importancia de la reologia en la cementacion
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ESCUELA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS
TESIS GRADO Previo a la obtención del título en Tecnología en Petróleos
LA IMPORTANCIA DE LA REOLOGÍA EN LA CEMENTACIÓN REMEDIAL
DEL POZO LAGUNA X
Autor: Gonzalo Ruiz
Director de Tesis: Ing. Marco Corrales Palma
QUITO - ECUADOR
2004
DECLARACIÓN LO EXPRESADO EN LA PRESENTE TESIS ES RESPONSABILIDAD DEL AUTOR.
GONZALO RUIZ
CERTIFICACIÓN
Certifico que bajo mi dirección, el presente trabajo fue realizado
en su totalidad por el señor: Gonzalo Ruiz.
Ing. Marco Corrales Palma
Director de Tesis
Dedicatoria
A mis padres los cuales fueron la fuente de inspiración y ayuda, necesarias para la culminación exitosa de mi carrera. Este trabajo lo dedico cariñosamente a mi novia, a quien con mucho cariño me brindo el apoyo necesario para hacer realidad mis metas de superación profesional.
Agradecimiento
A las meritísimas autoridades Académicas de la Universidad Tecnológica Equinoccial, por el espacio que se me ha brindado en la realización de mis anhelos investigativos y de conocimiento técnico. Un agradecimiento especial para el Ing. Jorge Viteri M, Decano de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería.
La presente tesis, recibió el aporte técnico, intelectual y generoso del Ing. Marco Corrales Palma. La colaboración por él entregada, fue estímulo determinante para lograr la realización del presente trabajo.
CONTENIDO Pág. DECLARATORIA I DEDICATORIA II AGRADECIMIENTOS III CONTENIDO IV ÍNDICE DE FIGURAS V ÍNDICE DE TABLAS VI RESUMEN VII SUMARY VIII CAPITULO I 1. TEMA 2 1.1 OBJETIVOS 2 1.1.1 OBJETIVO GENERAL 2 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2 1.2 JUSTIFICACIÓN 2 1.3 IDEA A DEFENDER 3 1.4 MARCO DE REFERENCIA 3 1.5 MARCO TEÓRICO 3 1.6 MARCO CONCEPTUAL 4 1.7 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS 4 1.8 MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN 5 1.8.1 MÉTODO INDUCTIVO 5 1.8.2 MÉTODO DEDUCTIVO 6 CAPITULO II 2.1 DEFINICIÓN DE CEMENTACIÓN REMEDIAL 7 2.1.1 EL PORQUE SON NECESARIOS – APLICACIONES 7 2.2 CLASIFICACIÓN DE LAS CEMENTACIONES FORZADAS 7 2.2.1 POR TIPO DE BOMBEO 8 2.2.1.1 ALTA PRESIÓN 8
2.2.1.2 BAJA PRESIÓN 9 2.2.2 POR COLOCACIÓN 9 2.2.2.1 CONTINUO 9 2.2.2.2 INTERMITENTE 9 2.2.2.3 APLICACIÓN CON HERRAMIENTA 10 2.2.2.3.1 EMPACADOR CON TUBERÍA DE COLA 10 2.2.2.3.2 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO PARA UN TÍPICO
FORZAMIENTO CON EMPACADOR Y TUBO DE COLA. 12 2.2.2.3.3 EMPACADOR SIN TUBERÍA DE COLA 12 2.2.3 POZO CERRADO 14 2.3 EQUIPOS 16 2.3.1 EQUIPOS DE CEMENTACIÓN 16 2.3.1.1 APLICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN 17 2.3.2 BATCH – MIXER (MEZCLADOR) 19 2.3.3 MONITORES ELECTRÓNICOS 20 2.3.4 HERRAMIENTAS PARA UNA CEMENTACIÓN FORZADA 20 2.3.4.1 TAPÓN PUENTE RECUPERABLE – RBP-
(RETRIEVABLE BRIDGE PLUG) 21 2.3.4.1.1 OPERACIÓN DE LA HERRAMIENTA 21 2.3.4.2 RETENEDOR DE CEMENTO 23 2.3.4.3 TAPÓN RECUPERABLE RBP. 23 2.3.4.3.1 PARA BAJAR LA HERRAMIENTA: 24 2.3.4.3.2 PARA LIBRAR EL TAPÓN: 25 2.3.4.3.3 RECUPERACIÓN DE LA HERRAMIENTA: 26 2.3.4.3.3.1 FORMA COMO TRABAJAN SUS PARTES AL BAJAR LA
HERRAMIENTA. 26 2.3.4.3.3.2 FORMA COMO TRABAJAN SUS PARTES AL FIJAR LA
HERRAMIENTA. 26 2.3.4.3.3.3 FORMA EN QUE ACTÚAN SUS PARTES AL
LIBRAR EL TAPÓN. 27 2.3.4.4 PACKER RETRIEVAMATIC.- RTVC 27 2.3.4.4.1 REGLAS GENERALES: 27 2.3.4.4.2 PARA BAJAR LA HERRAMIENTA. 28 2.3.4.4.3 PARA FIJAR LA HERRAMIENTA 28
2.3.4.4.4 PARA LIBRAR LA HERRAMIENTA 28 2.3.4.4.5 PARA ABRIR BY PASS 28 2.3.4.4.6 FORMA COMO ACTÚAN SUS PARTES AL FIJAR LA
HERRAMIENTA 28 2.3.4.4.7 AL LIBRAR LA HERRAMIENTA. 29 2.3.4.5 CIBP (CASING IRRETRIEVABLE BRIDGE PLUG). 30 2.3.4.6 SETTING TOOL 31 2.3.4.7 STINGER 32 2.4 COMPLETACIÓN POZO HORIZONTAL 33 CAPÍTULO III 3.1 PROGRAMA PARA LA OPERACIÓN DE LA CÉMENTACIÓN
CORRECTIVA O SQUEEZE 35 3.1.1 EL REGISTRO CBL 35 3.2 COORDINACIÓN DE LAS OPERACIONES 37 3.2 PROGRAMA DE DISEÑO DE LA LECHADA 37 3.2.1 PROGRAMACIÓN PARA CEMENTACIÓN REMEDIAL 37 3.2.2 LA PRUEBA DE INYECTIBIDAD 38 3.3 COMPONENTES DE UN LABORATORIO DE CEMENTACIÓN 39 3.4 DATOS DEL POZO: 41 3.4.1 CALCULO DE LA MEZCLA BÁSICA DESIGNADA: 41 3.4.1.1 CÁLCULOS: 41 3.4.1.2 PROGRAMA DE BOMBEO 42 3.4.1.3 TIEMPO DE LA CÉMENTACIÓN FORZADA (SQUEEZE) 43 3.4.1.4 TIEMPO DE REVERSAMIENTO 43 3.4.1.5 TIEMPO TOTAL DE MANEJO 43 3.4.1.6 CÁLCULOS DE LAS PROPIEDADES DE LA LECHADA 44 3.4.1.7 PESO EN LA PRUEBA DE LABORATORIO 45 3.4.2 REPORTE DEL LABORATORIO 46 3.5 REOLOGÍA 46 3.5.1 REPORTE DE LABORATORIO DE CEMENTACIÓN 48 3.6 MEZCLA DE CEMENTO A GRANEL Y ADITIVOS EN LA PLANTA DE CEMENTO 51
3.6.1 PRE-MEZCLADO DE MATERIALES A GRANEL EN LOCACIÓN 52 3.7 BOMBEO DE LA LECHADA 53 3.7.1 PLANIFICACIÓN DEL PROGRAMA OPERATIVO 53 3.8 CONTROL DE FILTRADO 56 3.8.1 MEDICIÓN DE LA PERDIDA DE FILTRADO 56 3.9 TIEMPO DE BOMBEABILIDAD 58 3.10 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 59 3.11 DE LA EJECUCIÓN DE LA OPERACIÓN DEL SQUEEZE 60 CAPITULO IV 4 PROGRAMA DE BOMBEO 62 4.1 BOMBEO DE LA LECHADA 64 4.2 CAÑONEO 66 4.3 BAJAR BHA DE LIMPIEZA Y EVALUACIÓN JET 66 4.4 COSTO DE LA OPERACIÓN DE CÉMENTACIÓN REMEDIAL 69 4.4.1 COSTO DE LOS MATERIALES 69 4.4.2 COSTO DEL SERVICIO Y MATERIALES P’ LA CÉMENTACIÓN
REMEDIAL (SQUEEZE) 69 4.4.3 COSTO DE LA EVALUACIÓN 4.4.4 COSTO TOTAL 69 CAPITULO V
5.1 CONCLUSIONES 70 5.2 RECOMENDACIONES 70 5.3 BIBLIOGRAFÍA 71
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág. EMPACADURA DE TUBERÍA DE COLA # 1 11 EMPACADURA DE TUBERÍA DE COLA # 2 13 FORZAMIENTO A POZO CERRADO #3 14 UNIDAD DE CÉMENTACIÓN # 4 16 BATCH MIXER # 5 19 MONITOR DE UNIDAD DE CÉMENTACIÓN #6 20 RETENEDOR DE CEMENTO # 7 23 PACKER RETRIEVAMATIC # 8 30 STINGER # 9 32 COMPLETACIÓN DE POZO HORIZONTAL # 10 34 REGISTRO CBL # 11 36 CONSISTÓMETRO # 12 39 ANALIZADOR DE LECHADA # 13 39 39BLENDER # 14 40 BLENDER # 15 40 REOLOGÍA # 16 48 VALORES n’ ADIMENSIONAL # 17 49 REOLOGÍA TIEMPO VS. PERDIDA DE FILTRADO # 18-19 50 PLANTA DE CEMENTO # 20 51 BULA CEMENT # 21 52 EFECTO DEL CONTROL DEL FILTRADO # 22 56 REÓMETRO # 23 57 EQUIPO DE CÉMENTACIÓN EN LOCACIÓN # 24 62
ÍNDICE DE TABLAS
Pág. DATOS DEL POZO # 1 41 MATERIALES # 2 44 PESO EN LA PRUEBA DE LABORATORIO #3 45 REPORTE DE LABORATORIO # 4 46 GEOLOGÍA DE LA LECHADA # 5 48 BOMBEO JET # 6 67 BOMBEO JET # 7 68 COSTOS DE MATERIALES Y SERVICIOS # 8 69
RESUMEN
El pozo Laguna X ha estado produciendo volumen superiores de agua,
registrados en la mediciones del BSW diario. Se considera que el incremento
de agua es producto de canalizaciones que existen en los limites de los sellos
de zonas vecinas hacia la formación productora, esta aseveración se ha
comprobado luego del análisis del registro de cementación CBL.
Otro factor muy importante que se ha tomado en cuenta es el de la salinidad
medida al agua de la formación, que de acuerdo a los análisis y reportes diarios
difieren completamente del dato original de salinidad del fluido del pozo.
Se ha considerado que realizando una cementación remedial se podrá corregir
la mala cementación de la zona detectada sellara el flujo de fluido de las zonas
vecinas y consecuentemente no habrá un incremento drástico de agua.
Cuando la lechada de cemento es forzada contra una formación permeable, las
partículas sólidas son filtradas por la formación y entra a la misma formación la
fase líquida. Una operación de cementación remedial es exitosa, cuando toda
la lechada de cemento ingresa al espacio que queda entre el casing y la
formación, formando en el mencionado lugar una costra de cemento
En el desarrollo del presente trabajo, se va explicando las diferentes técnicas
disponibles para ejecutar los trabajos correctivos, los cálculos de volúmenes y
lo mas importante la reología que es determinante para conseguir una buena
lechada de cemento.
Finalmente, se presenta la secuencia operativa de la evaluación del pozo
mediante bombeo jet aplicado para limpiar el pozo y luego para determinar las
características del fluido de la formación y verificar si la cementación correctiva
fue un éxito, que para el caso de este trabajo si lo fue.
SUMMARY The well Lagoon X has been producing superior volume of water, registered by
measurements of the daily BSW. It is considered that the increment of water is
product of canalizations that exist with the neighbouring areas toward the
formation producer. This asseveration has been proven after the analysis of the
cementation registration CBL.
Another very important factor that has taken into account is that of the salinity
measured to the water of the formation that according to the analyses and daily
reports differ completely of the original fact of salinity of the fluid of the well.
The engineering department has considered that carrying out a remedial
cementation one will be able to correct the bad cementation of the detected
area. The squeeze will seal the flow of fluid of the neighbouring areas and
consequently there won't be a drastic increment of water. When the cement
slurry is forced against a permeable formation, the solid particles are filtered by
the formation and the liquid phase enters to the same formation. An operation of
remedial cementation is successful, when the whole cement slurry enters to the
space that is between the casing and the formation, forming in the mentioned
place a cement scab
In the development of the present work, we explain the different techniques
available to execute the corrective works, the calculations of volumes and him
but important the reology that is decisive to get a good cement slurry.
Finally, the operative sequence of the evaluation of the well is presented by
means of pumping jet applied to clean the well and then to determine the
characteristics of the fluid of the formation and to verify if squeeze was a
success.
EQUIPO PARA CEMENTACIÓN DE POZOS PETROLEROS
2
CAPITULO I
1 TEMA
La importancia de la Reología en la Cementación Remedial del Pozo Laguna X.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 OBJETIVO GENERAL
Aplicación de la Reología en las operaciones de Cementación Remedial.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Indicar las propiedades de flujo de un fluido.
Evaluar las mezclas y determinar la bombeabilidad de una lechada de
cemento.
Explicar el comportamiento de la viscosidad como función de la velocidad de
corte.
2.1 JUSTIFICACIÓN
De confirmar el requerimiento de realizar una cementación correctiva, el primer
paso es obtener la información necesaria del diseño de la lechada de cemento,
luego definir el tipo de operación a ejecutar.
La tecnología corriente disponible para probar la calidad de la ejecución de una
cementación es sofisticada, sin embargo hay un campo muy grande todavía
para mejorar. Consecuentemente, la mayoría de compañías y muchos
fabricantes de equipos para la cementación están comprometidos en mejorar y
optimizar las técnicas o inventar nuevos procedimientos y equipos para simular
las condiciones de pozo más adecuadas.
Un entendimiento de la reología de la lechada de cemento es importante para
el diseño y evaluación de cualquier cementación. Una adecuada
caracterización de la lechada de cemento, permite evaluar la bombeabilidad,
3
determinar las relaciones de presión versus profundidad en el proceso de
ubicación, predicciones de perfiles de temperatura cuando se esta depositando
el cemento en el hueco.
La reología tiene un comportamiento muy complejo y depende de diferentes
factores que serán explicados para una buena comprensión.
1.3 IDEA A DEFENDER
Explicar las técnicas de forzamiento en una cementación correctiva.
Exponer los beneficios que conllevan las operaciones remediales cuando se
consigue en el laboratorio una buena Reología de la lechada de cemento.
Demostrar que se logro un buen sello en la zona forzada mediante pruebas de
evaluación con bombeo jet y que se bloquea las zonas que generan agua,
reduciendo así considerablemente la producción de la misma hacia el pozo.
1.4 MARCO DE REFERENCIA
1.5 MARCO TEÓRICO
La cementación correctiva es una operación muy común, numerosos trabajos
de este tipo son realizados continuamente en los pozos petroleros.
“La cementación correctiva o remedial es definida como el proceso de forzar la
lechada de cemento, bajo presión, a través de huecos o ranuras en el casing y
espacio anular. Cuando la lechada es forzada contra una formación permeable,
las partículas sólidas son filtradas por la formación y entra a la misma
formación la fase líquida. Una operación de cementación remedial es exitosa,
cuando toda la lechada de cemento ingresa al espacio que queda entre el
casing y la formación, formando en el mencionado lugar una costra de
cemento”. 1
1 Schlumberger. Dowell .-Nelson Well Cementing Manual. 1999
4
Las operaciones de cementación tienen muchas aplicaciones durante las
operaciones de perforación y completación de pozos. Las aplicaciones más
comunes son las siguientes :
Eliminar el ingreso de agua de otros sectores hacia la zona productora
Reparar roturas de casings corroídas.
Sellan a las zonas no productivas o repletadas.
Sellan zonas de pérdida de circulación.
1.6 MARCO CONCEPTUAL 1.7 Definición de Términos
Cemento.- Cal hidráulica que sirve para fabricar una especie de argamasa. El
cemento que se usa en las instalaciones petroleras es el corriente, tipo portland
y se calcula por sacos de 94 lbs. cada uno, medida que se usa también para
las cantidades a granel.
“Lechada.- Mezcla de cementos que se bombea en el pozo y que al
endurecerse o fraguarse se proporciona sustentación a la tubería de
revestimiento”. 2
Revestimiento.- Proceso por el que se procede a introducir en el hoyo de
perforación, tubería de acero que se atornilla por piezas, (tiene un diámetro
inferior al del pozo) y sirve para evitar el desplome de las paredes, permitiendo
una buena marcha en la perforación de un pozo. Cuando se requiere anclar
firmemente el tubo de revestimiento en la roca o cuando se pretende evacuar
gases a aguas se procede a cementar el entubado, inyectando una
determinada cantidad de lechada de cemento”. 3
Sarta.- Serie de tubos que se unen para formar la sarta de perforación. Puede
ser de revestimiento o de producción.
2 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998 3 PETROECUADOR.- Glosario de la Industria Petrolera. Reedición 2001.
5
“Esfuerzo de Corte ( Shear Stress).- Representa la fuerza por unidad de área
( presión de bombeo o caída de la presión en el flujo) la cual causa que el fluido
fluya a una velocidad V1, cuando la V2=0. El esfuerzo de corte es uniforme a
través del fluido y pueden ser expresado como libras fuerza por pies cuadrados
o dinas por centímetro cuadrado”.4
Velocidad de Corte ( Shear Rate ).- Representa el gradiente de velocidad (
medida de la velocidad relativa entre las dos plaquetas). Esta expresada en
segundos recíprocos ( seg-1). Normalmente la Velocidad de corte en la pared
(para los fluidos newtonianos) esta dada por eso es tan fácil de calcular y
aplicarla. Sin embargo se debe recordar que la verdadera velocidad de corte se
puede bajo estimar por arriba de un 20% usando la velocidad de corte de un
fluido newtoniano.
Viscosidad Aparente.- Es la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad de
corte de el fluido, una propiedad que nos da la fuerza necesaria para mover el
fluido determinado. Es una medida de la resistencia interna que ofrece el fluido
al flujo debido a sus fuerzas interna (friccional y electrostática).
Para los fluidos newtonianos donde la relación entre el esfuerzo y velocidad de
corte es constante, la viscosidad es absoluta. Para los fluidos no Newtonianos
el esfuerzo y la velocidad de corte no es constante y la viscosidad es llamada
viscosidad aparente y es valida solo para la velocidad de corte medida .
La viscosidad Platica es la pendiente de la porción de línea recta del esfuerzo
de corte y la velocidad de corte observada con los fluidos plásticos de Binghan
y es constante”.
1.8 MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN
1.8.1 Método Inductivo: Se tomará la información de pozos existentes con
problemas semejantes .
4 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
6
1.8.2 Método Deductivo: Se indicará con información de casos de pozos con
situaciones problemáticas similares.
7
CAPITULO II 2.1 DEFINICIÓN DE CEMENTACIÓN REMEDIAL. Una cementación remedial o forzada es básicamente un proceso de filtración
donde la lechada es inyectada dentro de la zona ,a través de un juego de
perforaciones, rotura de casing o canales detrás del casing y sujetada a una
presión diferencial a través de un medio poroso ( la formación). La lechada
pierde parte del filtrado , deshidratándose y formando una retorta. La velocidad
de formación de la retorta depende de los siguientes factores:
–Presión Diferencial
–Tiempo
–Control de Filtrado.
La inyección se puede efectuar bajo o sobre la presión de fractura de la zona
dependiendo del tipo de trabajo /caudal de inyección
“La técnica de Alta Presión involucra la rotura de la formación y el bombeo de
la lechada o el filtrado del cemento en la formación hasta alcanzar en superficie
un valor determinado de presión que debe ser mantenida sin retorno. La
técnica de Baja Presión, involucra colocar la lechada en el intervalo a tratar y
en la aplicación de una presión suficiente para formar un revoque (torta de
filtrado) de cemento deshidratado en perforaciones, canales o fracturas que
puedan estar abiertas.”5
2.1.1 EL PORQUE SON NECESARIOS - APLICACIONES La necesidad de realizar una cementación remedial es para corregir fallas de
una cementación primaria, que puede generar una canalización, bajo tope de
cemento o pobre adherencia del cemento.
Los objetivos generales para la realización son:
Sellar punzados indeseables
Corregir un cemento primario defectuoso.
Cementar zonas fracturadas.
Controlar el exceso de agua.
Insuficiente remoción del lodo
5 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
8
Canalización de lodo
Contaminación de cemento.
Mal diseño de cemento
Sedimentación/ Agua Libre
Deshidratación prematura ( Pobre control de pérdida de filtrado)
Largo periodo de bombeabilidad ( Pobre esfuerzo compresivo)
Migración de gas, etc..
Pérdida de circulación durante la cementación primaria.
Corte de Agua /gas
Forzamiento en zonas no productivas o baja presión de fondo
Falla de casing o liner debido a corrosión/ parte del casing sometida a
torsión.
En zonas de-presionadas
2.2 CLASIFICACIÓN DE LAS CEMENTACIONES FORZADAS Los Trabajos de Las Cementaciones Forzadas se pueden clasificar bajo tres
principales categorías:
Por tipo de Bombeo
Por Colocación.
Por manera de aplicación.
2.2.1 POR TIPO DE BOMBEO 2.2.1.1 ALTA PRESIÓN La técnica de Forzamiento a alta presión es usada cuando no es posible
inyectar lechada a presiones por debajo de la presión de fractura ,esto sucede
principalmente en los casos de canales aislados detrás del casing, micro-
ánulos y perforaciones tapadas.
La colocación del cemento es lograda, por el rompimiento de la formación y la
inyección de la lechada de cemento en la zona.
Los volumenes de lechada son generalmente relativamente altos debido a que
la creación de fracturas y perforaciones tienen que ser llenadas con la lechada
de cemento.
9
Como precaución especial un lavador o un ácido débil deberán ser bombeados
enfrente de la lechada para minimizar los caudales requeridos para iniciar la
fractura.
Altos caudales se necesitan para fracturas largas con impredecible orientación
la cual no puede ser controlada.
2.2.1.2 BAJA PRESIÓN Forzamiento de baja presión es básicamente la inyección de lechada de
cemento en la zona de interés a una presión por debajo de la presión de
fractura de la formación, esta técnica es principalmente usada para llenar las
cavidades de las perforaciones o canales interconectados, es la técnica mas
comúnmente usada.
El volumen de la lechada es generalmente pequeño debido a que no es
necesario la inyección de lechada dentro de la formación.
Las precauciones especiales se deben tomar para asegurarse que la formación
no es fracturada.
2.2.2 POR COLOCACIÓN 2.2.2.1 CONTINUO Un forzamiento continuo significa tener que mantener constante el bombeo del
volumen de lechada calculado hasta alcanzar la presión final de forzamiento.
Si la presión final de forzamiento permanece constante el trabajo es terminado
y volver a correr otro trabajo hasta que la presión final es constante.
Esta técnica se puede usar para forzamiento de baja y alta presión pero
generalmente resulta en grandes volúmenes de lechada que tienen que ser
bombeados.
2.2.2.2 INTERMITENTE La técnica de Forzamiento Intermitente envuelve la aplicación intermitente de
presión, a caudales de 0.25 – 0.5 bpm en periodos de 10-20 minutos, hasta
que la presión final de forzamiento es obtenida.
10
“El filtrado generalmente es muy alto al inicio pero decrece conforme la retorta
crece, relativamente pequeños volúmenes de lechada son usados en
Hesitación comparado con la técnica de forzamiento continuo. “6
El tiempo de la operación intermitente depende del tipo de formación, puede
ser en el rango de 5 minutos en formaciones apretadas a 30 minutos en
formaciones blandas. Este tiempo deberá ser considerado para determinar el
tiempo bombeable de la lechada a ser bombeada durante el trabajo.
Puntos Claves:
–A – Agua de mezcla filtrada durante la hesitación.
–B – No más filtrado . Lechada Deshidratada.
–C – Descarga de presión
–D – Presión final es aplicada en.
2.2.2.3 APLICACIÓN CON HERRAMIENTA La técnica de forzamiento con herramientas envuelve el uso de cualquier tipo
de herramienta de fondo de pozo recuperable o movible.
“Ejemplos de herramientas recuperables pueden ser:
El empacador Positrieve.
Empacador Hurricane.
Herramientas cortas de forzamiento.
Tapón puente recuperable ( RBP).
Estas herramientas se pueden recuperar después del trabajo, revestirlas y re-
usarlas en otro trabajo.”7
Un tubo de cola se puede correr por debajo de los empacadores para facilitar el
mejor desplazamiento de la lechada a través de la zona.
Ejemplos de Herramientas de fondo molibles son:
El Retenedor de Cemento.
Tapón puente de Baker modelo K-1.
Estas herramientas pueden correr solamente una vez y son molidas para
sacarlas después del que cemento ha fraguado. Ellas generalmente se corren
con Tubería de Perforación, Tubería de Producción o con cable.
6 BJ Services – Manual de entrenamiento para Operadores, 1998 7 Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, Manual de entrenamiento, 1996
11
2.2.2.3.1 EMPACADOR CON TUBERÍA DE COLA
Esta técnica envuelve el uso de un empacador recuperable ( Positrieve,
Hurricane, Herramienta corta de Forzamiento, etc.. ), para aislar la parte
superior del casing y la cabeza del pozo de la presión de forzamiento.
Este método se prefiere cuando la integridad del casing esta en duda ( en
Fig. # 1
Empacador de Tubería de Cola
Fuente: Ing. M Corrales
pozos viejos ) y solamente cuando es necesario colocar la lechada a través de
un intervalo largo , casing rotos o liners con perforaciones por debajo de la
zona de tratamiento.
El tubo de cola es usado para asegurarse de tener una buena colocación de la
lechada a través de la zona y también es indispensable colocar un tapón
puente en un liner cuando se efectúa un forzamiento al colgador del liner o
perforaciones o roturas en casing previos.
EMPACADUR
CEMENTO
TUBERÍA DE
12
2.2.2.3.2 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO PARA UN TÍPICO FORZAMIENTO CON EMPACADOR Y TUBO DE COLA.
“Aislar cualquier perforación abierta por debajo de la zona de interés.
– Correr abajo con el empacador recuperable y la punta de la tubería de
cola ( EOT ) a la base de la zona.
– Anclar empacador y efectuar Prueba de
– Desanclar empacador
– Colocar un tapón balanceado a través de la zona.
– Levantar el empacador , con el extremo (EOT) por encima de la cima del
cemento ( TOC).
– Anclar el empacador.
– Inyectar la lechada dentro de la zona a la presión final de forzamiento
dejando 1 barril de lechada en el casing por encima del tope de la zona.
– Desanclar en empacador.
– Sacar en inversa el exceso de cemento.
– Re anclar el empacador y reaplicar la presión final de forzamiento.
– W.O.C ( esperar tiempo de fraguado).”8
2.2.2.3.3 EMPACADOR SIN TUBERÍA DE COLA Esta técnica , otras veces llamada Forzamiento Suicida, envuelve el bombeo
continuo y la inyección de la lechada dentro de la zona.
8 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
13
Fig. # 2
Empacador de Tubería de Cola
Fuente: Ing. M Corrales
Un empacador recuperable ( sin tubería de cola ) se usa para aislar el casing y
la cabeza del pozo.
Las ventajas de esta técnica son similares a la de usar un empacador con
tubería de cola , pero el principal problema es la posibilidad de cementar el
empacador en el agujero debido al efecto U -tubing y la posibilidad de un
fraguado flash de la lechada.
Este método es usado generalmente en intervalos cortos y roturas de tuberías.
No es recomendable usarlo para forzar en canales por detrás del casing debido
a la posibilidad de comunicación entre las zonas o canales. Una técnica de
forzamiento continuo es recomendada cuando se forza con empacador sin
tubería de cola.
“Procedimiento típico para Forzamiento con empacador sin tubería de cola.
– Aislar cualquier perforación abierta por debajo de la zona de interés.
– Correr abajo con el empacador a la profundidad de asentamiento.
– Anclar el empacador.
– Realizar prueba de admisión.
EMPACADUR
CEMENTO
14
– Abrir el bypass del empacador.
– Bombear agua enfrente, Lechada de cemento , agua detrás.
– Desplazar hasta que la lechada esta a 1 bls. de altura del final del tubing.
– Cerrar el bypass del Empacador.
– Inyectar la lechada en la zona, “ Hesitarla” si es necesario ( si no incrementa
la presión) hasta la presión final de forzamiento.
– Abrir el bypass del empacador.
– Circular en inversa para limpiar el tubing y el empacador ( 1.5 veces el
volumen del tubing).
– Reaplicar la presión de forzamiento y esperar tiempo de fragüe, W.O.C”9
2.2.3 POZO CERRADO La Técnica de Forzamiento a Pozo Cerrado, algunas veces nombrada “
Forzamiento del muchacho Pobre”, esta no usa ninguna herramienta de fondo
para aislar. Esto significa que todo el casing y cabeza del pozo estará expuesta
a la presión final de Forzamiento. Esto no es recomendable para casing viejos.
Fig. # 3
Forzamiento a pozo cerrado
Fuente: Ing. M Corrales
9 Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, Manual de entrenamiento, 1996
TAPÓN
10'
CEMENT
BOP
50FT
15
Cuando hay perforaciones por debajo de la zona, puede ser necesario correr
un tapón puente para aislarla de la zona tratada.
La técnica de forzamiento pozo cerrado es aplicable para pozos poco
profundos y roturas largas en los casing.
Un procedimiento típico de trabajo es como sigue:
– Correr un drill pipe abierto o tubing a la base de la zona.
– Cerrar BOP
– Efectuar una prueba de admisión.
– Abrir los rams de los BOP
– Bombear agua enfrente, lechada de cemento y agua detrás.
– Levantar el tubing por encima de la lechada del tapón balanceado.
– Cerrar ram de los BOP
– Inyectar la lechada a la zona
– Aplicar la presión de forzamiento
– Abrir los ram de los BOP
– Sacar exceso de cemento en reversa
– WOC ( esperar tiempo de fraguado )
16
2.3 EQUIPOS 2.3.1 EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
Fig. # 4
Unidad de Cementación Fuente: BJ Services
Las unidades móviles de cementación vienen en varios tipos para satisfacer los
diferentes requisitos de la industria del petróleo, el mas común es “el camión de
cementación con unidades de bombeo ( bombas) gemelas”, las presiones
máximas llegan 14.000 lbs. dependiendo del tipo de mezclador, pueden
mezclarse y desplacerse hasta 15 Bls de lechada normal por un minuto
siempre que haya suficiente cemento y agua disponible. Cada una de las
bombas de desplazamiento positivo es impulsada por un motor diesel de 335
hhp; un motor adicional impulsa el chasis . La fuerza es transmitida por un
convertidor de torsión o transmisión .
17
El equipo adicional es un tanque de 20 lbs. . para la mezcla, el sistema de
circulación PSM ( Presition Slurry Mixer), la tubería de alta presión y el equipo
electrónico de monitoreo y registros.
Estas unidades móviles de bombeo son las de mas rendimiento, disponibles
en el campo y se diseñan para satisfacer las necesidades de cementación y
bombeo requeridas en las zonas de alta presión.
La unidad de mezcla es parte esencial del equipo de bombeo, es mezclar
continuamente las composiciones secas de cemento con el fluido de acarreo.
Al lograr esto, el resultado es una lechada de cemento con propiedades
predecibles que se proporcionan a la velocidad deseada.
“El sistema normal de mezcla a chorro, hidráulico de alta presión a
revolucionado el tratamiento de cementación de pozos petrolíferos. Consiste de
una tolva en forma de embudo, un tazón mezclador, tubo de descarga,
sumidero y líneas de abastecimiento de agua.”10
La unidad funciona por medio de una corriente de agua forzada por la tobera, a
trabes del tazón a una línea de descarga, luego dentro del sumidero donde las
bombas de cementación toman la lechada de cemento.
La mayoría de las compañías que prestan servicios fabrican el equipo
necesario para los trabajos a realizarse en el pozo.
Estos equipos de Reacondicionamiento como son los de cementación y
herramientas especiales son manejados por personal capacitado, siempre con
la supervisión por gente con mucha experiencia en el campo de la cementación
Y, todo esto se respalda por la organización mas completa en la industria.
2.3.1.1 APLICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
Puede usarse de varias maneras como:
En la cementación de sartas de revestimientos superficiales, intermedias
y de producción.
Para la cementación forzada.
En el taponamiento con cemento para evitar el agua en el fondo del
pozo y para operaciones de desvío.
10 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
18
En el taponamiento de fracturas naturales, cavidades, fugas y
formaciones absorbentes que causan perdida de circulación.
En tareas de bombeo a presión para:
Pruebas de tubería de revestimiento, conexiones y tubería en general.
Matar pozos descontrolados.
Establecer la circulación alrededor de la tubería de revestimiento o
tubería de perforación atascada.
Ubicar las fugas en las tuberías de revestimiento rajadas.
Apagar incendios de campos petroleros.
Circular petróleo caliente.
Mezcla de materiales de fluidos de perforación con los aditivos del
cemento.
La cementación de fugas de la teoría del revestimiento.
La consolidación de formaciones de arena floja.
Estimulación Química.
Limpieza industrial.
Fracturamiento de formaciones.
Aplicación del cemento para consolidación.
El equipo de cementación esta diseñado y construido para funcionar y prestar
servicio en condiciones de campo cubriendo excesos de altura, temperatura y
humedad.
El equipo es evaluado técnicamente, seleccionado y ensamblado en unidades
de varios tipos que se requiere para las difíciles condiciones encontradas en los
campos petroleros. Además, cada unidad se prueba antes de entregarla al
campo.
19
2.3.2 BATCH – MIXER (MEZCLADOR)
Fig. # 5
Fuente: Dowell-Schlumberger
Ha sido desarrollado para superar los problemas acerca de exactitud y
precisión de la densidad y el volumen de los sistemas convencionales de
mezcla
“Las características son:
– Tiene un Control de la densidad de + 0.1 ppg
– Producen un Caudal de Mezcla 2-9 BPM
– Sus Beneficios:
– No se necesitan o requieren tanques de mezcla
– Tienen mucha Flexibilidad de mezcla de sus materiales.
– Cubre todos los sistemas de cemento
– Mediante este mezclador se obtiene unas lechadas mejor mezcladas
– Es de muy fácil de operación”.11
11 Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, Manual de entrenamiento, 1996
20
2.3.3 MONITORES ELECTRÓNICOS
Fig. # 6
Monitor de Unidad de Cementación Fuente: Dowell-Schlumberger
Toda operación de cementación es monitoreada y controlada por equipos
electrónicos que sirven para visualizar el tiempo real la secuencia operativa de
una operación de cementación.
“Los monitores están conectados a las bombas de las unidades de bombeo,
mediante magnetic pick ups, como también a consolas de control que están
ubicadas así: una en la caseta del jefe del pozo, y otra para el Ing. de
cementación de las compañías de servicios, y son quienes visualizan los
parámetros del programa de cementación que se esta ejecutando”12
2.3.4 HERRAMIENTAS PARA UNA CEMENTACIÓN FORZADA Existen diversas herramientas para las operaciones de cementaciones
forzadas, las funciones principales de estas herramientas en el subsuelo es
para colocar le lechada de cemento de una manera eficiente.
12 Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, Manual de entrenamiento, 1996
21
Las herramientas usadas en los trabajos correctivos, son utilizados en el
interior del pozo para lograr la colocación selectiva de la lechada de cemento
durante la realización un squeeze.
Las herramientas se utilizan generalmente para aislar áreas de revestimiento y
que son colocadas mecánica o hidráulicamente.
2.3.4.1 TAPÓN PUENTE RECUPERABLE – RBP- ( RETRIEVABLE BRIDGE PLUG) “En este caso se utiliza herramientas por encima y por debajo de la zona para
aislar de las presiones de trabajo las demás zonas.
El packer o tapón puente recuperable (RBP) se corren en la tubería al mismo
tiempo junto con otros packers.
Cuando se llega a la profundidad de trabajo, debajo de la zona de trabajo se
fija se fija el RBP y es soltado de la tubería. El packer es levantado hacia arriba
y colocado sobre la zona de interés.
Los tapones puente son utilizados para aislar el revestimiento debajo de la
zona a ser tratada. Actúa como barrera sólida para prevenir el flujo y resistir la
presión de encima y debajo. El tapón es colocado a la profundidad deseada y
luego es liberado de la tubería de trabajo permitiendo que se realice la
remediación encima del tapón.
Los RBP pueden ser fijados y soltados cuantas veces sea necesario. A
menudo son corridos en tandem con un packer recuperable de agarre por
compresión”13
2.3.4.1.1 OPERACIÓN DE LA HERRAMIENTA Cuando la herramienta de encuentra en la posición de bajada, la válvula
ecualizadora se encuentra abierta, permitiendo la comunicación detrás de los
elementos de la herramienta. Esto permite velocidades rápidas de bajada de la
herramienta (running in).
Las cuñas colocadas por compresión sostienen la presión diferencial entre
arriba y debajo de la herramienta cuando es colocada. Los elementos del
13 BJ Services- Robinsón Narváez, Gerente de Operaciones, 2004
22
packer cuando son colocados, también ejercen una fuerza que mantiene el
recipiente (bowl) de cuñas debajo de las cuñas. Esto mantiene el RBP en
la posición de colocación bajo una carga de tensión (para probar la
herramienta) El RBP tiene un solo conjunto de cuñas y no esta diseñado para
bombear a través de él cuando esta colocado.
“Como el RBP esta colocado y se deja en su sitio, un ensamble de herramienta
que pesca /cuello de pesca se requiere para colocación y retiro de la
herramienta mientras se encuentra en el pozo.
El RBP se fija moviendo hacia abajo lentamente y luego haciendo cuatro o
cinco giros hacia la derecha, esto desatornilla las roscas gruesas del eje de
asentamiento a través de la tuerca dizzy. El setting mandrel ahora puede
deslizarse a través de la tuerca dizzy y permitir que las cuñas muerdan las
paredes del revestimiento.
Cuando la herramienta comienza a tomar peso y las cuñas a morder el
revestimiento, no se requieren más giros a la derecha. Mas peso aplicado
colocara las cuñas completamente y expandirá los elementos. Para librar la
tubería de la herramienta se debe aplicar un torque a al izquierda (1/4 de giro) y
luego levantar la tubería. Esto cierra la válvula ecualizadora y suelta la
herramienta del cuello de persa del RBP.
Para retirar la herramienta, la herramienta de pesca debe agarrar el cuello
de pesca y abrir la válvula ecualizadora. Levantando el RBP y girando a la
derecha 10 o 15 giros completos, el RBP queda librado y asegurado.”14
14 BJ Services- Robinsón Narváez, Gerente de Operaciones, 2004
23
2.3.4.2 RETENEDOR DE CEMENTO Se utiliza cuando la herramienta se debe colocar cerca de la zona de interés y
hay la posibilidad de cementar la herramienta dentro del pozo, también si debe
ser colocada entre perforaciones o si la cantidad de cemento que se va ha
utilizar en el squeeze se desconoce.
Fig. # 7
Retenedor de cemento Fuente: Dowell-Schlumberger
El retenedor de cemento o packer perforable puede ser colocado por cable,
sarta de perforación o tubería. Su diseño es compacto para minimizar el tiempo
de perforación.
Como es perforable, se puede trabajar sin temor de que la herramienta quede
atrapada y también es posible dejar presurizada la zona donde se realice el
trabajo, con esto se elimina los problemas de retorno de flujo.
Para colocar el retenedor, se levanta dos pies sobre la profundidad. Esto suelta
los resortes o cojines de fricción del mandril de colocación.
La herramienta debe ser girada entonces diez veces a la derecha y luego
descendida a la profundidad de colocación. Esto suelta las cuñas superiores.
Tensión sobre la herramienta coloca entonces las cuñas superiores, comprime
los elementos y coloca las cuñas inferiores
2.3.4.3 TAPÓN RECUPERABLE RBP. ( RETRIVABLE BRIDGE PLUG) “USOS.- Puede bajarse al pozo solo o con packer FFC, Full Bore, RTVC, o
similares.
Sus aplicaciones en pruebas, reacondicionamientos de zonas como:
24
Tratamientos, ensayos fracturas, cementos forzados entre otros, hacen de el
una herramienta confiable y no compleja para su manejo desde superficie.”15
REGLAS GENERALES:16
1 .- Analizar las condiciones de pozo y tipo de trabajo a realizarse.
2 .- La herramienta debe estar armada de acuerdo al diámetro y peso del
casing.
3 .– Si se realizan disparos en zonas por encima del tapón los residuos pueden
perjudicar a la herramienta el momento de realizar su enganche, por tanto es
aconsejable circular el pozo aunque por un corto periodo de tiempo, con el fin
de limpiar la herramienta de cualquier residuo que se hubiese depositado en la
parte superior de la misma.
4 .– Tratar en lo posible que el tapón nunca tope el fondo del pozo, pues eso
perjudicaría en algunos casos al momento de enganchar, ya sea por
acumulamiento de residuos o por daños en su estructura.
5 .– Al realizarse operaciones de fractura o cementación es indispensable que
la herramienta se encuentre lejos de los punzados, colocando sobre el 30 ft de
colchón de arena con el fin de evitar cualquier tipo de contacto con los fluidos
en operación, ello podría ocasionar la pesca de la herramienta imposible quizá
de recuperar.
No olvidar circular el pozo luego de la operación para limpiar la herramienta y
proceder a enganchar.
6 .- Antes de empezar a correr la herramienta, fijarse que el pozo se encuentre
lleno de fluido.
2.3.4.3.1 PARA BAJAR LA HERRAMIENTA:
1 .- Enroscar y apretar el pescante debajo del packer cuando se baje con este,
hacerlo con llaves de tubo y debajo de la mesa rotatoria. En caso de bajarse
solo, el pescante puede ser apretado directamente al tubing con la llave de la
mesa rotatoria.
15 BJ Services- Robinson Narváez, Gerente de Operaciones, 2004 16 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
25
2 .- Levantar packer, pescador (tubing y pescador) con los elevadores y
ayudados con el winche donde engancharemos al tapón, haremos que la
cabeza penetre en el pescante, hasta quedar enganchado, soltaremos el
winche del tapón y tendremos enganchado pescante y tapón verificar una o
dos veces más si este engancha y libera sin dificultad alguna. No apoyar el
tapón sobre la mesa rotatoria para enganchar, puesto que cualquier falla del
operador de la maquina o falla del elevador hará que todo ese peso se
descargue sobre el tapón perjudicándolo u ocasionando la torcedura o
doblamiento en la mayoría de los casos del control bar.
3 .- Una vez colgada la sarta, chequear todos sus mecanismos.
4 .- Tomar en cuenta que el pozo este lleno de fluido antes de empezar a bajar,
hacerlo despacio hasta que la herramienta tope el nivel de fluido. Por seguridad
hacer amarrar los cachos del elevador puesto que en la mayoría de los casos
por falta de peso o por falta de fluido, la herramienta tiende a atrancarse y es
necesario ayudarse con los elevadores en forma leve hasta que su bajada se
normaliza.
2.3.4.3.2 PARA LIBRAR EL TAPÓN:
1 .- El tapón se fija por presión diferencial y mecánicamente.
2 .- Existen dos maneras:
2.1 .- Llegando a la profundidad deseada, subimos la tubería de 4 a 5 ft
girando a la IZQUIERDA de una a dos vueltas y un cuarto, manteniendo
siempre el torque bajamos hasta que este tome peso (2000 a 4000 lbs.) en
ningún caso superar las 10000 lbs. Manteniendo el torque subimos la tubería
para librar el tapón 4 a 5 ft, desconectamos las llaves y hacemos el mismo
trabajo mas arriba con el fin de probar si este esta desenganchado caso
contrario repetiremos la operación.
2.2 .- Bajamos el tubing 5 ft levantamos lentamente 2 ft y luego giramos a la
IZQUIERDA de un cuarto a dos vueltas, manteniendo el torque continuamos
levantando hasta llegar a la profundidad correcta, bajamos nuevamente y el
26
tapón tomara peso (3000 a 4000 lbs.) manteniendo este torque subiremos 5 ft,
liberaremos llaves y haremos el mismo procedimiento que el método 2.1 .
Si bajamos con packer, fijaremos el mismo y haremos prueba de presión en
zona ciega.
2.3.4.3.3 RECUPERACIÓN DE LA HERRAMIENTA:
1 .- Usaremos el pescador apropiado.
2 .- Hacer circular el pozo por 10 a 20 min. Para limpiar las impurezas que se
pueden haber colocado sobre el tapón.
3 .- Se baja lenta y cuidadosamente hasta topar el tapón, en ningún caso
superar las 10000 lbs de peso.
4 .- Se levanta el tubing 1 ft y se espera 5 min. para igualar las presiones
casing tubing.
5 .- Se subirá entonces lentamente la tubería 10 ft. mas y volveremos a bajar, si
el momento de pasar la marca donde señalamos su fijación este no agarra
peso, tendremos entonces enganchado de lo contrario volveremos a toparlo en
el mismo sitio o quizá un poco mas abajo y aremos el mismo proceso.
6 .- Enganchado el tapón mientras sacamos tubería tener cuidado de no hacer
girar la tubería a la izquierda ni hacer bajar mucho la tubería en el momento de
poner las cuñas ello puede ocasionar la perdida del tapón.
2.3.4.3.3.1 FORMA COMO TRABAJAN SUS PARTES AL BAJAR LA HERRAMIENTA.
Mientras la herramienta es bajada al pozo o sacada de el las dos válvulas van
abiertas mediante la acción de fuerzas mecánicas aplicadas a través de la
cabeza de control o hidráulica por el pasaje de fluido.
2.3.4.3.3.2 FORMA COMO TRABAJAN SUS PARTES AL FIJAR LA HERRAMIENTA.
Cuando llega a la profundidad deseada y es librado del pescador ambas
válvulas quedan cerradas en posición vertical, debido a eso y por el diseño de
sus copas la herramienta queda en el sitio donde se la dejo. Cualquier
diferencial de presión entre su parte superior e inferior origina fuerzas que
27
actúan sobre la superficie de las gomas provocando un movimiento relativo
entre estas y el cuerpo del tapón. Este movimiento hacen que las mordazas se
desplacen sobre el cuerpo cónico y se fijen en el casing.
Si la presión es mayor en la parte superior del tapón, las fuerzas originadas por
la diferencial de presión actúan sobre la parte superior de la goma y el
desplazamiento hará que se fijen las mordazas inferiores al casing y viceversa.
Mientras mayor sea la diferencial de presión hará que las gomas empaqueten
mejor y las mordazas se fijen con mayor fuerza al casing.
2.3.4.3.3.3 FORMA EN QUE ACTÚAN SUS PARTES AL LIBRAR EL
TAPÓN. Para librar el tapón si la presión es mayor desde el fondo del pozo que actúa
sobre la parte inferior del tapón, se dará peso a la herramienta para que se
abra la válvula inferior y se puedan igualar las presiones, si es lo contrario se
levantara el tubing y se abrirá la válvula superior.
Si se desconoce de donde proviene y actúa la diferencial de presión se dará
peso a la herramienta y se realiza el proceso de enganche cuidando de no
pasar las 10000 las de peso.
2.3.4.4 PACKER RETRIEVAMATIC.- EMPACADURA RECUPERABLE PARA PRUEBAS, TRATAMIENTOS Y CÉMENTACIÓN FORZADA – RTVC
USOS.- Por ser una herramienta que soporta condiciones severas de pozo se
la usa casi en todo tipo de tratamientos y cementaciones forzadas de
reacondicionamiento.
2.3.4.4.1 REGLAS GENERALES:17 1 .- Analizar las condiciones de pozo y tipo de trabajo a realizarse.
2 .- La herramienta debe estar armada de acuerdo al diámetro y peso del
casing.
3 .- Puede ser usado con cualquier tipo de tapón recuperable convencional.
17 BJ Services- Robinson Narváez, Gerente de Operaciones, 2004
28
2.3.4.4.2 PARA BAJAR LA HERRAMIENTA. 1 .- Enroscar y apretar la herramienta con el tubing usando la llave de la mesa
rotatoria.
2 .- Cuando la herramienta esta colgada del tubing verificar sus partes el
sistema de mordazas mecánicas deben bajar en posición de candado y
verificar una o dos veces mas este mecanismo antes de bajar al pozo.
3 .- Percatarse de que el pozo este lleno de fluido.
2.3.4.4.3 PARA FIJAR LA HERRAMIENTA: 1 .- Llegando a la profundidad de fijación subimos el tubing de 4 a 5 ft giramos
de una a dos vueltas a la derecha y bajamos a poner peso (6000 a 8000 lbs.)
de esta manera la herramienta quedara fijada hacerlo lentamente una vez que
la herramienta empezó a tomar peso desconectamos las llaves y por ningún
motivo hacer girar con la llave de la mesa.
2.3.4.4.4 PARA LIBRAR LA HERRAMIENTA: Levantamos la tubería hasta librar el peso colocado sobre ella tensionando
1000 lbs esperamos 5 min. para ecualizar presiones giramos a la izquierda de
una a dos vueltas con el propósito de colocar candado a las mordazas
mecánicas y sacaremos tubería. Puesto que al colocar las cuñas hará que el
packer se fije nuevamente.
2.3.4.4.5 PARA ABRIR BY PASS:
Es necesario librar el packer es decir quitarle el peso colocado sobre el, con el
fin de que el espacio que se encuentra entre las gomas y el casing sea mayor y
fluido que pasa por ese sector hará menos fricción sobre ellas evitando
cortarlas o dañarlas.
2.3.4.4.6 FORMA COMO ACTÚAN SUS PARTES AL FIJAR LA HERRAMIENTA
“Llegando a la profundidad de fijación al girar a la derecha el sistema de
mordazas mecánicas inferiores se desconectará de la posición de candado
29
ayudado por el bloque de fricción (drag block) el mismo que está diseñado para
asegurar una correcta fricción entre el y el casing, puesto que su sistema de
resortes dará la expansión necesaria para su fijación y durante todo el tiempo
que la herramienta permanezca en el pozo. Al empezar a bajar el tubing este
sistema de mordazas mecánicas se fijaran en el casing el peso que colocamos
sobre la herramienta hará actuar al sistema hidráulico superior haciendo que
los pistones se ajusten al casing y empaqueten las gomas este peso hará
además que el sistema de mordazas mecánicas se agarren mas al casing
asegurando su fijación. El sistema de sello (unloader seal) se asentaran sobre
el labio del seal compresor evitando así que el fluido pase al espacio anular
provocando comunicación de fluido casing tubing. De esta manera el packer
quedará fijado y empaquetado.”18
2.3.4.4.7 AL LIBRAR LA HERRAMIENTA. “Al quitar el peso sobre la herramienta es decir al levantar el tubing el sistema
de sello superior (unloader seal), volverá a su posición original esto hará que el
sistema hidráulico superior trabaje haciendo que los pistones se retraigan a su
posición normal, al igual que las empaquetaduras se ecualizaran presiones y la
herramienta quedara libre puesto que al levantar el tubing el sistema mecánico
de mordazas bajarán a su posición, procedemos entonces a girar el tubing
hacia la izquierda con esto lograremos colocar candado nuevamente al sistema
y de esta manera evitaremos que el packer se fije nuevamente cuando se baje
tubería para enganchar el tapón si se trabaja con este o se fije simplemente al
momento de poner cuñas cuando se saque tubería”. 19
18 BJ Services- Robinsón Narváez, Gerente de Operaciones, 2004 19 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
30
Fig. # 8
Retrievamatic RTVC Fuente: Baker Manual
2.3.4.5 CIBP (CASING IRRETRIEVABLE BRIDGE PLUG). Es un retenedor de cemento que puede servir como tapón mientras no sea
perturbado con el stinger, se lo usa como retenedor para la operación
temporal de cementación forzada y luego es perforado, un tapón puente
propiamente dicho, a más de diferir en su mecanismo con el retenedor tiene el
propósito de aislar un intervalo inferior indeseable, generalmente productor
de agua, aunque puede ser colocado en el pozo eternamente, en un
determinado momento puede ser perforado con propósitos de hacer
reacondicionamientos en zonas inferiores.
“Son tapones que pueden ser asentados mecánicamente con la tubería o
31
eléctricamente mediante cable. herramientas con las que se esta trabajando,
posteriormente tensionar la tubería para liberar RBP. Para recuperar el RBP
bajar con tubería hasta toparlo, girar hacia la derecha dando peso a la. tubería ±
5.OOO a 6.OOO libras para que se enganche el pezcante, tensionar hasta
recuperar el peso original, aproximadamente en un minuto igualar presiones
y luego sacar la tubería.”20
2.3.4.6 SETTING TOOL
Es una herramienta de funcionamiento mecánico, que permite asentar
mecánicamente un retenedor de cemento o un tapón puente, maniobrando
la tubería en la superficie con rotación, tensión y aplicación de peso, de
acuerdo a las características de marca de la herramienta utilizada, hasta
lograr que se asiente la profundidad deseada, siempre baja acoplado
inferiormente por el stinger y este último introducido en la herramienta que
se quiere asentar, y superiormente se acopla con una unidad de control o
centralizador.
Los accesorios propios del Settinq Tool, los acoples con otras herramientas
de apoyo, así como la. eficiencia y maniobras varían de acuerdo a las
especificaciones de cada compañía que pueden proporcionar estas
herramientas y servicios.
Dentro de estas herramientas se distinguen el Setting Tool mecánico y el
Setting Tool LTD El DRILL.
El Settinq tool mecánico es usado para asentar un retenedor de cemento o
un tapón puente debajo de una empacadura. recuperable. El Settinq tool
mecánico tiene un pasadizo abierto para cementación forzada,
tratamientos o cañoneo, abajo o sobre el retenedor de cemento después
que este a sido asentado. Este permite flexibilidad en el tratamiento de
zonas múltiple E-s.
El Setting tool LTD es usado para asentar un retenedor de cemento con
tubería de producción o tubería, de perforación, permite que la tubería se
llene con el fluido del pozo cuando el retenedor está bajando. El retenedor
20 BAKER OIL TOOLS.- Sales Manual,1987
32
de cemento es asentado con una combinación de rotación y tensión de la
tubería. Normalmente cuando se usa para asentar un retenedor de
cemento EZ DRILL SV, este Setting tool permite probar la tubería. con
presión antes de realizar un trabajo de cementación forzada. Después de
que el retenedor se cemento es asentado, el stinqer del Setting Tool abre y
cierra la camisa deslizante del retenedor.
2.3.4.7 STINGER
Fig. # 9
Stinger Fuente: Dowell-Schlumberger
Se introduce dentro de un retenedor de cemento cuando este último ya ha
sido colocado a profundidad mediante cable o se lo introduce en el
retenedor de cemento en superficie para bajarlos en conjunto y asentar a la
profundidad requerida.
Cuando se lo utiliza en un retenedor previamente asentado con cable baja
desprovisto del mecanismo mecánico que caracteriza al Setting tool y
únicamente baja acoplado con un centralizador que hacen más fácil su
33
entrada en el retenedor y ejecutar la operación de cementación. Para, este
caso el Setting Tool puede ser convertido en stinger quitándole los
accesorios convenientes..
Cuando se lo utiliza con un retenedor que va a. ser asentado
mecánicamente, se lo baja introduciendo en el retenedor y necesariamente
requiere del mecanismo del Setting Tool que le permita fijarse a. la
profundidad requerida.
“El Stinger Baker puede ser retirado del retenedor con
aproximadamente 10.0OO libras de tensión o también mediante la
rotación d e 10 v u e l t a s a l a d e r e c h a.
Puede decirse que el Stinger es parte de un Setting Tool desprovisto de los
accesorios que le permiten el accionar mecánico mediante el cual por las
maniobras de la tubería puede asentar un retenedor de cemento o un tapón en
el pozo.”21
21 BAKER TOOLS.- Sales manual, 1997
34
35
CAPITULO III 3.3 PROGRAMA PARA LA OPERACIÓN DE LA CEMENTACION
CORRECTIVA O SQUEEZE 3.1.2 EL REGISTRO CBL Evaluación previa al trabajo correctivo. Interpretando los resultados del registro CBL de adherencia del cemento, el
tramo que se tiene de la zona de interés, conseguimos los siguientes valores.
“Desde los 9660 hasta los 9709 pies, la herramienta interpreta valores de
adherencia de entre 25 mV. y 50 mV. En promedio, los valores están en los 30
mV. Esta interpretación determina una adherencia pobre de cemento.”22
Del análisis del registro queda demostrado que necesario realizar la corrección
de la zona no bien cementada para evitar que haya comunicación de agua a la
zona productora.
22 BJ Services- Ing. Joffre Segura, Gerente de Ventas, 2004
36
Fig. # 11
Copia de registro CBL
Fuente: Doc.de Schlumberger
37
3.4 COORDINACIÓN DE LAS OPERACIONES Varios departamentos ejecutan acciones y coordinan la perforación de un pozo;
sin embargo, la operación en si, es ejecutada por el Departamento de
Perforación. Este departamento solicita a la compañía contratista, un programa
preliminar para la cementación remedial
La compañía de servicios en un tiempo prudencial presenta su programa que
es eminentemente técnico.
La compañía de servicios usualmente en su programa hace varias
recomendaciones. Finalmente, la compañía de servicios adjunta los reportes de
laboratorio, el diagrama del pozo y el programa de simulación con los
volúmenes a utilizar.
3.2 PROGRAMA DE DISEÑO DE LA LECHADA
El diseño es realizado con la ayuda del programas computarizados, propios de
cada compañía de servicios, los cuales ayudan a simular las condiciones reales
permitiéndonos optimizar la operación usando la ingeniería disponible.
A medida que la información de campo es disponible, los diseños son
actualizados.
En esta última, se ingresaron datos reales de reologías de fluidos,
profundidades y geometría de la tubería de revestimiento del pozo.
4.2.1 PROGRAMACIÓN PARA CEMENTACIÓN REMEDIAL
Programa para cementación remedial en el pozo Laguna X
Objetivo:
- Cementar por forzamiento los disparos a realizarse 9814 - 9816 ft para
corregir la cementación primaria.
- Bombear Lechada en los disparos donde se tenga baja admisión para lograr
mayor penetración de lechada.
38
4.2.2 LA PRUEBA DE INYECTIBIDAD “Antes de ubicar la lechada de cemento en las perforaciones se realiza una
prueba de inyectibidad, para determinar la capacidad de admisión de los
punzados. Una vez realizada esta operación se puede visualizar los casos
siguientes:
1. Ratas de inyección bajas a muy bajas, menores a 0.5 bpm, la solución
recomendada es realizar una limpieza a los punzados con ácidos clorhídrico.
2. Rata de inyección media, entre 0.5 y 1 bpm, se recomienda lechada de
cemento convencional con un muy buen control de filtrado.
3. Alta rata de inyección, mayor a 1 bpm, se recomienda lechada convencional
con un buen
control de filtrado.
La presión máxima a aplicar durante las pruebas de inyección y tratamiento con
lechada dependerán de las características de la formación (gradiente de
fractura), para el presente caso se trabajará con una presión máxima
permisible en superficie de 3500 psi.”23
Recomendaciones generales:
El tapón será asentado a una profundidad de 9810 ft para evitar la
contaminación de la lechada cuando esta llegue a la altura de los punzados.
La caída libre del cemento (efecto tubo en “U”) debida a la diferencia
hidrostática entre el anular y el tubing será controlada aplicando presión en el
anular, esto nos permite tener el control del volumen de desplazamiento
mientras el cemento viaja a través de la tubería.
Es recomendable utilizar lavador químico para la prueba de inyectividad y
como pre flujo adelante de la lechada para mejorar la admisión en las
perforaciones y asegurar una buena limpieza de la formación y mejor
adherencia del cemento.
23 Tree Oil- Ing. Marco Corrales, Gerente de Operaciones, 2004
39
Al momento de inyectar la lechada a la formación es recomendable hacerlo al
más bajo caudal posible (revisar tiempo de bombeabilidad) para lograr una
homogénea penetración del cemento en las perforaciones e incrementar el
tiempo de formación de la torta de cemento para maximizar la penetración de la
lechada.
4.3 COMPONENTES DE UN LABORATORIO DE CEMENTACIÓN
Fig. # 12
CONSISTÓMETRO
Fig. # 13
ANALIZADOR DE LAS PROPIEDADES DE LA LECHADA DE CEMENTO
40
Fig. # 14
BLENDERS
Fuente: Laboratorio de Cementación de BJ
Fig. # 15
BLENDERS
Fuente: Laboratorio de Cementación de BJ
41
4.4 DATOS DEL POZO:
Laguna X, Squeeze
CIA. Cliente : Prueba No: 2004-027
CAMPO: Laguna Date: Feb-04
POZO: Laguna x
Profundidad : 9710 pies
Perforación: 9710 pies de 3.5 pulg. 9.3 #
Casing: 7 pulg. 3.5 #
Peso del Lodo: 4.8 ppg.
Máx. presión squeeze : 4500 psi.
BHST: 198 ºF AT 9710 pies
BHCT: 154 ºF AT 9710 pies
Volumen Max: 15 cu.ft / min.
Volumen de Desplaza. : 4 BPM
Volumen Reversado: 5 BPM
Sacos : 100 sks.
Tabla # 1
Fuente: G. Ruiz
4.4.1 CALCULO DE LA MEZCLA BÁSICA DESIGNADA:24
Cemento Tipo “G” +0.5 % FL-19 +0.6 % CD-31
4.4.1.1 CÁLCULOS:
VOLUMEN DE LA MEZCLA
# SACOS x 100 x 1.335 cu.ft/sk
133.5 = cu. Ft = 23.8 Bls
24 Tree Oil- Ing. Marco Corrales, Gerente de Operaciones, 2004
42
CAPACIDAD DE TUBERÍA
A 9710 ft. De 3.5 pulg. @ 9.3 # = 84.5 Bls
TOTAL = 84.5 Bls
DESPLAZAMIENTO DE AGUA DE FORMACIÓN
Calculo para localizar cabeza de 5 Bls.
la mezcla dentro de squeeze tool
Capacidad de la tubería 84.5 Bls
Menos 5.0 Bls
Menos Volumen de Mezcla 23.8 Bls
Menos el Corte de Agua 5.0 Bls
_______
DESPLAZAMIENTO CON
AGUA DE FORMACIÓN …………. 50.7 Bls.
4.4.1.2 PROGRAMA DE BOMBEO
5 Bls de Agua Fresca
24 Bls de Lechada de Cemento
5 Bls de Agua fresca atrás de la Lechada
51 Bls de agua de formación
TIEMPO MÁXIMO
VOLUMEN DE LA LECHADA / CAUDAL MÁXIMO
133.5 ft 3 / 15.0 ft 3 /min.
= 9 minutos
TIEMPO DE DESPLAZAMIENTO
43
Desplazamiento Total / Caudal de Desplazamiento
= 55.7 Bls / 4.0 BPM
= 14 minutos.
Desplazamiento Total = Agua Fresca detrás + Desplazamiento de agua de
formación.
4.4.1.3 TIEMPO DE LA CÉMENTACIÓN FORZADA (SQUEESE)25
= 35 Minutos
4.4.1.4 TIEMPO DE REVERSAMIENTO
Capacidad del tubing / Circulación Inversa
84.5 Bls / 5.0 BPM
= 17 minutos
4.4.1.5 TIEMPO TOTAL DE MANEJO
Tiempo máximo + Tiempo de Desplazamiento +Tiempo de Forzamiento +
Tiempo de circulación Inversa o reversamiento.
9 minutos + 14 minutos + 35 minutos + 17 minutos
Tiempo total de manejo = 75 minutos
TIEMPO MÍNIMO DE ESPERA
Tiempo Total de Manejo + Seguridad
75 minutos + 120 minutos
= 195 minutos o,
= 3 Hrs. 15 minutos
25 Tree Oil- Ing. Marco Corrales, Gerente de Operaciones, 2004
44
4.4.1.6 CÁLCULOS DE LAS PROPIEDADES DE LA LECHADA
CIA: Operadora cliente : Test No: 02
CAMPO: Laguna Fecha: Feb-04
POZO: Laguna X
La Marca de cemento y Clase: “G "
La proporción & Aditivos: 0.37. FL-19 + 0.67. CD-31
La Densidad deseada: 16.0 lb. / 6al
Gal / Sack deseado: 5.8
MATERIALES Materiales libras
ABS. Vol.
(ft 3 )
% Mix Agua
Agua (libras)
% Peso total lechada
1.-Cemento G 110.000 0.559 44.0 48.400 68.918
2.- FL-19 0.550 0.000 0.345
3.- CD-31 0.660 0.000 0.411
0.000 0.000
0.000 0.000
0.000 0.000
0.000 0.000
Total
Materiales
111.210 0.559 48.400 69.676
Agua 48.400 0.776 30.324
Total Lechada 159.610 1.335 100.000
Tabla # 2
Fuente: BJ Services
Preparado por: G. Ruiz
La Densidad de la lechada = 119.53 lb./ ft 3 ; 16.0 lb./Gal 1.916 g/cc
El Rendimiento de la papilla = 1.335 ft 3 /Sack
Agua = 44.0 %. por Peso de Cemento; 5.8 Bal/Sack
45
Peso por el saco de Cemento = 110 lb./sack
4.4.1.7 PESO EN LA PRUEBA DE LABORATORIO 600 ce = 1,149.39 g
1.- Cemento G 792.27 g
2.- FL-19 3.96 g
3.- CD-31 4.75 g
0 0.00 g
0 0.00 g
0 0.00 g
0 0.00 g
Agua 348.60 g
AGUA DULCE 62.35 lb. / ft 3
7.4806 gal / ft 3
8.34 lb. / Gal
AGUA SALADA 64.00 lb. / ft 3
7.4806 ft 3
Tabla # 3
Fuente: BJ Services
Preparado por: G. Ruiz
46
4.4.2 REPORTE DEL LABORATORIO
Reporte No. 15 Operadora Pozo Laguna X
Cemento Clase “G”
La Proporción de Aditivos : 0.5 % FL – 19 + 0.6% CD – 31
Agua: Locación
SBHT : 198 º F
CBHT : 154 ºF
Profundidad Total: 9710 Pies
Densidad de la Lechada ( #/gal ) :16.0
Rendimiento de la Lechada( ft 3 / sk de cemento): 1.335
Perdida de Fluido a 100 PSI y 154 ºF a 30 minutos = 34 cm 3
Tiempo de Espaciamiento( 100 BUC) : 3 Horas y 48 Minutos
Resistencia a la Compresión a: 24 Horas 2100 PSI
Tabla # 4
Fuente: BJ Services
Preparado por: G. Ruiz
4.5 REOLOGÍA Reología es la ciencia que estudia el flujo y deformación de los fluidos.
Las propiedades de flujo de un líquido pueden ser definidas por la resistencia a
fluir (viscosidad).
Se caracteriza por la relación entre el esfuerzo de corte (presión diferencial
aplicada) y la velocidad de corte (caudal).
Se clasifica de acuerdo al comportamiento de su viscosidad como función de la
velocidad de corte ( Newtoniano o no Newtoniano).26
Aplicaciones en Cementación:
Evaluar la mezcla y la bombeabilidad de lechadas
26 Curso, Fundamentos de Cementación, BJ Service, 1997
47
Determinar tasas de desplazamiento apropiados para una remoción de lodo
efectiva y colocación de lechada
Estimar presiones de fricción
Calcular los HHP requeridos
La Reología de una lechada de un fluido se calcula mediante la correlación del
estrés de corte y la tasa de corte.
El aparato utilizado es el viscosímetro FANN 35, ya que suministra mediciones
reológicas en BCHT (con tal de que la temperatura esté por debajo de los 95
grados C, debido a la evaporación del agua) y la presión atmosférica.
Las velocidades de corte son:
300, 200, 100, 60, 30 rpm.
La velocidad rotacional de 600 rpm. se omite de la prueba debido al efecto de
centrífuga, donde los sólidos se separarán de la lechada.
Proceso de Pruebas de Lab.
PRUEBA DE AGUA LIBRE PRUEBA DE PERDIDA DE FLUIDO
PRUEBADE FUERZA COMPRESIVA
INFORME DE LABORATORIO
PRUEBA DE TIEMPO DE FRAGUADO
REOLOGIA
DENSIDAD DE LA LECHADA
SOLICITUD DE PRUEBADE LABORATORIO
COMPATIBILIDAD DE CEMENTO-ESPACIADOR-LODO
48
4.5.1 REPORTE DE LABORATORIO DE CEMENTACIÓN
R.P.M. (FANN) READ VISCOSIDAD PLÁSTICA: 44 Cp
600 91 PUNTO DE DEFORMACIÓN : 3
300 47 n’ = 0.89846
200 33 k’ = 0.00177
100 18
Tabla # 5
Reología de la lechada
Fuente: BJ Services
Elaborado por: G. Ruiz
REOLOGIA: 0,5 FL-19
0
20
40
60
80
100
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
% CD - 31 CEMENTO "G",
44% De Agua Densidad = 16 PPG
Den
sida
d (P
PG)
ViscosidadPlastica Punto defluencia
Fig. # 16
Fuente: BJ Services
Preparado por: G. Ruiz
49
REOLOGÍA: 0,5% FL-19
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1%CD - 31
'n A
DIM
ENC
ION
AL
Valores de'nValores de'
Figura # 17
Valores de n’ adimensional
Fuente: BJ Services
Elaborado por: G. Ruiz
50
REOLOGIA: 0,5 % FL - 19
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1% CD - 31
K '
(lb.s
eg.^
n / f
t^2)
Valores de k'
TIEMPO Vs. FLUID LOSS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30 35TIEMPO (min)
FLU
ID L
OSS
(cc)
tiempo/F-loss
Fig. # 18 - 19
Reología: Tiempo Vs. Perdida por Filtrado
Fuente: BJ Services
51
4.6 MEZCLA DE CEMENTO A GRANEL Y ADITIVOS EN LA PLANTA DE CEMENTO27
Fig. # 20
Planta de Cemento
Fuente: BJ Services
Verificaciones en la planta de cemento:
Verifique la calibración del tanque de carga y de la balanza.
Verifique los cálculos de peso, el peso y el nombre de cada aditivo que
entra al tanque de carga con la composición de diseño.
Cuente las bolsas de aditivo para cada mezcla.
No permita que se agregue una bolsa incompleta según el diseño.
Para asegurar un correcto mezclado, transfiera los materiales entre tanques
vacíos por lo menos dos veces antes de cargar los camiones que irán a la
locación.
27 Curso, Fundamentos de Cementación, BJ Services, 1997
52
Fig. # 21
Bulk Cement
Fuente: BJ Services
Tome una muestra de 5 galones del material por cada batch que va al tanque
de carga a medida que lo pasa al camión. Identifique cada recipiente de
muestreo con un marcador de tinta permanente.
Verifique visualmente cada tanque vacío antes de transferir la mezcla para
asegurarse de que esté vacío.
Haga un ensayo químico o de temperatura del tiempo de espesamiento de
cada muestra tomada para verificar la mezcla.
4.6.1 PRE-MEZCLADO DE MATERIALES A GRANEL EN LA LOCACIÓN
Se transfiere la mezcla seca para vaciar el tanque del camión y nuevamente al
tanque original justo antes del mezclado.
Se verifica visualmente los tanques vacíos para asegurarse de que están
realmente vacíos antes de transferir el material mezclado.
53
Se toma una muestra de 5 galones de cada composición de cada camión e
identifíquelas con marcador de tinta permanente. Guárdelas para hacer
análisis en caso de fallas. De lo contrario, destruya las muestras luego de la
operación.
4.7 BOMBEO DE LA LECHADA:
4.7.1 PLANIFICACIÓN DEL PROGRAMA OPERATIVO: Todas las operaciones que se ejecutan con el rig de reacondicionamiento son
coordinadas en conjunto por ingenieros de petróleos, tecnólogos y operadores.
El trabajo tiene una secuencia operativa que debe cumplirse. Dentro de la
secuencia operativa se encuentran establecidos una serie de operaciones a
llevarse a cabo. Cada operación tiene un cronograma establecido y un costo
aproximado. La demora o la dificultad altera el programa general y
dependiendo de la dificultad o complicación, los ingenieros y los técnicos de las
compañías contratistas, de inmediato ponen en marcha un programa alterno
para poder continuar con el proyecto.
54
La instalación de la completación para re-inyección se realiza mediante
un reacondicionamiento del pozo.
Para lograr el objetivo planificado, se desarrollan diversas actividades como:
Desarmar la completación de producción,
Limpiar el pozo, correr registros eléctricos,
Realizar pruebas de admisión o inyectivilidad
Realizar de cementaciones remediales,
Ejecutar pruebas TCP y Punzonar intervalos, y
Finalmente bajar la completación de producción.
Todas las operaciones mencionadas se desarrollan en un orden secuencial y
en base al procedimiento aprobado en la solicitud de reacondicionamiento;
generalmente se añaden otras operaciones alternas para resolver los trabajos
de reacondicionamiento.
Cuando el rig y varios misceláneos se encuentran instalados en el pozo, se
inician las operaciones controlando el pozo con agua y un surfactante, esta
mezcla se utiliza para neutralizar el flujo del fluido del pozo, luego se desarma
el cabezal y arman el preventor de reventones probando con 1500 Psi, e
inmediatamente, sacan tubería y se chequea su estado.
A continuación una secuencia operacional en el pozo Laguna X.
1. Bajar retenedor de cemento para revestidor de 9 5/8” y asentarlo a una
profundidad de +/- 9810 ft.
2. Probar el sello del BOP.
3. Realizar la prueba de inyectividad usando 10 – 20 bbl CW7.
4. De acuerdo a la prueba de inyectividad obtenida determinar volumen de
lechada a ser bombeada:
4.1 En el caso de baja inyectividad se bombearán 3 bbl de SqueezeCRETE
seguidos por 8 - 10 bbl de lechada convencional para tener sello de las
perforaciones.
55
4.2 En caso de media a alta inyectividad se bombearán 10 – 15 bbl de lechada
convencional.
5. Desconectar stinger y premezclar lechada de cemento
6. Bombear 3 bbl de lavador químico CW7 adelante de la lechada
7. Bombear el volumen de lechada determinada en el paso 4. Aplicar presión
en el anular durante toda la operación para minimizar la caída libre del
cemento y tener control del volumen del desplazamiento.
8. Iniciar el desplazamiento con 5 bbl de agua fresca.
9. Continuar desplazando con salmuera el volumen determinado para tener de
0.5 – 1 bbl de lavador químico en la punta del stinger.
10. Conectar el stinger al retenedor de cemento.
11. Iniciar hesitación de la lechada hasta obtener estabilización de la presión a
la máxima presión permitida en superficie. No sobre desplazar el cemento.
12. Desconectar el stinger del retenedor de cemento.
13. Sacar de 1 a 10 paradas y reversar para limpiar el tubing y el stinger,
circular por lo menos 1.5 veces la capacidad del tubing.
14. Asegurarse que previo a la operación de hesitación se tenga en el espacio
anular tubing – casing una columna de por lo menos 200 ft de agua fresca
para evitar el contacto del cemento con salmuera en caso la circulación del
exceso de cemento tenga que ser realizada por directa.
15. POOH y esperar en cemento por lo menos 24 horas antes de proceder a
probar el sello de las perforaciones.
DURANTE LA OPERACIÓN:
Registrar las siguientes variables:
Volúmenes bombeados (físicamente registrados)
Volumen desplazado antes de conectar el stinger (cuanto volumen de CW7
o agua se tenía en la punta del tubing antes de conectar el estinger).
Volumen hesitado, el volumen tomado en cuenta desde que se conecta el
estinger hasta obtener presión de cierre y/o hasta desconectar el estinger.
Exceso de cemento retornado en superficie, tomado en cuenta como
cemento contaminado y cemento puro (pesar con balanza).
56
4.8 CONTROL DE FILTRADO
El control de la filtración de las lechadas de cemento es muy importante en
cementaciones de pozos y cementaciones a presión.
Fig. # 22
Efecto del control de filtrado
Fuente: Ing. M Corrales
La pérdida por filtrado a través de un medio permeable puede causar un
aumento de la viscosidad de la lechada y un rápida deposición de revoque del
filtrado, restringiendo el flujo.
4.8.1 MEDICIÓN DE LA PERDIDA DE FILTRADO
“Los factores que influyen en la pérdida por filtrado de las lechadas son: el
tiempo, la presión, la temperatura y la permeabilidad. El API ha especificado un
ensayo para medir la filtración en 30 minutos con 100 a 1000 psi de presión en
un aparato llamado filtro prensa.”28
La capacidad actual de la Compañías de Servicios para diseñar una lechada de
28 BJ Services.-Manual de Cementación, 1987
Casing Tapado
Casing parcialmente tapado
Disparos llenos
Disparo parcialmente lleno
57
cemento adecuada, es el resultado de haber estandarizado ios equipos de
laboratorio y procedimientos de ensayos; además, las Compañías de Servicios
cuentan con laboratorios especializados para realizar los ensayos simulando
las condiciones de fondo de pozo.
Fig. # 23
Reómetro
Fuente: Ing. M Corrales
Las lechadas de cemento puro con un control de filtrado de > 800 ml / 30min,
puede conducir al completo taponamiento del casing evitando que las
perforaciones por debajo de este taponamiento sean cementadas.
Las lechadas de cemento con control de filtrado alrededor de 150 ml / 30 min.,
pueden conducir a formar grandes nodos en el casing evitando mas inyección
de lechada en las perforaciones y la formación.
Un control de filtrado con valores de alrededor de 50 ml / 30 min., pueden
resultar en la formación de pequeños nodos en el casing al final del trabajo de
forzamiento. En este caso la mayor parte de la lechada es inyectada dentro de
las perforaciones y la formación. Esta es la situación deseada y buscada.
58
Un control de filtrado con valores de 15 ml / 30 min. es demasiado bajo e
inaceptable . Esto provocará una construcción de la retorta inadecuada,
resultando en altos volúmenes de lechada inyectada a la formación dejando las
perforaciones expuestas.
Un agente de control de filtrado , FLAC, se requiere para alcanzar el valor de
este en el diseño de la lechada.
Prueba de Pérdida de Fluido:
Las pruebas de pérdida de fluido están diseñadas para medir la deshidratación
de la lechada durante, e inmediatamente después de la colocación de la
lechada. Los procedimientos de prueba opcionales están contenidos en el
Apéndice F de API spec. 10.
Luego de ser sometido a condiciones de fondo de pozo simuladas dentro de un
consistómetro, la lechada de prueba es medida en una prensa de filtro
calentada. La pérdida de filtrado bajo 100 ó 1000 psi de presión diferencial se
mide a través de un medio de filtración estándar (Pantalla de malla 325,
apoyada por una pantalla de malla 60). la duración de la prueba es de 30
minutos.
La prueba prescrita evalúa la pérdida de fluido de la lechada bajo condiciones
estáticas. No se hacen provisiones para la medición de la pérdida de fluido
dinámica.
4.9 TIEMPO DE BOMBEABILIDAD29
Las pruebas de tiempo de espesamiento están diseñadas para determinar el
tiempo en el que una determinada lechada permanece en el estado líquido bajo
las condiciones simuladas de
Presión de fondo de pozo
Temperatura de fondo de pozo
29 Curso, Fundamentos de Cementación, BJ Service, 1997
59
La lechada de prueba es evaluada en un consistómetro presurizado, que mide
la consistencia de la lechada de prueba contenida en una copa rotatoria
mientras se encuentra bajo condiciones de agujero de perforación simuladas.
La bombeabilidad o consistencia de la lechada se mide en Unidades Beardon
(Bc), una cantidad carente de dimensión sin un factor de conversión directo
hacia unidades más comunes de viscosidad, tales como poise.
La finalización de una prueba de tiempo de espesamiento se define cuando la
lechada de cemento alcanza una consistencia de 100 Bc; sin embargo, se
considera que 70Bc es la máxima consistencia bombeable.
API spec 10 contiene programas que especifican la tasa según la cual se
aumentan la temperatura y la presión durante la prueba. Esos programas han
sido derivados de datos de campo sobre los pozos con gradientes diferentes de
temperatura y presión, y están diseñados para simular más precisamente las
condiciones de la colocación del cemento.
4.10 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Se requieren dos piezas básicas de equipo para examinar la fuerza compresiva
de las lechadas de cemento fijadas.
Baño o cámara de curación
Prensa mecánica
El baño de agua es idóneo para examinar la presión atmosférica y la
temperatura hasta los 82 grados C.
La cámara de curación es un recipiente presurizado, idóneo para temperaturas
que alcanzan los 193 grados C y una presión de hasta 3000 psi.
La prueba conlleva:
Preparación de cubos
La curación de los cubos a BHST y 3000 psi (o presión atmosférica)
Determinación de Fuerza Compresiva mediante la destrucción del cubo con
una prensa mecánica.
60
Otro método disponible es el Analizador Ultrasónico de Cemento (UCA),
desarrollado por Halliburton. Este lleva a cabo un seguimiento del desarrollo de
CS mediante la medición del tiempo de tránsito de una pulsación de una ola
ultrasónica (400 khz) a través de una muestra de lechada. El aparato está
basado en la correlación entre el CS y el tiempo de tránsito de la ola acústica.
la ventaja que presenta este método es que no es destructivo y que permite la
medición continua del CS con el tiempo.
4.11 DE LA EJECUCIÓN DE LA OPERACIÓN DEL SQUEEZE
Un trabajo de Forzamiento exitoso abarca el correcto diseño de la lechada de
cemento dependiendo de la condiciones del pozo. Algunas propiedades criticas
de la lechada incluyen:
Control de Filtrado, Baja Viscosidad, Baja Agua Libre, Tiempo bombeable
controlado y Densidad de la lechada.
La elección de la técnica de colocación depende de la condiciones del pozo. Un
intervalo largo podría requerir un empacador con tubo de cola tanto como un
forzamiento a pozo cerrado podría ser usado para una rotura poca profunda.
Cuando las perdidas son esperadas y cuando existe una comunicación entre
zonas es preferible usar un retenedor de cemento, si es posible. Los
volúmenes de lechada dependen de el tipo de Forzamiento ( alta vs. baja
presión ) y la longitud del intervalo . Es también muy importante monitorear de
cerca la presión de superficie cuando se esta efectuando una Cementación
forzada de baja presión.
“El efecto U-tubing debe ser controlado especialmente cuando se forza con
empacadores. Esto es para asegurarse que la lechada es inyectada dentro de
las perforaciones y no arriba del empacador. La lechada de cemento por arriba
de la herramienta podría atraparla y atorarse en el agujero.”30
30 BJ Services – Manual de Cementación para entrenamiento de Operadores, 1998
61
Las herramientas de aislamiento son usados dependiendo de el tipo de Trabajo
y un Manifol de Forzamiento se usa en la superficie para tener centralizado el
control del trabajo.
.Evaluación:
La evaluación de un trabajo de cementación remedial se puede conseguir con
las siguientes técnicas que se mencionan a continuación:
Obtener la presión final de Forzamiento.
Obtener una prueba de presión positiva después del tiempo de fraguado.
Prueba de Influjo creando una presión diferencial negativa por succión
del pozo o desplazando por un fluido mas ligero.
CBL o registros de temperatura.
62
CAPITULO IV 5 PROGRAMA DE BOMBEO
Fig. # 24
Equipos de Cementación en locación del pozo Fuente: Dowell-Schlumberger
El programa de bombeo será el siguiente:
1. Antes de comenzar el trabajo se realizara una reunión de seguridad para
indicar las responsabilidades de cada persona que va ha intervenir en el
trabajo.
2 . Se realizara la prueba de las líneas de 2" que van desde los equipos de
cementación hasta el cabezal del pozo, donde se encuentra montada la cabeza
de cementación, las líneas se probaran con una presión de 5000 PSI durante
cinco minutos chequeando que no exista goteos en tas uniones de las tuberías.
3. El taladro de reacondicionamiento debe probar que exista circulación a
superficie esto se realiza bombeando agua por el tubing del pozo y revisando
que exista retorno por la línea del anular del pozo que debe estar alineada a los
63
tanques de agua del taladro, en caso de que no se produzca el retomo del
fluido y se produzca la subida de presión en la descarga de las bombas que
están inyectando el agua al pozo se debe revisar si alguna válvula se
encuentra cerrada.
4. Fijar el retenedor de cemento y el stinger a la profundidad deseada, para
esto el taladro de reacondicionamiento ya debe haber bajado las herramientas
hasta la profundidad en la que se va ha realizar la cementación.
5. Realizar prueba de presión del tubing y del stinger y del retenedor de
cemento para esto el retenedor de cemento debe estar fijado y el stinger de
estar fijado y cerrado para presurizar y probar que no existan fugas en el
tubing, a este se lo probara con 4000 PSI de presión por 5 minutos para ver si
baja o no. En caso de que exista perdida de presión se volverá a asentar el
stinger y verificar que esta cerrado.
6 . Verificado que no existe perdida de presión en el tubing y que las
herramientas de fondo están trabajando bien se procederá a realizar Para lo
cual es necesario presurizar la prueba de inyectibidad a la formación
inyectando 10 bis de agua por el tubing hasta el limite de presión permitido que
seria, la presión de fractura de la formación que es 3500 PSI para esto se debe
tener en cuenta cuantos barriles de agua se han bombeado hasta que se llego
a esta presión, junto con este dato se debe estar pendiente de cómo baja la
presión y en cuanto tiempo se llega a 100 PSI o menos, luego nuevamente se
debe presurizar a los 3500 PSI contando los barriles de agua que se han
bombeado en cada presurización, esto se realiza unas cuatro o cinco veces
hasta tener el tiempo promedio en que bajo la presión y el volumen de agua
que se inyecto en cada prueba con este dato se tiene un volumen de agua
inyectado y un tiempo promedio, esto nos indica cuantos barriles de fluido esta
admitiendo la formación y en cuanto tiempo, lo que seria la rata máxima de
bombeo para realizar la cementación forzada.
El dato de la prueba de inyectibidad es usado también para calcular cuantos
barriles de lechada se deben mezclar, claro esta que en los datos del
laboratorio también se tiene un volumen de lechada pero esto puede cambiar
64
dependiendo de los resultados de esta prueba, ya que seria un gasto de
recursos mezclar 40 bis de lechada cuando la inyectibidad de la formación es
muy baja.
4.1 BOMBEO DE LA LECHADA
1. Terminada la operación de la prueba de inyectibidad, se eleva el stinger
5 pies hacia arriba, fijándole en ese nivel pero sin cerrarlo, para
comenzar con el trabajo.
2. El bombeo comienza inyectando 5 bis. de agua fresca como un colchón
lavador delante de la lechada.
3. Se mezcla y se bombea la lechada con una densidad de 15.8 ppg.
(Libras / galón).
4. Justo al terminar de bombear la mezcla se bombea 5 bis de agua fresca
como colchón para que e! cemento no se mezcle con el agua salada,
porque la sal hace que el cemento fragüe mas rápido.
5. Cuando de termina de bombear el agua fresca, se desplaza la lechada
(24 bls.), en este momento se bombea el volumen de agua de
formación, calculado un volumen de +/-51 bis. para que el cemento
alcance a la sección donde se va a ejecutar el squeeze (9624 y los 9770
pies).
6. Se cierra e! stinger para comenzar a forzar el cemento dentro de la
formación.
7. Se forza el cemento dentro de la formación con una presión máxima de
3500 PSI. Y un volumen de 25 bis de lechada. Esto se realiza
bombeando agua de formación hasta que la presión suba a 3500 psi, si
con la rata de bombeo mínima no se puede mantener la presión por
65
debajo de los 3500 psi, se debe parar hasta que baje la presión unos
500 PSI para reiniciar el forzamiento con una rata muy baja.
8. La maniobra se ejecuta cuidando que la presión se mantenga. Los
operadores e ingenieros de cementación toman muy en cuenta el
tiempo de bombeo que se tuvo en el laboratorio, un descuido u omisión
de el dato del laboratorio se corre el riesgo de que el cemento atrape las
herramientas y a la tubería en el fondo del pozo.
9. Se levanta el stinger 5 pies y se comienza a reversar el cemento con un
volumen de igual a 1.5 veces la capacidad del tubing.
10. Se debe estar pendiente en la piscina del rig para observar la lechada
de cemento que viene por la línea de retorno del tubing. Conociendo la
rata de bombeo que se esta usando, se puede calcular cuantos barriles
de cemento se ha reversado. Esta operación se realiza, hasta que se
tenga agua limpia saliendo en el retorno del tubing.
11. Se presuriza el pozo con +/- 1500 PSI y se cierra de 8 a 12 horas, para
que se endure el cemento y se cañonee la formación o se corran
registros.
12. Circulando y limpiando el tubing.
13. Sacando stinger con tubería de 3 ½¨.
14. Armando BHA moledor.
15. Esperando fraguado de cemento
16. moliendo el retenedor.
17. Circulando el pozo para limpiar cemento.
66
18. Desconectando kelly swivel y colgando en la torre.
19. Desarmar los equipos que están conectados como son la cabeza de
cementación, y tas líneas de 2" que se armaron con la unidad de
bombeo.
4.2 CAÑONEO El objetivo de la cementación remedial es sellar una grieta producto de fallas en
la cementación primaria, que esta permitiendo el ingreso del fluido agua a la
zona productora; por lo tanto, no es necesario realizar cañoneos o
perforaciones.
4.3 BAJAR BHA DE LIMPIEZA Y EVALUACION JET Terminada la cementación remedial, con la bomba del rig, se recircula el pozo
para limpiar los cortes de cemento y otras impurezas del fondo, luego se baja la
completación de evaluación llamada BHA.
Posteriormente se conecta líneas de la unidad de bombeo para ejecutar la
limpieza total del pozo, para ello se desplaza la bomba jet de geometría 2.81”
para que se asiente en la camisa de la completación de evaluación. El fluido
motriz que es agua de formación, dará inicio a la limpieza del pozo.
Posteriormente, va apareciendo el fluido de la formación y la columna
hidráulica del casing va alivianando por el aporte de petróleo de la formación.
En la siguiente página un resumen tabulado de las operaciones de limpieza y
evaluación.
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4.4 COSTO DE LA OPERACIÓN DE CÉMENTACIÓN REMEDIAL Costo promedio del rig, para una operación de 5 días:
us $. 60440.00.
4.4.1 COSTO DE LOS MATERIALES
MATERIAL UNIDAD CANT.VENTA
US$ VENTA
US$
SQUEEZE CEMENTO "G" Sks 100 14,99 1.499,00 CD-32 Lbs 94 10,47 984,18 BA-10 Lbs 66 7,21 475,86 FL-52 Lbs 19 10,31 195,89 FP-6L Lbs 8 41,88 335,04 RETENEDOR 7" 1 2.150,04 2.150,04
TOTAL US$ 5.640,01
4.4.2 COSTO DEL SERVICIO Y MATERIALES PARA LA CÉMENTACIÓN REMEDIAL (SQUEEZE)
4.4.3 COSTO DE LA EVALUACIÓN
Total horas evaluadas netas: 34 hrs………………………….us $. 6120.00
4.4.4 COSTO TOTAL…………………………………… us $ 23188.01
SERVICIO CANT. COSTO DEL SERVICIO
COSTO DE LOS
MATERIALES
COSTO TOTAL
US$ US$ US$
SQZ 1 5.545 5.640,01 11.428
70
CAPITULO V
2.1 CONCLUSIONES De la evaluación del pozo con bombeo jet, se puede observar que la zona
productora quedo aislada de otras zonas productoras de agua. El BSW de
la formación de 18% se estabilizo, y también comparado la salinidad de la
formación con los de las muestras se nota que se igualaron, por lo que, se
decide dar por terminado las operaciones. Los resultados son positivos.
5.2 RECOMENDACIONES. Si en el laboratorio se adquiere una buena Reología de la lechada de
cemento entonces se obtiene un buen sello y se bloqueara las zonas que
apuntan agua, reduciendo así considerablemente el índice de producción de
agua del pozo (BSW).
Un buen diseño de la lechada de cemento y una eficiente operación,
también redundará otros beneficios colaterales como:
Disminución de la corrosión de los BHA de producción.
Optimización del equipo de levantamiento artificial.
Menores costos del tratamiento químico del fluido en superficie.
Se recomienda disponer del dato de la salinidad del pozo para referencia
del lavado del pozo y la limpieza del agua de matado del pozo. La limpieza
del pozo tiene dos valores referenciales que son: Un BSW estabilizado y los
datos de salinidad equilibrados o igualadas.
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BIBLIOGRAFÍA
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BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
BJ Services- Robinsón Narváez, Gerente de Operaciones, 2004
BJ Services- Ing. Joffre Segura, Gerente de Ventas, 2004
BAKER OIL TOOLS.- Sales Manual,1987
BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
BJ Services – Manual de entrenamiento para Operadores, 1998
Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, 1996
Schlumberger. Dowell .-Nelson Well Cementing Manual. 1999
PETROECUADOR.- Glosario de la Industria Petrolera. Reedición 2001.
Tree Oil- Ing. Marco Corrales, Gerente de Operaciones, 2004