un color azul. Cuando el filtrado se encuentra encubierto (oscuro), el cambio da un color gris pizarra.5 Registrar la cantidad de calcio como el número de cc versenato gastado

Entonces, Ca++ (ppm) = Versenato (gastado) x 400


DurezaLos cloruros afectan la reología de los fluidos base agua y causan comúnmente problemas de floculación. En algunos casos ocurren problemas de arremetida porinflujo de agua salada.

En el caso de los Cloruros:

1 Colocar 1 cc de filtrado en un recipiente2 Agregar 2 – 3 gotas de fenolftaleína3 Si un color rosado aparece, titular con H2SO4 (0.02N) hasta que el color rosado desaparezca.4 Añadir 25 cc de agua destilada5 Agregar 5 – 10 gotas de K2CrO46 Titular con AgNO3 hasta que el color amarillo cambie a rojo ladrillo y permanezca por 30 segundos7 Registrar la cantidad de cloruro por el número de cc de AgNO3 gastados. Nota: la agitación debe ser continua.

Entonces:C l (ppm) = cc AgNO3 (gastados) x 1000C l (ppm) = cc AgNO3 (gastados) x 10000


Alcalinidad del Filtrado PF

Determinar la alcalinidad del filtrado con fenolftaleína, con la finalidad de identificar los iones contaminantes, como CO3 = y HCO- 3 , que afectan la estabilidad del hoyo. La comparación entre los valores de alcalinidad, Pf y Mf, permite visualizar problemas de contaminación en el fluido.

1 Colocar 1 cc de filtrado en un recipiente2 Agregar 2 o 3 gotas de fenolftaleína, hasta obtener un color rosado3 Agregar H2SO4 (0.02N) hasta que el filtrado adquiera su color original 4 Registrar el Pf como el número de cc de H2SO4 gastados para neutralizar el color de la fenolftaleínaObservación. Si la muestra está oscurecida de manera tal que el cambio de color no se perciba, el punto final se toma con un pH metro cuando el pH cae a 8.


Alcalinidad del Filtrado MF

Determinar la alcalinidad del filtrado con el Anaranjado de Metilo, para identificar la concentración de iones contaminantes, que afectan la estabilidad del hoyo. Un valor alto de Mf es indicativo de la presencia de contaminantes como CO3 y HCO3.

1 Agregar a la muestra que ha sido titulada al punto final del Pf más o menos 4 gotas de Anaranjado de Metilo, hasta obtener un color amarillo oscuro. 2 Agregar H2SO4 (0.02N) gota a gota, hasta que el color del indicador cambie de amarillo naranja a marrón claro.3 Registrar el Mf como el total de cc de H2SO4 gastados más el que se gastó en lograr el PfObservación Si la muestra está oscurecida de manera tal que el cambio de color no se perciba, el punto final se toma con un pH metro cuando el pH cae a 4.3.


Alcalinidad del lodo PM

Determinar la concentración de cal en lb/bls necesaria para secuestrar los gases ácidos que puedan presentarse durante la perforación del pozo.

1 Agregar 25 cc de agua destilada2 Colocar 1 cc de lodo en la cápsula de titulación3 Agregar de 4 a 5 gotas de Fenolftaleína y agitar4 Agregar H2SO4 hasta lograr el color original del lodo.5 Registrar la alcalinidad del lodo (Pm) como los cc de H2SO4 gastados en neutralizar el color de la fenolftaleína.


Prueba del Azul de Metileno (MBT)

Determinar la concentración total de sólidos reactivos presentes en el fluido. La prueba MBT da la concentración total de los sólidos arcillosos que contiene el fluido, es decir, la concentración de los sólidos arcillosos comerciales agregados (Bentonita) y la concentración de sólidos arcillosos portados por la formación.

1 Agregar 10 cc de agua destilada2 Agregar 1 cc de lodo3 Agregar 15 cc de agua oxigenada4 Agregar 0.5 cc de ácido sulfúrico (5N)5 Hervir suavemente durante 10 minutos6 Completar hasta 50 cc con agua destilada.7 Agregar ½ cc de Azul de Metileno y agitar8 Tomar una gota de líquido con la varilla de agitación y colocarla sobre el papel filtro. Mantenga la varilla completamente en posición vertical.9 Calentar y repetir el paso número dos hasta lograr obtener un punto central azul rodeado de una aureola celeste.10 Repetir el paso número tres para corroborar el punto final11 Registrar la cantidad de Azul de Metileno gastada

La siguiente figura ilustra los pasos ocho, nueve y diez del procedimiento de la prueba MBT

Entonces:CEC (Capacidad de Azul de Metileno) = cc Azul de Metileno (Gastados) por cc de fluidoMBT (lbs./bbl) = 5 x CEC


Cementación

Operación en la cual una mezcla de agua y cemento se coloca a una profundidad determinada para que cumpla entre otros con los siguientes objetivos:

* Excluir las aguas de las formaciones productivas

* Proteger al revestidor de presiones externas ( formación )

* Sellar zonas no productivas

* Proteger la tubería de revestimiento de la corrosión

* Evitar migración de fluidos entre diferentes zonas

* Controlar pérdidas de circulación

* Sellar zonas de fluidos no deseables

* Soportar el revestidor y todo el peso del equipo

Cementación

YAC-1

YAC-2DAÑO A LA FORMACIÓN

COMUNICACIÓN ENTRE

FORMACIONES

SECCIONES SIN

PROTECCIÓN

“GARANTIZAR EL AISLAMIENTO ZONAL, NO SOLO POSTERIOR A LA CEMENTACIÓN, SINO

TAMBIÉN EN EL TRANSCURSO DE LA VIDA PRODUCTIVA DE LOS POZOS”

Cementación

Cemento:

Mezcla de piedra Caliza y otros materiales ricos en Carbonato de Calcio con Arcilla y algo de Oxido de Hierro y Aluminio

+ Calor( 2600-3000 ºF )

Clinker(4-8%)

Cemento Portland

50% Silicato Tricálcico (3CaO.SiO2)

25% Silicato Dicálcico ( 2CaO.SiO2)

4% Aluminato Tricálcico (3CaO.Al2O3)

13% Ferro Aluminato Tricálcico o Tetracálcico ( 4CaO.Al2O3.Fe2O3)

3% Sulfato de Calcio ( CaSO4)

3% Otros (MgO, Cal libre, Alcalis, Anhidrido Sulfurico)

Materiales Iniciales

CaO(Caliza)

SiO2 ( Sílice )

Al2O3 ( Arcilla )

Fe2O3 ( Oxido Férrico )

+ Yeso

Cementación

El API presenta nueve tipos de cementos A,B,C,D,E,F,G,H,J . El más utilizado es el

cemento tipo “H” al cual se le pueden adicionar retardadores y/o aceleradores.

Cementación

Propiedades del Cemento:

Las propiedades de los cementos utilizados en las operaciones de cementación, varían de acuerdo a lo siguiente:

* Ubicación Geográfica

* Condiciones de fondo de pozo (Temp., Prof., Presión, etc.)

* Tipo de Cementación

* Tipo de agua a utilizar para la mezcla

Estas propiedades dependen de:

* La relación de agua de las lechadas ( Gal /sac)

* Densidad de la lechada ( Lbs / Gal )

* Rendimiento de la lechada ( ft 3 / saco )

Cementación

Tipos de Cementación:

Primaria: es la realizada cuando es corrido por primera vez el revestidor o camisa (liner).

Funciones:

•· Aislamiento de la Zapata de Revestimiento.

•· Aislamiento de las Zonas de Producción – previene flujo cruzado entre los intervalos a

diferentes presiones.

•· Protección de zonas acuíferas – previene la contaminación de fluido de perforación de los

acuíferos.

•· Aislamiento de Intervalo Problema – perdidas extremas, control de pozos, entrada por

ventana.

•· Protección de Tubería de Revestimiento – de fluidos corrosivos de formación, es decir H2S,

CO2.

•· Soporte de la Tubería de Revestimiento – es decir soporte para el conductor.

Cementación

Secundaria: es también conocida como forzamiento (Squeeze) y su objetivo es bombear una lechada de cemento en el pozo, bajo presión, forzándola contra una formación porosa, tanto en las perforaciones del revestidor o directamente al hoyo abierto.

Se utiliza en el sellado de perforaciones, cementación de anillos en conductor, reparación de fugas en la tubería de revestimiento, forzarzapata de revestimiento, colocar tapones, etc.

Cementación

TAPONES DE CEMENTO EN HOYO ABIERTO

En algunas ocasiones, el hoyo debe ser obstruido con un tapón de cemento. Algunas causas son

Para abandonarlo.

Para desviarlo.

Evitar perdidas de circulación.

Evitar invasión de aguas de zonas profundas.

Los tapones de cemento, generalmente se colocan en hoyos desnudos y se usa tubería de perforación o tubería de educción para colocar el cemento en el sitio requerido. En vista de que el hoyo, siempre esta lleno de fluido de perforación o de fluido de completacion, se requiere que encima de la mezcla agua-cemento se coloque cierta porción de agua para mejorar la eficiencia del fraguado del cemento.

Para diseñar la colocación de un tapón de cemento se requiere balancear las columnas de cemento, agua y fluido en el hoyo, en vista de que los fluidos tienen diferentes gravedades especificas.

El volumen de agua en el anular debe colocarse antes de la mezcla agua-cemento y el volumen de agua dentro de la tubería debe bombearse después del cemento.

Cementación

- Condición pobre del agujero (patas de perro, estabilidad del

agujero descubierto, desgastes, llenado del agujero, cama de

recortes, etc.)

- Condición pobre del lodo (altas fuerzas de gel y punto de

resistencia, alta perdida de fluido o filtración, enjarre grueso, alto

contenido de sólidos, perdida de material de circulación,

incompatibilidad de lodo/cemento).

- Centralización pobre (el cemento no se coloca uniformemente

alrededor de la tubería de

revestimiento, dejando lodo en el sitio).

- Perdida de Circulación

- Presión Anormal

- Presión Subnormal

- Presión Alta

PROBLEMAS COMUNES DE CEMENTACION

Cementación

EQUIPOS QUE INTERVIENEN EN ELPROCESO DE CEMENTACION

ZAPATA GUÍA: Es simplemente un niple que se

coloca en la parte inferior del primer tubo para permitir

una libre introducción de la tubería en el hoyo. Su

forma esférica en la parte inferior hace que el contacto

con la pared del hoyo sea la mas suave posible,

evitando así cualquier derrumbe de las paredes del

hoyo

Cementación

Cementación


ZAPATA DIFERENCIAL: Tiene doble

función, sirve de zapata guía y de

flotador, tiene un dispositivo interno que

no permite, que la tubería se llene

completamente de fluido de esta forma

ejerce una flotación y ayuda con el peso

de la tubería. El dispositivo interno puede

convertirse en una válvula de retención

Cementación


CUELLO FLOTADOR: Esta herramienta se

coloca en el extremo superior del primer tubo y el

extremo inferior del segundo tubo. Sirve de

elemento de flotación. Se transforma por medios

mecánicos, en válvulas de retención, lo que permite

que el fluido circule de la tubería a espacio anular,

pero no del espacio anular hacia la tubería. Esto

permite que la mezcla agua-cemento se quede en el

anular y no regrese a la tubería . El cuello flotador

sirve de soporte de los tapones de cemento.

Cementación


TAPONES DE CEMENTO: Los tapones de cemento

son dispositivos que se introducen en la tubería de

revestimiento, durante la operación del bombeo de

cemento. Se usan dos tapones, los cuales separan la

mezcla agua-cemento del fluido en el pozo y de liquido

desplazante, al mismo tiempo el tapón inferior limpia la

pared de la tubería del fluido en el pozo y del liquido

desplazante, al miso tiempo el tapón inferior limpia la

pared de la tubería del fluido en el pozo y el tapón

superior limpia la tubería de la mezcla agua-cemento.

Cementación

Cementación

Los tapones son retenidos en el cuello flotador, y el tapón esta diseñado de tal manera que a presiones de 300 a 400 lpc se rompa un diafragma y permita la continuación del flujo de cemento. El tapón superior es casi una pieza solida y al llegar al cuello flotador obstruye el flujo, lo que indica que la mezcla agua-cemento ha sido colocada en el sitio determinado.



CENTRALIZADORES: Son herramientas que se

colocan en la tubería de revestimiento para mantenerla

centralizada en el hoyo, la centralización de la tubería

permite que el espesor del cemento sea uniforme

alrededor de toda la tubería, evitando así crear un

desbalance en las presiones externas que podrían originar

problemas posteriores. Los centralizadores se colocan, el

primero entre la zapata y el cuello flotador, el segundo en

la unión del segundo con el tercer tubo, de allí en adelante

se coloca un centralizador cada dos tubos hasta 40 pies

por debajo del tope del cemento.

Cementación


RASPADORES: Son herramientas que se

colocan en el revestidor con el objeto de

limpiar el revoque que se ha formado en la

pared del pozo. Los raspadores se colocan

desde 20 pies por debajo del tope del

horizonte productor hasta 20 pies por encima

de la den horizonte productor, con un

espaciamiento de 20 pies cada uno.

Cementación

Cementación

CABEZAL DE CEMENTACION: Esta pieza

se coloca en la parte superior del tubo que se

asoma a la superficie, se une por medio de

mangueras de acero a los sistemas de

mezclado y bombeo de cemento. Posee dos

cámaras de alojamiento para los tapones de

cementación, y un juego de válvulas que

permitan la operación completación .


Diseño de la cementación

• Accesorios para la cementación

• Cálculos en el pozo

• Secuencia operativa

• Estado mecánico del pozo

• Información de las geopresiones.

• Información de los fluidos de perforación

utilizados

INFORMACIÓN NECESARIA PARA LA CEMENTACION

Cementación

Cementación

Aditivos para Cementos:Funciones:

* Modificar densidad

* Aumentar o disminuir resistencia a la compresión

* Acelerar o retardar el tiempo de fraguado

* Controlar perdida de fluidos

* Reducir viscosidad de la lechada

* Aumentar resistencia frente a fluidos corrosivos

* Formación de puentes para el control de perdida de circulación

Cementación

Cementación

Densificantes:

Incrementan la densidad, limitan y mantienen presión para el control del pozo y

para mejorar el desplazamiento o remoción del lodo.

Entre ellos se tiene: Arena, Barita, Hematíta

Controladores de Filtrado :Previenen la deshidratación del cemento y evitan la disminución de la columna de cemento debido a la perdida de agua, lo cual origina reducción de la presión ejercida por la columna hidrostática.

Entre estos se tienen: Polímeros Orgánicos, Látex, Cemento con Bentonita y dispersante

Cementación

Aceleradores:

Aumentan la velocidad de la tasa normal de reacción entre el cemento y el agua.

Aumento de la resistencia a la compresión y disminución del tiempo de fraguado

o espesamiento ( acelerador total ).

Son generalmente agregados al cemento en temperaturas entre 32°F y 110°F.

Son fabricados a partir de cementos A, G y H.

Entre los mas usados están:

Cloruro de Calcio ( hasta 2% ) 60 °FCloruro de Sodio ( 1-5% ) >10 % ------ Retardador

Bórax (Na2B4O4.10H2O) Tetraborato de Sodio Decahidratado

Silicato de Sodio ( Diesel A ). Sistema Diesel

Material Orgánico de alto peso molecular. Prolongan el tiempo de

bombeabilidad y retardan el fraguado de la lechada de cemento

Entre ellos se pueden encontrar:

Lignosulfonato de Sodio y Calcio ( 0.1-1%)

Agua Saturada con Sal (15-17 Lbs / sc )

Lignosulfonato de Calcio ( 0.1-1.05 )

CMHEC (Carboximetil- Hidroxietil Celulosa)

Sal (Cloruro de Sodio) >10%

Retardadores:

Cementación

Extendedores:Existen varios métodos para reducir la densidad: controlando agua, agregando materiales

de bajo peso especifico o ambos métodos en común La Bentonita es el material mas

utilizado en diferentes formulaciones, tanto en polvo como en forma prehidratada.

Su función es variada y entre ellas se tienen: reducen la densidad de la lechada, aumentan

el rendimiento, disminuyen la perdida de filtrado y reducen los costos

Bentonita (2-16%)

Atapulguita (0.5- 4%)

Hidrocarburos Naturales :Gilsonita, Carbón (1-50 Lbs/scs)

Silicato de Sodio (1- 7.5 Lbs/scs)

Pozolanas, tierra Diatomacea, Cenizas en polvo, Perlitas Expandidas.

Cementación

Cementación

Dispersantes :

Se agregan al cemento para proveer propiedades de flujo y permitir el

bombeo de la lechada de cemento en flujo turbulento a menor caudal,

minimizando así los requerimientos de potencia hidráulica.

Disminuyen la viscosidad, bajan el punto cedente y la resistencia de gel

Entre ellos se tienen: Polímeros de cadena larga, Lignosulfonato de Calcio

y Cloruro de Sodio, Hidoxalatos Polisacáridos


Ejemplos y Ejercicios

Ejemplo de Cálculos

Diámetro de la barrena = 22 pg Diámetro Ext. de TR = 16 pg Diámetro Int. de TR = 15 pg Saco de cemento = 50 Kg. Rendimiento: 38.8 lt de lechada /saco Densidad de Lechada = 1.93 gr./cm3

Profundidad: 656 pies 10 m en cople de tubería.

Cap. Embolada = 0,5 Bls por embolada,

Cap. Bomba = 50 emboladas por minuto

Eficiencia de la bomba = 80%

Capacidad de las bombas:Capacidad de las bombas:

656 pies

Calcular las toneladas de cemento y agua que se requieren para crear una lechada que nos sirva para cementar una TR (según figura), así como el tiempo necesario para su bombeo y su desplazamiento.

30 pies

DATOS:

ienton

totalCementodeVolCementoSc

dimRe

_.._

.*.*.... EficBombaCapembCapDesplazaraPosibleVol desplazaraposiblevol

LechadadetotalVolbombeodeTiempo

...

.....

Volumen de lechada requerida (volumen del espacio anular):

Capacidad entre (agujero y TR) = 0.000972*(d.(agujero)^2 - d.(TR)^2)

Capacidad de (TR) = 0.000972 * (d.(TR)^2)

Volumen (TR) = Cap. * h

Volumen (agujero y TR) = Cap. * h 1

2

Volumen total de Lechada = 1 + 2


Capacidad entre (agujero y TR) = 0.000972 * (de.(agujero)^2 - d.(TR)^2)

Capacidad de (TR) = 0.000972 * (di.(TR)^2)

Volumen (TR) = Cap. * haltura

Volumen (agujero y TR) = Cap. * haltura

Capacidad entre (agujero y TR) = 0.000972 * (22^2 - 16^2)= 0,2216 Bls/ft

Capacidad de (TR) = 0.000972 * (15^2)=0,2187 Bls/ft

Volumen (agujero y TR) = 0,2216 Bls/ft * 656 ft = 145,37 Bls

Volumen (TR) = 0,2187 Bls/ft * 30 ft = 6,561 Bls

Primer paso: Calcular la capacidad de la tuberías y los volúmenes

1

2

3

4

5 Volumen Total = + = 151,93 Bls3 4


Vol. cemento = Vol. total de lechada / Rendimiento =

Tiempo de bombeo = Vol. Total de lechada/vol. Posible a desplazar

Volumen posible a desplazar = (cap. Embolada * cap. Bomba) * Eficiencia =

Vol. cemento = 151,93 Bls / 0,24 Bls/saco = 622,20 sacos * 50 kg/1 saco * 1 ton/1000kg =31,1 ton

Volumen posible a desplazar = (0,5 Bls/emb *50 emb/min) * .0,80 = 20 Bls/min

2do paso: Calcular Volúmenes de Cemento, Desplazamiento y Tiempo Bombeable

Tiempo de bombeo = 151,93 Bls / 20 Bls/min = 7,597 min

Volumen para desplazamiento = cap. TR * h1=

Volumen de desplazamiento = 0,2187 Bls/ft * 626 ft = 136,90 Bls


Ejercicios

Calcular el volumen de cemento para cementar una Tubería de Revestimiento (según figura), así como el tiempo necesario para su bombeo y su desplazamiento.

OD TR: 8 ‘’ Cap Bomba: 0,3 Bls/Emb

ID TR: 7,276 ‘’ Cap. Emb: 70 Emb/min

ID hoyo: 10 ¼’’ Efic: 90 %

9000 pies

10 pies

Calcular el tiempo de Fondo Arriba y de Circulación de un pozo (según figura),

OD TR: 7 ‘’ Long Pist: 9 ‘

ID TR: 6,216‘’ Diam Pist: 3,5’’

OD tub: 3 ½’’ EPM: 90

ID tub: 2,992’’ Prof = 5000 ‘

lab de lodos y cemmentos (clase 5)

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