Cementación (1)
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Cementaciones en el pasado…
Migración de GAS
Soporte a TR’s
Cementaciones Hoy…
Elasticidad
Sello largo Plazo Economía
Influjos superficiales
Diseño de Cementación
Construcción del Pozo
Fluido
resistente a
Influjos
Mezclable Estable
Bombeabilidad
100% colocable
Densidad
Ciclo de Vida
Propiedades Mecanicas para
soportar las Operaciones
futuras.
Estabilidad bajo
las condiciones Reales Pozo.
+
La cementación de pozos es el proceso que consiste en mezclar y desplazar una lechada de
cemento hacia el fondo del pozo a través de la T.R. y luego hacia el espacio anular en donde
fraguara. En general las cementaciones pueden clasificarse en tres tipos:
1. Cementación primaria.
2. Cementación forzada.
3. Tapones de cemento.
1.- La cementacion primaria: Es el proceso de colocar cemento entre la
tubería de revestimiento y la pared del pozo (formación), se ejecuta
inmediatamente después de introducir la T.R. y sus principales objetivos
son:
a. Aislar formaciones de alta o baja presión.
b. Aislar formaciones con flujo de agua (dulce o salada).
c. Aislar zonas productoras.
d. Formar un sello entre la T.R. y la formación.
e. Proporcionar un sostén a la T.R.
f. Reducir el proceso de corrosión exterior de la T.R,
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TEMA VII Cementaciones
I. Introducción
Una cementacion exitosa es aquella en la cual la T.R. se baja a la profundidad programada y se
llena el espacio anular con cemento que al fraguar crea un sello entre la T.R. y la formación.
La siguiente figura muestra esquemáticamente la operación de una cementación primaria
durante la etapa del desplazamiento.
Una cementación primaria puede realizarse en
una o dos etapas, dependiendo de las
características del pozo.
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TEMA VII Cementaciones
I. Introducción
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2.- La cementacion forzada: Se describe como el proceso de forzar a presión una lechada
de cemento a través de perforaciones realizadas en la T.R., en roturas de ésta y a través de
la formación. Sus principales objetivos son:
a. Corregir una cementacion primaria.
b. Abandonar zonas productoras agotadas.
c. Obturar roturas en la T.R.
d. Para realizar exclusiones de agua.
e. Para obturar zonas de perdida de circulación.
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TEMA VII Cementaciones
I. Introducción
3.- Los tapones de cemento: la colocación de tapones de cemento tienen los siguientes
objetivos:
a. Abandono de pescados.
b. Para corregir desviaciones durante la perforación.
c. Abandono de intervalos agotados o invadidos
d. En operaciones de pesca para fijar el pez.
e. Como protección durante operaciones especiales.
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TEMA VII Cementaciones
I. Introducción
El cemento es una mezcla compleja de caliza (materiales ricos en carbonatos), sílice, fierro y
arcilla, molidos y calcinados que al entrar en contacto con el agua forma un cuerpo solidó.
a. Principales componentes:
1.- Silicato tricalcico (3CaO.SiO) es el componente mas abundante y factor principal para
producir la consistencia temprana ( de 1 a 28 dias).
2.- Silicato dicalcico (2CaO.SiO2) proporciona la resistencia gradual después de los 28 días.
3.- Aluminato ferrico tetracalcico (4C8O.Al2O3.Fe2O3)
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TEMA VII Cementaciones
II. Definición y características del cemento
Estas características son esenciales para obtener un sello hidráulico entre la TR y la formación o
entre TRS.
b. Principales características
Baja permeabilidad (se considera impermeable)
Insoluble en agua
b. Clasificación según el API
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II. Definición y características del cemento
CLASE
PROFUNDIDAD
(M)
TEMPERATURA
`C OBSERVACIONES
A (Tipo I) 1830 77 Donde no re requieren propiedades especiales
B (Tipo II) 1830 77 Moderada resistencia a los sulfuros
C (Tipo III) 1830 77
Donde se requiere alta resistencia a la compresión y
moderada o alta resistencia a los sulfuros
D 1830 a 3050 110 Para moderada y alta resistencia a los sulfuros.
E 1830 a 4270 143 Para moderada y alta resistencia a los sulfuros.
F 3050 a 4880 160
Para moderada y alta resistencia a los sulfuros. Alta
presión
G y H
Para usarse hasta 2240 m así como se fabrica y con
la adición de aditivos puede emplearse a cualquier
profundidad y altas temperaturas.
J 3660 a 4880 177 En etapa de experimentación
CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS API
c. Factores que afectan el diseño de una cementacion
Los principales factores que se deben tomar en cuenta para realizar un optimo diseño de una
cementacion son:
La configuración del pozo
El rendimiento.- Se refiere al volumen total que rinde un saco de cemento al mezclarlo con el
agua y sus aditivos y es función directa de la clase de cemento, la densidad y cantidad de aditivos
que se le agreguen.
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TEMA VII Cementaciones
II. Definición y características del cemento
Profundidad
Características de la TR
Diámetro del pozo
Accesorios de la TR
Parámetros ambientales
Gradiente de fractura
Presión de formación
Temperatura
Fluido de perforación
Características de la lechada
Rendimiento
Densidad
Tiempo bombeable
Control de filtrado
Agua libre
Aditivos
Propiedades mecánicas
La siguiente tabla muestra el rendimiento que se obtiene para clase de cemento
dependiendo de su densidad y de los aditivos que se le agreguen:
Clase
Agua para
mezcla
lt/saco
Densidad
lechada
gr/cm3
Rendimiento
lt/saco
A 23.03 1.88 39
B 23.03 1.88 39
C 27.09 1.8 43
D 19.04 1.98 34.86
E 19.04 1.98 34.86
F 19.04 1.98 34.86
G-H 22.14 1.9 38
Nota.- Para sacos de 50 kg
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TEMA VII Cementaciones
II. Definición y características del cemento
c. Factores que afectan el diseño de una cementacion
La densidad.- Para determinar la densidad en una lechada se deben tomar en cuenta dos
propiedades importantes de las formaciones perforadas: La presión de poro y la presión de
fractura. Siempre se deberá diseñar con la máxima densidad permisible por la presión de
fractura, ya que nos proporcionara una mayor resistencia compresiva en el cemento.
ht
h1
h2
h3
Pht= p1+p2+p3
p1= rch1/10
p2= rbh2/10
p3= rlh3/10
Pht > > P poro
Pht < P fractura
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TEMA VII Cementaciones
II. Definición y características del cemento
c. Factores que afectan el diseño de una cementacion
Tiempo bombeable.- Es el tiempo en que la lechada puede ser bombeada utilizando presiones
razonables y es el factor mas importante que interviene en el desplazamiento del cemento y su
colocación en el espacio anular. Para obtener el tiempo bombeable se considera:
El tiempo de mezcla + soltar tapones + tiempo de desplazamiento + un tiempo de
seguridad (generalmente es el 100% del tiempo calculado).
Ejemplo.- Cual será el tiempo bombeable necesario para cementar sin riesgo de un fraguado
prematuro una tubería de revestimiento de 9 5/8” a una profundidad de 4200 m. Utilice la
siguiente información:
Datos:
Densidad 1.90 gr/cc
Capacidad de la T.R. 9 5/8 = 38.2 lt/m
Capacidad 9 5/8 y 12 = 29 lt/m
Capacidad 9 5/8 y 13 3/8 = 31.36 lt/m
Mezclado de cemento = 2 ton/min
Rendimiento = 39 lt/saco
Gasto para desplazar = 8 bl/min
Tiempo para soltar tapón = 8 min
Agua p/mezcla= 22.14 lt/saco 4200 m
4170 m
TR 9 5/8” F 12”
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II. Definición y características del cemento
V1
V2
V1
2800 m
2500 m
TR 13 3/8”
c. Factores que afectan el diseño de una cementacion
V3
Cuantas toneladas de cemento y agua son necesarias?
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TEMA V Cementaciones
II. Definición y características del cemento
Paso 1.-Calcular volumen de
cemento:
Vc = V1 + v2 + V3
V1 = 1400 x 29 = 40,600 lts
V2 = 30 x 38.2 = 1,146 lts
V3 = 300 x 31.36 = 9,408 lts
Vc = 51,154 lts
Vc = Vc / R = 51 154/39
= 1,312 sacos
= 1,312x50 = 65.6 ton
Paso 3.- Calcular tiempo
bombeable:
Tb = Tm + Td + Tt + Ts
Tm = 65.6 / 2 = 32.8 min
Td = 1002 / 8 = 125 min
Tt = 8 min
Tt + Td + Tm = 165.8 min
Ts = 165.8 x 1 = 165.8 min
Tb = 331.6 min = 5.5 hrs
Paso 2.-Calcular volumen de
desplazamiento:
Vd = 4170 x 38.2 = 159,294 lts
= 1,002 bls
c. Factores que afectan el diseño de una cementacion
La resistencia a la compresión.- El cemento fraguado deberá desarrollar una resistencia a la
compresión para sostener la T.R. y soportar las presiones diferenciales que se desarrollan.
Generalmente se recomienda una resistencia a la compresión de 105 a 175 kg/cm2 en 24 hrs. En
la actualidad se han desarrollado cementos con alta resistencia compresiva. Esta característica
mucho depende de la densidad.
Temperatura.- La temperatura juega un papel muy importante y decisivo en el diseño de una
cementacion, ya que una diferencia de 2 o 3 grados pueden ser suficientes para que el tiempo
bombeable se reduzca en forma considerable o que el cemento no fragüe.
El agua para mezcla.- Las características del agua usada para preparar la mezcla ó lechada de
cemento, contiene sales minerales cuya influencia sobre el tiempo bombeable y la resistencia a la
compresión del cemento es directa, razón por la cual se recomienda que las pruebas de tiempo
bombeable se realicen con el agua que se utilizará para mezclar el cemento evitando con esto
fraguados prematuros.
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II. Definición y características del cemento
c. Factores que afectan el diseño de una cementacion
Temperatura estática.- Es la temperatura debida al gradiente geotérmico
Temperatura circulante.- Esta temperatura depende de la velocidad de circulación
El filtrado.- El filtrado es la perdida de agua de la lechada hacia la formación, a medida que la
lechada pierde agua la densidad y la viscosidad se incrementan disminuyendo el tiempo
bombeable. El cemento sin aditivos pierde agua en exceso razón por la cual es indispensable el
uso de controladores de filtrado para asegurar una buena cementacion.
El cemento sin aditivos pierde 1000 cm3/30 min
En TR´S superficiales e intermedias se recomienda filtrados de 200 cm3/30 min.
En complementos de 500 cm3/30 min
En liners de 50 cm3/30 min
Para evitar canalizaciones de gas 20 cm3/30min
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TEMA VII Cementaciones
II. Definición y características del cemento
c. Factores que afectan el diseño de una cementacion
El lodo de perforación.- El conocimiento de las propiedades del fluido de control utilizado para la
cementacion es importante para evitar la contaminación del cemento, determinar el régimen de
flujo para el desplazamiento y determinar la densidad mas optima del cemento.
Tipo de lodo (base agua o base aceite)
Densidad
Viscosidad y punto de cedencia (Vp / YP)
Filtrado
Los aditivos son materiales específicos que se adicionan a las lechadas para modificar sus
características naturales y obtener un óptimo comportamiento del cemento durante y después de
la cementacion. Los aditivos mas utilizados pueden estar dentro de la siguiente clasificación:
Aceleradores.
Retardadores.
Controladores de filtrado
Densificantes.
Reductores de densidad
Dispersantes.
Extendedores
Antiespumantes
Controladores de perdida de circulación.
Aditivos especiales.
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TEMA VII Cementaciones
III. Aditivos para el cemento
Acelerados.- Son productos que reducen el tiempo de fraguado inicial y aceleran el desarrollo de
la resistencia a la compresión.
Retardadores.- Las altas temperaturas crean la necesidad de retardar el fraguado de las
lechadas, esto es, aumentar el tiempo de bombebilidad con el objeto de que permita su colocación
en el espacio anular.
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III. Aditivos para el cemento
El cloruro de calcio, 2 al 4 % en peso del cemento (40 a 120 F). Es el mas utilizado.
El cloruro de sodio, 3 al 12 % en peso de agua (50 a 120 F).
Cal Seal, 5 al 90 % por peso de cemento (40 a 170 F)
El agua de mar su comportamiento es similar a 1% de cloruro de calcio.
Origen del
Retardador
Concentracion
%
Nombre
comercial
C F
Lignosulfonato de calcio 0.1 al 1.0 170 a 340 HR-5, HR-6L, HR-7, HR-12,
250 a 380 HR-15, HR-13L
Derivado de la celulosa 110 a 300 DIACEL LWL
Borax 110 a 500 SCR - 100, SCR - 100L
Rango de Temperatura
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III. Aditivos para el cemento
Controladores de filtrado.- Son utilizados para reducir la perdida de agua de la lechada durante
y después de la cementacion. Una lechada normal tiene un filtrado de 1000 cm3/30 min, por lo
que es necesario limitar la perdida de agua hacia la formación para:
Origen Rango de
temperatura
Nombre
comercial
F
Polimero sintetico 60 a 200 Hallad -322, 344, 344L
Polimero sintetico 40 A 400 Hallad - 361A, Hallad - 413 y 413L
Polimero sintetico 80 a 350 Hallad - 567
En TR´S superficiales e intermedias se recomiendan filtrados de 200 cm3/30 min.
En complementos de 500 cm3/30 min
En liners de 50 cm3/30 min
Para evitar canalizaciones de gas 20 cm3/30min
Minimizar la hidratación de las arcillas. Minimizar el daño a la formación.
Densificantes.- Son aditivos que
incrementan la densidad de la lechada
para un óptimo control de la presión de
formación.
Reductores de densidad.- En muchos
casos la densidad normal de una lechada
es demasiado alta para los requerimientos
del pozo, razón por la cual es necesario
bajar la densidad para reducir la presión
hidrostática y mejorar la economía de la
lechada.
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III. Aditivos para el cemento
Origen Densidad
gr/cc
Nombre
comercial
Hematita 5.00 Hi - dense 3 y 4
Barita 4.23 Sulfato de bario
Arena otawa 2.63 malla 20 - 40
Origen Observaciones
Bentonita
Hasta 16%
T< 500 F Aumenta 10 veces su volumen original
Metasilicato
de sodio
de 1 a 3%
T< 200 F
Econolite> dificultad para retardarlo, no se
recomienda usarse con CLCa y CLNa.
Roca
volcanica
1 a 2 ft3/sc
T< 400 F
Perlita> muy utilizado en pozos
geotermicos
Esferilita
180 lb/sc
T< 800 F
Provee lechadas de 8 a 12 lb/gal con
buena resistencia compresiva
Asfaltenos
5 a 50 lb/sc
T< 230 F Gilsonita> asfaltenos de tamano 4 a 100 m
Nitrogeno T< 600 F
Ventajas> convate flujos de gas y agua
reduce el filtrado, buena resistencia, etc.
Controladores de perdida de circulación.- Previenen la perdida de circulación antes y durante
la cementacion.
Dispersantes.- Son aditivos que nos permiten bajar la viscosidad de la lechada y disminuir la
velocidad requerida para alcanzar un flujo turbulento durante el desplazamiento y además reduce
las perdidas de presión por fricción. Los mas comunes son: Cloruro de sodio, lignosulfonato
calcico y los polímeros.
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TEMA VII Cementaciones
III. Aditivos para el cemento
Tipo Material Tamano
Granular
Gilsonita
Perlita
Corteza de arbol
Cascara de nues
Carbon
Gruesa
Media
Fina
Laminado Escamas de celofan 3/4 a 3/8 pg
Fibroso Nylon
Formaciones poco consolidadas
Bajo gradiente de fractura
Formaciones naturalmente fracturadas
Cavernas
Extendedores.- Mejoran la adherencia del cemento con la TR y la formación.
Antiespumantes.- Aditivos utilizados para liberar el aire entrampado en la lechada de cemento
durante su mezclado.
III. Baches lavador y espaciador
Debido a que el lodo de perforación forma un enjarre en la formación y una película en la
T.R. que debe ser removido para permitir que el cemento entre en contacto con ambas
y para evitar la contaminación del cemento con el lodo de perforación se utilizan los
baches lavadores y espaciadores.
Bache lavador.- Es un fluido normalmente agua con algún surfactante que dependerá
de la base del lodo de perforación, su densidad es de 1 gr/cm3, su función principal es la
de remover el enjarre de la formación y la costra formada en el exterior de la T.R. Es el
primero que se bombea y esta en contacto con el lodo.
Bache espaciador.- Es un fluido viscoso, cuya densidad debe estar entre la densidad
del lodo y la del cemento. Se bombea atrás del bache lavador y es el que estará en
contacto con el cemento.
El volumen recomendado de estos baches deberá cubrir una longitud de 150 m lineales,
tomando siempre el diámetro de mayor capacidad, ya sea, el de la TR o el del espacio
anular, el que resulte mayor y se determina mediante las siguientes ecuaciones:
TEMA Cementaciones
IV. Accesorios para la cementación de tuberías
Para realizar la cementacion primaria de las diferentes tuberías de revestimiento, es
necesario la utilización de diferentes accesorios mismos que nos permitirán una
cementacion mas segura y eficiente, estos accesorios son:
a. Zapata guía.
b. Zapata flotadora.
c. Cople flotador.
d. Cople de retensión.
e. Cople diferencial.
f. Cople de cementacion múltiple.
g. Colgador.
h. Soltador.
i. Tie back.
j. Centradores.
k. Tapones de desplazamiento (limpiador y
de desplazamiento).
l. Cabeza de cementacion. Zapata
Tapón de
desplazamiento
Cople
flotador
Centrador
Tapón de
diafragma
TEMA Cementaciones
IV. Accesorios para la cementación de tuberías
Zapata guía.- Este accesorio es utilizado en la cementacion de tuberías superficiales
donde no es muy importante la flotación, sirviendo únicamente como una guía para la
introducción de la T.R. Es la primera que se instala.
Zapata flotadora.- Cuando el peso de la T.R. es alto y las condiciones del equipo de
perforación no son muy adecuadas se utilizan accesorios cuyo objetivo es el de
incrementar la flotación de la T.R. para reducir los esfuerzos en el gancho y mástil. Este
accesorio lleva una válvula integrada la cual permite el flujo en sentido directo pero no
en inverso. Es la primera que se instala.
Cople flotador.- Este accesorio se instala generalmente tres tramos de T.R. arriba de la
zapata (guía o flotadora), el sistema de flotación es similar al de la zapata flotadora y se
utiliza cuando no se tiene la zapata flotadora o cuando se requiere tener una mayor
efectividad en la flotación. También sirve para alojar el tapón limpiador y desplazador.
Cople de retensión.- Cuando no se utiliza el cople flotador o diferencial se instala este
accesorio para retener el tapón limpiador y desplazador.
Cople diferencial.- Este accesorio se utiliza en T.R. intermedias someras cuando no se
utiliza la zapata flotadora pero se requiere del equipo de flotación por la alta presión
diferencian causada por el cemento. Se instala en lugar del cople flotador y se mete al
pozo como cople de retensión y cuando esta en el fondo se activa mediante una canica
de acero quedando como flotador. También sirve para alojar los tapones.
Prof. Ing. Israel López Valdez
TEMA Cementaciones
IV. Accesorios para la cementación de tuberías
Centradores.- Se utilizan para centrar la T.R. y
mejorar con esto la cementacion. Existen programas
de computo para calcular el numero de centradores.
En general se utiliza un centrador por tramo en los
primeros cinco tramos de T.R. y después un
centrador cada tres tramos. En la zona productora se
recomienda utilizar cuando menos un centrador por
tramo en toda su longitud sobresaliendo 30 m arriba
y abajo.
Cople de cementacion múltiple.- Cuando se va a cementar una T.R. de gran longitud
donde los gradientes de presión de poro son bajos, se requiere cementar la T.R. en dos
etapas, para lo cual se utiliza es te accesorio instalándose a la profundidad programada.
Pht >>> P poro
Colgador.- Cuando una T.R. intermedia por su longitud se cementa en dos partes (1ro
como liner y después como complemento) o para cementar el liner de explotación es
necesario la utilización de este accesorio para colgar el liner en la T.R. anterior y
poderla cementar. Se instala inmediatamente abajo de la camisa soltadora .
Camisa soltadora (B.L. o C-2).- Este accesorio es el ultimo que se instala en una T.R.
corta y es la que provee el sello hidráulico para la cementacion ya que tiene su interior
un pulido espejo.
TEMA Cementaciones
IV. Accesorios para la cementación de tuberías
Tie back.- Cuando una T.R. intermedia se cementa en dos etapas, a la segunda etapa
se le conoce como complemento y utiliza este accesorio el cual esta provisto de unos
sellos, mismos que al entrar a la camisa soltadora (C-2 o B.L.) formaran un sello
hidraulico para evitar que el cemento caiga a la T.R. corta. Es el primero que se instala.
Tapón limpiador.- Es un tapón de hule que se mete antes de iniciar el bombeo del
bache lavador, también se le conoce como tapón de diafragma porque se rompe
fácilmente con un mínima presión diferencial.
Tapón desplazador.- Después de bombear los baches y el cemento se suelta este
tapón que sirve para separar el cemento del lodo de desplazamiento. Este tapón es de
huele pero el centro es solidó y al llegar al cople flotador, de retención o diferencial se
incrementa la presión indicando que ya termina el desplazamiento.
Cabeza de cementar.- Es el accesorio donde se colocan los tapones limpiador y
desplazador, se instalan las líneas por donde se bombean los baches, el cemento y el
lodo de desplazamiento. Se instala en el ultimo tramo de las T.R. superficiales,
intermedias y complemento y en el ultimo tramo de la tubería d perforación si se trata
de una T.R. corta.
Soltador.- Es el accesorio que se utiliza para soltar la T.R. corta una ves cementada, se
instala dentro de la camisa soltadora y se une a la tubería de perforación con la cual se
bajo la T.R. El funcionamiento de este accesorio puede ser mecánico o hidráulica al
igual que el colgador.
TEMA Cementaciones
VI. Terminología en las cementaciones
Volumen de desplazamiento (Vd).- Es el
volumen de lodo utilizado para desplazar el
cemento hasta un punto determinado (hasta
el cople de retención o flotador). En una
tuberia corta el Vd sera igual al volumen de
la TR y de la TP.
Espacio anular (EA).- Es el espacio que
queda entre la tubería de revestimiento y el
agujero o entre tuberías.
Volumen de cemento (Vc).- Es el volumen
de cemento necesario para sellar el espacio
anular desde la profundidad total hasta la
superficie o un punto determinado mas el
volumen entre cople y zapata.
T R 9 5/8”
B L
TR corta
TP 5”
30 m
Volumen entre cople y zapata (Vcz).- Es el volumen que debe quedar entre la zapata y el
cople, con el cual nos asegura que la zapata de la TR que se esta cementando quedara bien
cementada.
TR 7 5/8”
F8 1/2”
EA
EA
TR 10 3/4”
EA
Vd
Vd1
Vd2
Cople
Zapata
Vd = Cap EA x L
T R 7”
Para tener un dato mas real del diámetro de agujero (De) se toma un registro de calibración y
dependiendo de las condiciones del agujero (irregularidad) se le da un exceso del 10 al 20%.
Cap EA = 0.5067 (D2e – D2i) (lt/m) donde: D (pg) y L (m) Vd = Cap EA x L
Cap TR = 0.5067 ( D2i) (lts/m)
EA
Vcz
TEMA Cementaciones
VI. Terminología en las cementaciones
Presión de desplazamiento (Pd).- Es la
presión necesaria para desplazar el cemento
de la tubería de revestimiento y/o de la TP al
espacio anular. Es recomendable que al
faltar 15 o 20 bls de desplazamiento se baje
el gasto para evitar un golpe de ariete y un
posible desprendimiento de la TR.
Presión final (Pf).- Es la presión adicional a
la presión de desplazamiento con la cual se
termina el desplazamiento y nos indica que el
tapón superior a llegado al cople. Se
recomienda que la presión final para TR´S
superficiales e intermedias sea de 35 kg/cm2
por arriba de la presión de desplazamiento y
para TR´S cortas de 70 kg/cm2 por arriba de
la presión de desplazamiento.
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Máxima presión superficial
Presión final
Caída libre
0 20 40 60 80 100 Tiempo (min)
Pre
sió
n s
up
erf
icia
l (p
si)
TEMA Cementaciones
VI. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
Tubería conductora (T.C. 30”).- Es la primera que se introduce y puede ser cementada
o hincada. Su objetivo es permitir la circulación controlada, evitar derrumbes de
formaciones no consolidadas, aislar acuíferos superficiales e instalar el sistema de
control (preventores) para la siguiente etapa.
Esta tubería es cementada hasta la superficie, al cemento se le agrega acelerador, no
requiere la utilización de baches lavadores ni espaciadores y no utiliza accesorios para la
cementacion.
50 m
F = 36 pg
F = 30 pg
Calculos para la cementacion de la T.C.
R = 39 lt/sc A = 22 lt/sc Cap EA = 200 lt/m Cap TC = 456 lt/m
VEA = 50 x 200 = 10,000 lt entre 39 = 257 sacos sacos de 50 kg = 12.8 ton
VD = 45 x 456 = 20,520 lt entre 159 = 129 bls
VA = 257 x 22 = 5,654 lt = 6 m3
Cap EA = 0.5067 (D2e – D2i) (lt/m)
Cap TR = 0.5067 ( D2i) (lts/m)
V = Cap x L ( lt/m) Nota: el diámetro esta en pulgadas
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
50 m
F = 26”
1000 m
T C 30”
T R 20”
30 m
V1
V2
V1
V1
V2
V1
a b
Vd Vd
a. Procedimiento normal.
b. Utilizando el stab in.
Tubería superficial (T.R. 20”).-Esta tubería tiene como principal objetivo la instalación
definitiva de las conexiones superficiales de control, aislar acuíferos superficiales, zonas de
perdida y posibles zonas de gas someras. Es cementada hasta la superficie y requiere del
bache espaciador no así del lavador, es común utilizar una lechada de baja densidad como
bache espaciador. Puede ser cementada mediante dos procesos y son:
Nota.-Generalmente por ser
diámetros muy grandes no se
toma el registro de calibración y
para el calculo del volumen de
cemento se toma el diámetro de
la barrena y se le da un 20% de
exceso al volumen de cemento
de baja densidad.
Cuando el cemento no sale a superficie se realiza una segunda cementación a través del
espacio anular introduciendo una tubería de diámetro pequeño..
TEMA Cementaciones
Ejemplo: Se va a cementar una T.R. de 20” a 1000 m. Determine el volumen de cemento de
las dos lechadas, el volumen de desplazamiento y el volumen de agua necesaria para la
mezcla. Utilice los siguientes datos.
Distribución de la TR
Zapata guia 20”
3T TR de 20” K-55, 94 lb/pie
Cople flotador 20”
nT TR de 20” K-55, 94 lb/pie
Gdte fract = 1.63 gr/cm3
Gdte poro = 1.09 gr/cm3
Lodo belt. = 1.20 gr/cm3
De 1000 a 800 m d= 1.90
De 800 a 00 d= 1.60
Cap. TR = 185.3 lt/m
Cap. EA = 139.9 lt/m
Cap. TP 5” = 9.3 lt/m
Agua= 22 lt/saco
Agua= 41 lt/saco
Datos de TR
RT (TR 20”) = 1,480,000 lb
Di(TR 20”) = 19.124”
R1 = 39 lt/sc (den= 1.90 gr/cc)
R2 = 57 lt/sc (den = 1.60 gr/cc)
1.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 1.90 gr/cm3. V = Cap x L
a. V = (1000 – 800) 139.9 = 27,980 lts Vcz= 30x185.3 = 5,559 lts V1 = 33,539 lts
V1 = 33,539 / 39 = 860 sacos x 50 = 43,000 kg = 43 ton
2.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 1.60 gr/cm3.
a. V2 = (1000 – 200) 139.9 = 111,920 lts V2 = 111,920 / 57 = 1,964 sacos V2 = 98 ton
3.- Calcule el volumen de desplazamiento
V2 = 1.2 V2 = 1.2x98 = 118 ton
a. Vd = (1000 – 30) 185.3 = 179,741 lts Vd = 179,741 / 159 = 1,130 bls Proceso normal
b. Vd = (1000 – 30) 9.3 = 9,021 lts Vd = 9,021 / 159 = 58 bls Proceso Stab in
TEMA Cementaciones
Ejemplo:
4.- Volumen de agua requerido para la mezcla total del cemento
V1 = 33,539 / 39 = 860 sacos x 22 = 18,920 lt = 18.92 m3
V2 = 111,920 / 57 = 1,964 sacos x 41= 80,504 lts = 80.50 m3 Vt = 100 m3
5.- Calcular la Presión máxima de bombeo sin desprender la TR
WTR = 1000 x 94 x 3.28 / 2.2 = 140 ton en el aire WTR = 140 Ff = 140 x 0.84 = 118 ton
RT= 1,480,000 / 1.6 = 925,000 lbs Rd = 925,000 – 259,600 = 665,400 lbs
P = F / A = 665,400 / 287.24 = 2144 psi
RPi = 2,110 / 1.250 = 1688 psi
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
Tubería intermedia (T.R. 13 3/8”).-Esta tubería tiene como objetivo aislar cuerpos arenosos
del terciario con posibles acumulaciones de hidrocarburos y estar en condiciones aumentar
la densidad del fluido de perforación en la siguiente etapa y perforar la zona de alta presión
sin problemas. Es cementada hasta la superficie en una o dos etapas, dependiendo de las
condiciones del equipo para cementar y del gradiente de poro. El uso de baches lavador y
espaciador son necesarios. Usualmente se usa agua como bache lavador.
1000 m
F = 17 1/2”
3800 m
T R 20”
T R 13 3/8”
30 m
V1
V1
V2
Una etapa Dos etapas
Vd
Vd
T C 30” 50 m
V1
V2
V1
V2 V2
V1 V1
V2 V2
V1 V1 Cople de
Cementación
múltiple 2300 m
Ejemplo: Se va a cementar una T.R. de 13 3/8”” a 3,800 m. Determine el volumen de
cemento de las dos lechadas, el volumen de desplazamiento y el volumen de agua
necesaria para la mezcla del cemento. Utilice los siguientes datos. En esta etapa se tomo un
registro de calibración indicando un diámetro de agujero de 17” por lo que se tomara el
diámetro de la barrena 17 ½”.
Distribución de la TR
Zapata guía 13 3/8””
3T TR 13 3/8” P-110, 72 lb/pie
Cople diferencial 13 3/8”
nT TR de 13 3/8” P110, 72 lb/pie
Gdte fract = 1.97 gr/cm3
Gdte poro = 1.33 gr/cm3
Lodo belt. = 1.55 gr/cm3
De 3800 a 3500 m d= 1.90
De 3500 a 00 d= 1.60
Cap. TR = 77.2 lt/m
Cap. EA = 64.5 lt/m
Cap.EA2= 94.7
Agua= 22 lt/saco
Agua= 41 lt/saco
Datos de TR
RT (TR 13 3/8”) = 2,284,000 lb
Di (TR 13 3/8”) = 12.347”
R1 = 39 lt/sc (den= 1.90 gr/cc)
R2 = 62 lt/sc (den = 1.60 gr/cc)
1.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 1.90 gr/cm3.
a. V = (3800 – 3500) 64.5 = 19,350 lts Vcz= 30x77.2 = 2,316 lts V1 = 21,666 lts
V1 = 21,666 / 39 = 556 sacos x 50 = 27,777 kg = 28 ton
2.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 1.60 gr/cm3.
a. V2 = (3500 – 1000) 64.5 = 161,250 lts V3 = 1000 x 94.7 = 94,700 lts
3.- Calcule el volumen de desplazamiento
Vb = V2 + V3 = 161250 + 94700 = 255,950 lts / 62 = 4,129 sacos x 50 = 206 ton
a. Vd = (3800 – 30) 77.2 = 291,044 lts Vd = 291,044 / 159 = 1,830 bls Proceso normal
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
4.- Volumen de agua requerido para la mezcla total del cemento
5.- Calcular la Presión máxima de bombeo sin desprender la TR
WTR = 3800 x 72 x 3.28 = 897,408 lbs en el aire WTR = 897,409 Ff = 753,823 lbs
RT= 2,284,000 / 1.6 = 1,427,500 lbs Rdisponible = 1,427,500 – 753,823 = 673,677 lbs
P = F / A = 673,677 / 119.73 = 5,627 psi RPi = 7,400 / 1.250 = 5,920 psi
Ejemplo:
V1 = 21,666 / 39 = 556 sacos x 22 = 12,232 lts = 12.2 m3
Vt = 255,950 lts / 62 = 4,129 sacos x 41 = 169,289 lts = 169.2 m3 Vaguatotal = 181.4 m3
TEMA Cementaciones
6.- Volumen del bache lavador
Vbl= 150 x 77.2 = 11,580 lts = 73 bls
7.- Volumen del bache espaciador
Vbl= 150 x 77.2 = 11,580 lts = 73 bls
1000 m
F = 17 1/2”
3800 m
T R 20”
T R 13 3/8”
30 m
V1
V2
V1
Vd
V3
V1
V2
V3
Ph = 57+ 560 = 617 kg/cm2
Pfract = 3800 (1.97/10) = 749 kg/cm2
Pporo = 3800(1.3310) = 505 kg/cm2
3500 m
8.- Relación de presiones:
Tarea 6: Utilizando los datos del problema anterior calcular el volumen de cemento para la
cementacion de la TR de 13 3/8” y el volumen de desplazamiento en dos etapas.
TEMA Cementaciones
V1
Dos etapas
Vd
V2 V2
V1 V1
V2 V2
V1 V1 Cople de
Cementación
múltiple
2300 m
Distribución de la TR
Zapata guía 13 3/8””
3T TR 13 3/8” P-110, 72 lb/pie
Cople diferencial 13 3/8”
nT TR de 13 3/8” P110, 72 lb/pie
Gdte fract = 1.97 gr/cm3
Gdte poro = 1.33 gr/cm3
Lodo belt. = 1.55 gr/cm3
Cap. TR = 77.2 lt/m
Cap. EA = 64.5 lt/m
Cap.EA2= 94.7
Agua= 22 lt/saco
Agua= 41 lt/saco
Datos de TR
RT (TR 13 3/8”) = 2,284,000 lb
Di (TR 13 3/8”) = 12.347”
R1 = 39 lt/sc (den= 1.90 gr/cc)
R2 = 62 lt/sc (den = 1.60 gr/cc)
3500 m
2400 m
2000 m
d= 1.60
d= 1.90
d= 1.90
d= 1.60
1000 m 20”
Tubería intermedia de explotación (9 5/8”).- El objetivo principal de esta tubería es la de aislar
la zona de presión anormal y de requerirse, estar en condiciones de bajar la densidad al perforar
la zona productora. Dependiendo de las condiciones del pozo (profundidad, gradientes de
fractura, de poro, peso de la TR, condiciones del equipo, etc.) se recomienda cementar esta
tubería en dos etapas: una como tubería corta (liner) y la segunda como complemento. La
utilización de baches lavador y espaciador es un requisito importante. Por estar en la zona de
alta presión generalmente se utiliza una sola lechada de cemento (la de alta densidad).
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
1000 m
F = 12 1/2”
6150 m
T R 20”
T R 9 5/8”
T C 30” 50 m
3800 m T R 13 3/8”
6150 m
B L 9 5/8” 3650m
Cementación del liner
6150 m
50 m
TP 5”
30 m
Ejemplo: Se va a cementar una T.R. de 9 5/8”” corta (liner) a 6,150 m. Determine el volumen
de cemento necesario, dejando 50 m de cemento arriba de la boca del liner (BL), el volumen
de desplazamiento, el volumen de los baches lavador y espaciador y el volumen de agua
necesaria para la mezcla del cemento. Utilice los siguientes datos.
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
Distribución de la TR
Zapata flotadora 9 5/8”
3T TR 9 5/8” TAC 140, 61.1 lb/pie
Cople flotador 9 5/8”
nT TR 9 5/8” TAC140, 61.1 lb/pie
Gdte fract = 2.22 gr/cm3
Gdte poro = 1.90 gr/cm3
Lodo belt. = 1.95 gr/cm3
Dens. cemento = 2.0 gr/cc
Cap. TR = 35.5 lt/m
Cap. EA1 = 32.1 lt/m
Cap.EA2= 30.3 lt/m
Cap 5” = 9.3 lt7m
Agua= 18 lt/saco
Cap TR 13 3/8” = 77.2 lt/m
RT (TR 9 5/8”) = 1,944,000 lb
Di (TR 9 5/8”) = 8.375”
R1 = 58 lt/sc (den= 2.0 gr/cc)
6150 m
50 m
3800 m
B L 9 5/8”
TR 13 3/8”
LO
DO
L
OD
O
TR 9 5/8”
T R 9 5/8”
6150 m
B L 9 5/8” 3650m
Cementación del liner
TP 5”
30 m
3800 m TR 13 3/8”
Ejemplo:
TEMA Cementaciones
3.- Volumen de agua requerido para la mezcla total del cemento
Vt = 84,895 / 58 = 1,464 sacos x 18 = 26,352 lts = 27 m3
4.- Volumen del bache lavador
Vbl= 150 x 35.5 = 5,325 lts = 34 bls
5.- Volumen del bache espaciador
Vbl= 150 x 35.5= 5,325 lts = 34 bls
6.- Calcular la Presión máxima de bombeo sin desprender la TR y/o la TP
WTR = 2500 x 61.1 x 3.28 = 501,020 lbs en el aire
RT= 1,944,000 / 1.6 = 1,215,000 lbs
P = F / A = 838,437 / 55 = 15,244 psi RPi = 12500 / 1.250 = 10,000 psi
WTR = 501,020 Ff = 376,563 lbs flotada
Rdisponible = 1,215,000 – 376,563 = 838,437 lbs
1.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 2.0 gr/cm3.
a. V1 = (6150 - 3800) 32.1 = 75,435 lts Vcz= 30x35.5 = 1,065 lts
Vt = V1 + Vcz + Vtraslape + VsobreBL = 75,425 + 1,065 + 4,545 + 3,860 = 84,895 lts
2.- Calcule el volumen de desplazamiento
a. V1= (6150 – 30 - 2650) 35.5 = 3470 x 35.5 = 123,185 lts = 775 bls
Vt = 84,895 / 58 = 1,464 sacos x 50 = 73,185 kg = 73 ton
Vtraslape = 150x 30.3 = 4,545 lts Vsobre BL = 50 x 77.2 = 3,860 lts
b. V2= (2650) 9.3 = 24,645 lts = 155 bls Vtd = 775 + 155 = 930 bls
Ejemplo:
TEMA Cementaciones
Ph = P1 + P2 = (6150 – 3592) 2 / 10 + (3592) 1.95 /10
Ph = 512+ 700 = 1,212 kg/cm2
Pfract = 6159 (2.22/10) = 1,365 kg/cm2
Pporo = 6159 (1.90/10) = 1,168 kg/cm2
6150 m
50 m
3800 m
B L 9 5/8”
TR 13 3/8”
LO
DO
L
OD
O
TR 9 5/8”
6.- (continuación)
WTP = 3650 x 19.5 x 3.28 = 233,454 lbs en el aire
RT= 954,000 / 1.6 = 596,260 lbs
R disponible = 596,260 – (175,090 + 376,563) = 596,260 – 551,653 = 44,6072,506 lbs = 20.2 ton
WTR = 233,454 Ff = 175,090 lbs flotada
Rdisponible = RT – (WTP flotada + WTR flotada)
7.- Obtenga la presión hidrostática en el EA al final de la cementacion.
TR 9 5/8”
Pfract
Pporo
Ph
P2
P2
Ejemplo: Cementar la T.R. de 9 5/8”” complemento a 3,650 m. Determine el volumen de
cemento necesario dejando la cima en el espacio anular a 800 m, el volumen de
desplazamiento, el volumen de los baches lavador y espaciador y el volumen de agua
necesaria para la mezcla del cemento.
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
Distribución de la TR
Tie back 9 5/8”
3T TR 9 5/8” TRC 140, 61.1 lb/pie
Cople flotador 9 5/8”
nT TR 9 5/8” P 110, 61.1 lb/pie
Gdte fract =
Gdte poro =
Lodo belt. = 1.70 gr/cm3
Den cem= 1.95 gr/cm3
Cap. TR = 35.5 lt/m
Cap. EA = 29.4 lt/m
Agua= 20 lt/saco
RT (TR 9 5/8”) = 1,944,000 lb
Di (TR 9 5/8”) = 8.375”
R1 = 56 lt/sc (den= 2.0 gr/cc)
6150 m
3650 m
3800 m
B L 9 5/8”
TR 13 3/8”
LO
DO
L
OD
O
TR 9 5/8”
TR 9 5/8”
1000 m TR 20”
800 m
3.- Volumen de agua requerido para la mezcla total del cemento
Vt = 84,855 / 56 = 1,515 sacos x 20 = 30,300 lts = 30.3 m3
4.- Volumen del bache lavador
Vbl= 150 x 35.5 = 5,325 lts = 34 bls
5.- Volumen del bache espaciador
Vbl= 150 x 35.5= 5,325 lts = 34 bls
1.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 1.95 gr/cm3.
a. V1 = (3650 - 800) 29.4 = 83,790 lts Vcz= 30x35.5 = 1,065 lts
Vt = V1 + Vcz = 83,790 + 1,065 = 84,855 lts
2.- Calcule el volumen de desplazamiento
a. V1= (3650 – 30) 35.5 = 3470 x 35.5 = 128,510 lts = 808 bls
Vt = 84,855 / 56 = 1,515 sacos x 50 = 75,750 kg = 76 ton
Ejemplo:
TEMA Cementaciones
6.- Calcular la Presión máxima de bombeo sin desprender la TR y/o la TP
WTR = 3650 x 61.1 x 3.28 = 731,489 lbs en el aire
RT= 1,680,000 / 1.6 = 1,050,000 lbs
P = F / A = 479,439 / 55 = 8,717 psi RPi = 10,500 / 1.250 = 8,400 psi
WTR = 501,020 Ff = 570,561 lbs flotada
Rdisponible = 1,050,000 – 570,561 = 479,439 lbs
Tubería de explotación (7”).- El objetivo principal de esta tubería es la de aislar la zona
productora de zonas indeseables para poder explotar selectivamente el o los yacimientos. Esta
tubería es cementada con una sola densidad salvo casos excepcionales o cuando se utilizan
cementos de baja densidad. La utilización de baches lavador y espaciador es un requisito
indispensable.
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
3800 m
F = 8 1/2”
6800 m
T R 13 3/8”
T R 7”
T R 20” 1000 m
6150 m T R 9 5/8”
6,800 m
B L 7” 6,000m
Cementación del liner
6,800 m
50 m
TP 5”
30 m
6,150m 6,150m
Ejemplo: Cementar la T.R. de 7”” corta (liner) a 6,800 m. Determine el volumen de cemento
necesario dejando 50 m de cemento sobra la B.L. de 7”, el volumen de desplazamiento, el
volumen de los baches lavador y espaciador y el volumen de agua necesaria para la mezcla
del cemento.
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
Distribución de la TR
Zapata flotadora 7”
3T TR 7” TAC 140, 38 lb/pie
Cople flotador 7”
nT TR 7” TAC 140, 38 lb/pie
Gdte fract = 1.95 gr/cm33
Gdte poro = 1.78gr/cm3
Lodo belt. = 1.85 gr/cm3
Den cem = 2.0 gr/cm3
Cap. TR = 17.8 lt/m
Cap. EA = 11.8 lt/m
Cap EA2 = 10.7 lt/m
Cap TP 5” = 9.3 lt/m
Cementación del liner
T R 7”
6,800 m
B L 7” 6,000 m
TP 5”
30 m
6,150 m TR 9 5/8”
RT (TR 7”) = 1,944,000 lb
Di (TR 7”) = 5.920”
R1 = 58 lt/sc (den= 2.0 gr/cc)
Agua = 20 lt/saco
Ejemplo:
TEMA Cementaciones
3.- Volumen de agua requerido para la mezcla total del cemento
Vt = 200 sacos x 20 = 4,000 lts = 4 m3
4.- Volumen del bache lavador
Vbl= 150 x 17.8 = 2,625 lts = 16 bls
5.- Volumen del bache espaciador
Vbl= 150 x 17.8= 2,625 lts = 16 bls
1.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 2.0 gr/cm3.
a. V1 = (6800 - 6150) 11.8 = 7,670 lts Vcz= 30x17.8 = 534 lts
Vtc = V1 + Vcz + Vtraslape + VsobreBL = 7,670 + 534 + 1,605 + 1,775 = 11,584 lts
2.- Calcule el volumen de desplazamiento
a. Vd1= (6800 – 30 - 6000) 17.8 = 770 x 17.8 = 13,706 lts = 86 bls
Vtc = 11,584 / 58 = 200 sacos x 50 = 10,000 kg = 10 ton
Vtraslape = 150x 10.7 = 1,605 lts Vsobre BL = 50 x 35.5 = 1,775 lts
b. Vd2= (6000) 9.3 = 55,800 lts = 351 bls Vtd= 437 bls
Desarrollo operativa para la cementacion de TR´S superficiales e intermedias.
(20”, 16”, 10 ¾”, 13 3/8”, 9 5/8”)
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
1. Realizar los cálculos de la cementación.
2. Efectuar una junta con todo el personal involucrado. En esta junta se le da a conocer al personal el trabajo por
realizar, su objetivo y riesgos potenciales.
3. Se asignan las tareas al personal involucrado.
4. Se revisan las condiciones del pozo (circulación, perdida, peso de TR, longitud de TR).
5. Verificar el volumen de lodo existente y sus condiciones reológicas.
6. Verificar el volumen de agua para la mezcla del cemento.
7. Recuperar una muestra de cemento y agua para análisis posterior de requerirse.
8. Instalar la cabeza de cementar, el tapón limpiador y las líneas superficiales de bombeo (unidades – pozo).
9. Efectuar la prueba hidráulica a las líneas de bombeo.
10. Soltar el tapón limpiador, bombear el bache lavador y probar el equipo de flotación.
11. Bombear el bache espaciador.
12. Mezclar y bombear la lechada de baja densidad. La lechada debe ser homogénea en caso contrario suspender.
13. Mezclar y bombear la lechada de alta densidad. La lechada debe ser homogénea.
14. Soltar el tapón de desplazamiento.
15. Realizar el desplazamiento con el volumen de lodo calculado.
16. Alcanzar la presión final. Descargar la presión.
17. Reportar la secuencia operativa en la bitácora (por tiempos).
Recomendaciones para la cementacion de TR´S superficiales e intermedias.
(20”, 16”, 10 ¾”, 13 3/8”, 9 5/8”)
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
1. Verificar que la TR este en el fondo.
2. Circular hasta que no se observe la salida de recortes (mínimo 1 ½ ciclo) y las condiciones reológicas del lodo
sean las programadas.
3. Verificar en la bitácora del perforador la longitud de TR introducida.
4. Verificar las condiciones de circulación y el equipo de bombeo.
5. Revisar las condiciones de descarga del cemento.
6. El muestreo de cemento y agua se debe realizar por depósito.
7. Cuando falten 20 ó 30 bls por desplazar, bajar el gasto de la bomba para evitar el golpe de ariete.
8. Si con el volumen calculado no se observa incremento de presión (Pf) es preferible parar el bombeo y dar por
terminada la cementación.
9. La presión final debe ser mayor a la de desplazamiento en 35 kg/cm2.
Desarrollo operativa para la cementacion de TR´S cortas.
(9 5/8”, 7 5/8”, 7”, 6 5/8”, 5”, 3 ½”)
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
1. Realizar los cálculos de la cementación.
2. Efectuar una junta con todo el personal involucrado. En esta junta se le da a conocer al personal el trabajo por
realizar, su objetivo y riesgos potenciales. Asignación de tareas.
3. Se revisan las condiciones del pozo (circulación, perdida, peso de TR, longitud de TR y TP).
4. Se verifica si esta libre la TR y se checa el fondo del pozo con el 30% del peso de la TR.
5. Se ancla la TR (hidráulico o mecánico).
6. Verificar el volumen de lodo existente, sus condiciones reológicas y el volumen de agua.
7. Recuperar una muestra de cemento y agua para análisis posterior de requerirse.
8. Instalar la cabeza de cementar, el tapón limpiador y las líneas superficiales de bombeo (unidades – pozo).
9. Efectuar la prueba hidráulica a las líneas de bombeo.
10. Soltar el tapón limpiador, bombear el bache lavador y probar el equipo de flotación.
11. Bombear el bache espaciador.
12. Mezclar y bombear la lechada vigilando que sea lo más homogénea posible.
13. Soltar el tapón de desplazamiento (2do tapón).
14. Realizar el desplazamiento con el volumen de lodo calculado.
15. Alcanzar la presión final. Descargar la presión y verificar nuevamente el equipo de flotación.
16. Soltar la TR y levantar el extremo de la TP 100 m por arriba de la cima de cemento dentro de la TR.
17. Reportar la secuencia operativa en la bitácora (por tiempos) anotando el programa a seguir.
18. Esperar el fraguado.
TEMA Cementaciones
VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)
TEMA Cementaciones
Recomendaciones para la cementacion de TR´S superficiales e intermedias.
(9 5/8”, 7 5/8”, 7”, 6 5/8”, 5”, 3 ½”)
1. Verificar que la TR este en el fondo.
2. Circular hasta que no se observe la salida de recortes (mínimo 1 ½ ciclo) y las condiciones reológicas del lodo
sean las programadas.
3. Verificar en la bitácora del perforador la longitud de la TR y TP introducida.
4. Verificar las condiciones de circulación y el equipo de bombeo.
5. Si el equipo de flotación no funciona es recomendable bombear un bache testigo para determinar si en realidad es
el equipo de flotación el que no funciona o existe alguna otra anomalía.
6. Revisar las condiciones de descarga del cemento.
7. El muestreo de cemento y agua se debe realizar por depósito.
8. Es importante efectuar una prueba de compatibilidad entre el lodo y el bache espaciador y cemento.
9. Cuando falten 10 ó 15 bls por desplazar, bajar el gasto de la bomba para evitar el golpe de ariete.
10. Si con el volumen calculado no se observa incremento de presión (Pf) es preferible parar el bombeo y dar por
terminada la cementación.
11. La presión final debe ser mayor a la de desplazamiento en 70 kg/cm2.
VIII. Cementaciones forzadas
TEMA Cementaciones
2.- La cementacion forzada: Se describirse como el proceso de forzar a presión una
lechada de cemento a través de perforaciones realizadas en la T.R., en roturas de esta
y a través de la formación. Sus principales objetivos son:
a. Corregir una cementacion primaria.
b. Abandonar zonas productoras agotadas.
c. Obturar roturas en la T.R.
d. Para realizar exclusiones de agua.
e. Para obturar zonas de perdida de circulación.
VIII. Cementaciones forzadas (técnicas operativas)
TEMA Cementaciones
Las técnicas existentes para la realización de cementaciones forzadas son:
a. Mediante bombeo continuo.
b. Colocación del cemento como TxC e inyección posterior.
c. Mediante el uso de empacadores (retenedores).
a b c
TEMA Cementaciones
Los tapones de cemento: la colocación de tapones de cemento tienen los siguientes
objetivos:
a. Abandono de pescados.
b. Para corregir desviaciones durante la perforación.
c. Abandono de intervalos agotados o invadidos
d. En operaciones de pesca para fijar el pez.
e. Como protección durante operaciones especiales.
IX. Tapones de cemento
a b c d e
TEMA Cementaciones
a. Método de tapón balanceado.
b. Método de tapón descolgado.
c. Método del MPBT
IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)
Tapón balanceado.- Esta técnica es la más común y consiste en colocar un volumen de
cemento en un intervalo predeterminado. Los cálculos deben realizarse con exactitud para evitar
la contaminación del cemento con el lodo de perforación. Cuando la diferencia de densidades
entre el cemento y el lodo de perforación es considerable, se recomienda colocar antes del
cemento un tapón de un bache viscoso con una densidad entre la del lodo y el cemento.
Boca
de pez
Lodo
Lodo
Lodo
TP
Hc
Hbe
Hbl
hc
hbe
Para la colocación de un
tapón balanceado se
debe cumplir la siguiente
condición:
Hc = hc, Hbe = hbe y Hbl = hbl
El vol de desplazamiento será:
Vd = (LTP – Hc – Hbe – Hbl) Cap TP
Bache lavador
Bache espaciador
Cemento
hbl
TEMA Cementaciones
IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)
Ejemplo.- Durante la perforación de un pozo se registro un atrapamiento de la sarta, quedando
como pez: la barrena y los drill collar, razón por la cual se desea colocar un tapón de cemento
sobre el pez para desviar el pozo y continuar con la perforación.
TR 9 5/8” 4,250 m
TP 5”
Profundidad total: 5150 m
Boca del pez: 4900 m
Cap TP 5” : 9.3 lt/m
Vol cemento: 6.5 ton
Diam agujero: 8 ½”
Lodo: drilex 1.62 gr/cc
Cap Tp – Ag : 23.9 lt/m
Red: 45 lt/sc
Cap agujero: 36.6 lt/m
Vol bach lav: 5.50 m3
Vol bach esp: 6.50 m3
Den cemento = 1.95 gr/cc
DATOS
1.- Calcular el volumen de bache lavador por delante y por atrás del cemento.
Vblav 1= Cap EA = 23.9 = 3,959 lts = 24.90 bls
Hc
Hbe
Hbl
5,150 m
Vt (bache)
(Cap EA + Cap TP)
5,500
(23.9 +9.3)
CALCULOS
HEA 1= = = 165.65 mts Vblav 1
Cap EA
3,959
23.9
Vblav 2= Cap TP = 9.3 = 1,541 lts = 9.70 bls Vt (bache)
(Cap EA + Cap TP)
5,500
(23.9 +9.3)
Vblav 2 1,541 HEA 2= = = 165.69 mts
Cap TP 9.3
TEMA Cementaciones
IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)
2.- Calcular el volumen de bache espaciador por delante y por atrás del cemento.
Vt (bache) 6,500
(23.9 +9.3)
Vbesp 2= Cap TP = 9.3 = 1,821 lts = 11.45 bls Vt (bache)
(Cap EA + Cap TP)
6,500
(23.9 +9.3)
Vbesp 1= Cap EA = 23.9 = 4,679 lts = 29.43 bls (Cap EA + Cap TP)
HEA 1= = = 195.77 mts Vbesp 1
Cap EA
4,679
23.9
Vbesp 2 1,821 HEA 2= = = 195.80 mts
Cap TP 9.3
3.- Calcular el volumen de cermento en el EA y en la TP.
Vt (cto) 5,850
(23.9 +9.3)
Vcto 2= Cap TP = 9.3 = 1,639 lts = 10.31 bls Vt (cto)
(Cap EA + Cap TP)
5,850
(23.9 +9.3)
Vcto 1= Cap EA = 23.9 = 4,211 lts = 26.47 bls (Cap EA + Cap TP)
HEA 1= = = 176.19 mts Vbesp 1
Cap EA
4,211
23.9
Vbesp 2 1,639 HEA 2= = = 176.24 mts
Cap TP 9.3
TEMA Cementaciones
IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)
4.- Calcular el volumen para desplazar los baches y la lechada de cemento.
Vdesp = ( Prof TP – Hcto – Hbesp – Hblav ) Cap TP
Vdesp = ( 4895 - 176.20 – 195.80 – 165.65 ) 9.3 = 40,523.36 lts = 254.86 bls
Programa de bombeo:
1. Bombear 24.90 bls de bache lavador con densidad de 1 gr/cc.
2. Bombear 29.43 bls de bache espaciador con densidad de 1.75 gr/cc.
3. Mezclar y bombear 6.5 ton de cemento con densidad de 1.95 gr/cc.
4. Bombear 11.45 bls de bache espaciador con densidad de 1.75 gr/cc.
5. Bombear 9.70 bls de bache lavador con densidad de 1 gr/cc.
6. Desplazar baches y cemento con 254.86 bls de lodo con densidad de 1.62 gr/cc.
7. Levantar el extremo de la TP a 4,100 m.
8. Circular en inversa con 300 bls de lodo.
9. Cerrar el pozo y esperar el fraguado del cemento.
TEMA Cementaciones
IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)
Tapón descolgado.- Esta técnica es empleada cuando la presión de yacimiento es muy baja y
no soporta la columna hidrostática del fluido de control. Los cálculos y cuidados de esta técnica
son mucho más rigurosos que la anterior teniendo principal cuidado en el volumen de
desplazamiento, ya que la presión hidrostática final (fluido de control más cemento y baches)
deberá ser igual o ligeramente menor a la presión del yacimiento.
Lodo
Nivel
de
lodo
Para la colocación de un tapón descolgado
debe cumplir la siguiente condición:
Pws = Ph
El vol de desplazamiento será:
Vd = (LTP – LTP libre) Cap TP
Lodo
Nivel
de
lodo
Pws
TEMA Cementaciones
IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)
Ejemplo.- Se desea colocar un tapón de cemento descolgado sobre la boca del liner de 7” para corregir
la cementación primaria defectuosa, llenando con cemento el traslape entre TR´S, dejando 120 m de
cemento sobre la BL de 7” e inyectando el volumen restante. Se tiene la siguiente información:
TR de 9 5/8” a 4360 m.
B.L. 7” a 4160 m
Lodo d = 1.15 gr/cc
Pws = 192 kg/cm2 @ 4360 m
Nivel fluido = 2690 m
Den cem = 1.35 gr/cc
Vol cto = 6 ton
Den bach = 1.20 gr/cc
Cap. TR 9 5/8” = 35.5 lt/m
Cap. TR 9 5/8 y 7” = 10.7 lt/m
Cap TP 5” = 9.3 lt/m
Rcto = 82 lt/sc
Lodo
Nivel
de
lodo
Pws
4,360 m TR 9 5/8”
5,360 m
Zona
productora 5,120 m
2,690 m
Vacío (aire)
Lodo
Lodo
1.- Calcular el volumen de cemento
Vcto = 6000 x 82 / 50 = 9,840 lts = 62 bls
2.- Calcular el volumen en el traslape y los 120 m arriba de la BL.
Vtras = (4360 – 4160) 10.7 = 2,140 lts = 13.5 bls
4,160 m VBL = 120 x 35.5 = 4,260 lts = 26.8 bls
3.- Calcular el volumen de cemento que se inyectara a la formación.
Vcto = Vtras + VBL + Viny Viny = Vcto – Vtras - VBL
Viny = 9840 – 2140 – 4260 = 3,440 lts = 21.6 bls
TR 7”
Ext TP = 4,040 m
TEMA Cementaciones
IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)
Lodo
Pws
4,360 m TR 9 5/8”
5,360 m
Zona
productora 5,120 m
2,690 m
Lodo
Lodo
P adicional = 188 kg/m2
Si no se bombea más fluido el arreglo queda así:
El primer bache fuera de la TP (2,000 lts)
500 lts de lechada fuera de la TP 9,340 lts dentro de la TP
El segundo bache dentro de la TP (1,500 lts)
4,160 m 5.- Calcular el volumen de desplazamiento para cumplir con lo programado.
Pcto tras = 200 x 1.35 / 10 = 27.0 kg/cm2
4.- Condiciones de presión durante el bombeo de cemento y bache.
Hbache 1 = 2000/9.3 = 215 m Pbache 1 = 215 x 1.2 / 10 = 25.80 kg/cm2
Hcto = 9840/9.3 = 1058 m Pcto1 = 1058 x 1.35 / 10 = 142.83 kg/cm2
Hbache 2 = 1500/9.3 = 161.30 m Pbache 1 = 161.30 x 1.2 / 10 = 19.36 kg/cm2
1,3
50 m
Pcto BL = 120 x 1.35 / 10 = 16.2 kg/cm2
Pbach 2 = 19.36 kg/cm2
P dife = 192 – 27 – 16.2 – 19.36 = 129.44 kg/cm2
L balancear = (129.44 x 10) / 1.15 = 1,125.56 m luego el volumen es
V desp = 1,125.56 x 9.3 = 10,467.76 lts = 65.83 bls de lodo
Nota.- Cuando se requiera colocar un tapón en agujero descubierto, es recomendable conocer con exactitud el
diámetro de dicho agujero, de ser necesario debe tomarse un registro de calibración. La longitud mínima de
tapón recomendada para asegurar el éxito es de 150 m lineales en los dos primeros métodos.
Método del MPBT.- Este método es utilizado generalmente para aislar intervalos agotados sin
tener que sacar el aparejo de producción. Su empleo esta restringido a pozos entubados
únicamente y donde no se requieren grandes volúmenes de cemento. La principal ventaja de
este método es que el tapón se puede colocar sin la necesidad de controlar el pozo.
TEMA Cementaciones
IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)