syllabus de cementacion petrolera gestion i-2013-d[1]

I

PAGE INGENIERIA EN GAS Y PETROLEOS

RED NACIONAL UNIVERSITARIA UNIDAD ACADMICA SANTA CRUZFacultad de IngenieraIngeniera en Gas y Petrleos SEXTO SEMESTRESYLLABUS DE LA ASIGNATURACEMENTACION DE POZOS PETROLEROSAutor: Ing. Sergio Ali Terrazas AguilarGestin Acadmica I/2015

UDABOLUNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIAAcreditada como PLENA mediante R. M. 288/01VISIN DE LA UNIVERSIDADSer la Universidad lder en calidad educativa.MISIN DE LA UNIVERSIDADDesarrollar la Educacin Superior Universitaria con calidad y competitividad al servicio de la sociedad.Estimado (a) alumno (a);

La Universidad de Aquino Bolivia te brinda a travs del Syllabus, la oportunidad de contar con una compilacin de materiales que te sern de mucha utilidad en el desarrollo de la asignatura. Consrvalo y aplcalo segn las instrucciones del docente.

SYLLABUS Asignatura:Cementacin de pozos

Cdigo:PET 201

Requisito:PET-216

Carga Horaria:100 horas Terico Prcticas

Crditos:5

I. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA.Clasificar los tipos de cementos y lechadas de cemento utilizados en las cementaciones primarias, a presin y otros, aditivos utilizados, clculos hidrulicos con diferentes flujos de lechadas para cada tipo de cementaciones y diferentes profundidades, descripcin de los equipos y accesorios utilizados en las cementaciones mas comunes, evaluacin de las cementaciones.II. PROGRAMA ANALTICO DE LA ASIGNATURA.UNIDAD I: CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LECHADAS DE CEMENTO

TEMA 1.- MATERIALES DE CEMENTACION1.- Materiales cementadores bsicos1.1.- Obtencin del cemento

1.2.- Propiedades fsico qumicas del cemento

1.3.- Composicin qumica1.4.- Clasificacin de los cementos ASTM y API

1.5.- Aditivos y aplicaciones.

TEMA 2 .-REOLOGIA Y TECNICAS DE PREPARACION

2.1.- Tipos de flujo, modelos reologicos2.2.- Ley de potencia aplicacin

2.3.- Calculo Hidrulico2.4.- Mezcla de lechadas

2.5.- Calculo de concentraciones y densidades

TEMA 3.-CEMENTACION PRIMARIA

3.1.- Factores que afectan la cementacion

3.2.- Caractersticas del pozo

3.3.- Temperatura

3.4.- Diseo de cementacion

3.5.- Volumen de lechada

3.6.- Calculo de caudales y presiones

3.7.- Tcnicas de desplazamiento

UNIDAD II : HIDRAULICA Y CEMENTACION DE LINERS

TEMA 4 CEMENTACION DE LINERS

4.1- Diseo de la cementacion

4.2.- Calculo de caudales y perdidas en el sistema

4.3.- descripcin operativa de la cementacion4.4.- Herramientas a usar en la cementacion de Liner

TEMA 5.- ESPACIADORES Y COLCHONES LAVADORES

5.1.- Concepto

5.2.- Diseo

5.3.- Reologa5.4.- Tiempo de contacto

5.5.- Aplicaciones en cementaciones primarias y correctivas

TEMA 6. CEMENTACIONES FORZADAS

6.1.- Proceso de la cementacion forzada

6.2.- Tcnicas de la cementacion forzada

6.3.- Cementacion a baja y alta presin

6.4.- Diseo de la C.F.

6.5.-Planeamiento operacional

6.6.- Factores que influyen para espaciamiento de la lechada

6.7.- Tapones Balanceados de cementoUNIDAD III CEMENTACIONES DE POZOS GASIFEROSY SU DISEOTEMA 7.- CEMENTACION DE POZOS GASIFEROS

7.1.- Propiedades de la lechada

7.2.- Comportamiento de la lechada en funcin de la presin

7.3.- Migracin del gas

7.4.- MECANICA PARA EVITAR LA MIGRACION

7.5.- Aditivos

TEMA 8.-

EQUIPOSDE CEMENTACION8.1.- Equipos Superficiales

8.2.- Mescladores, Silos, Bombas,Manifold, Lneas de bombeo, etc.

8.3.- Equipo Sub superficial

8.4.- Equipo de flotacin, centralizadores.

8.5.- Packers, RC,TC, etc

TEMA. 9 CONTROL DE CALIDAD Y EVALUACION DE CEMENTACIONES

9.1.- Concepto de adherencia y consistencia

9.2.- Registros elctricos CBHL-VDL

III. ACTIVIDADES PROPUESTAS PARA LAS BRIGADAS UDABOL

Las Brigadas UDABOL constituyen un pilar bsico de la formacin profesional integral de nuestros estudiantes. Inmersos en el trabajo de las brigadas, los estudiantes conocen a fondo la realidad del pas, y completan su preparacin acadmica en contacto con los problemas de la vida real y la bsqueda de soluciones desde el campo profesional en el que cada uno desempeara en el futuro prximo.

La actividad de las brigadas permite a nuestros estudiantes llegar a ser verdaderos investigadores capaces de elaborar y acometer proyectos de desarrollo comunitario y, a la vez adquirir hbitos de trabajo en equipos multidisciplinarios como corresponde al desarrollo alcanzada por la ciencia y la tcnica en los tiempos actuales. De interaccin social y la elaboracin e implementacin de proyectos de investigacin y desarrollo comunitario derivados de dichos programas confiere a los estudiantes quienes son, sin dudas, los mas beneficiados con esta iniciativa, la posibilidad de:

Desarrollar sus prcticas pre-profesionales en condiciones reales y tutoradas por sus docentes, con procesos acadmicos de enseanza y aprendizaje en verdadera aula abierta.

Trabajar en equipos, habitundose a ser parte integral de un todo que funciona como un sistema, desarrollando un lenguaje comn, criterios y opiniones comunes, y plantendose metas y objetivos comunes para dar soluciones en comn a los problemas.

Realizar investigaciones multidisciplinaras en un momento histrico en que la ciencia atraviesa una etapa de diferenciacin y en que los avances tecnolgicos conducen a la aparicin de nuevas y ms delimitadas especialidades.

Desarrollar su mentalidad, critica y solidaria, con plena conciencia de nuestra realidad nacional.

IV. EVALUACIN DE LA ASIGNATURA

PROCESUAL O FORMATIVA

A lo largo del semestre se realizarn exposiciones, repasos cortos y otras actividades de aulas; adems de los trabajos de brigadas realizados con la universidad .Cada uno se tomar como evaluacin procesual calificndola entre 0 y 50 puntos.

DE RESULTADOS DE LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE O SUMATIVA (examen parcial o final)

Durante el semestre se tomarn 2 exmenes parciales terico-prcticos y un examen final con las mismas caractersticas.

Cada examen, tanto parcial como final, se evaluar entre 0 y 50 puntos.

El proyecto a realizar se evaluar con una puntaje equivalente entre el 80 al 100% de la nota del examen final, dependiendo del resultado final del proyecto.

V. BIBLIOGRAFA BASICA

CURSO DE ACTUALIZACION EN TEORIA DE CEMENTACION Halliburton Services .

INFORMACION TECNICA DE CEMENTACION Dowell Schulumberger MANUAL DE CEMENTACION Halliburton Argentina TECNOLOGIA DE LA PERFORACION DE POZOS PETROLEROS Arthur W Mgray APLICACIN DEL FLUJO TURBULENTO EN LA CEMENTACION DE POZOS PROFUNDOS Tesis de Ing. Mario Portugal Serrudo BIBLIOGRAFA COMPLEMENTARIA

INGENIERIA DE PRODUCCION DEL PETROLEO Lester Charles Uren HALLIBURTON CEMENTING TABLES Halliburton Services.VI. CONTROL DE EVALUACIONES

1 evaluacin parcial

Fecha

Nota

2 evaluacin parcial

Fecha

Nota

Examen final

Fecha

Nota

APUNTES

VII. PLAN CALENDARIO.

SEMANAACTIVIDADES ACADMICAS OBSERVACIONES

1ra.Avance de materiaTema 1

2da.Avance de materiaTema 1


4ta.Avance de materiaTema 2

5ta.Avance de materiaTema 2Primera Evaluacin


7ma.Avance de materiaTema 3

8va.Avance de materiaTema 3

9na.Avance de materiaTema 3

10ma.Avance de materiaTema 4

11ra.Avance de materiaTema 4Segunda Evaluacin

12da.Avance de materiaTema 4



15ta.Avance de materia

Tema 6

16ma.Avance de materia

Tema 6

17va.Avance de materia

Tema 7

18ma.Avance de materia

Tema 8

19va.Avance de materia

Tema 9

20na.Evaluacin finalPresentacin de Notas

21raEvaluacin del segundo turnoPresentacin de Notas

Presentacin de Notas

PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD

WORK PAPER # 1

UNIDAD O TEMA: TEMA 1

TITULO: Materiales de cementacin

PERIODO DE EVALUACIN: Primer Parcial

1.- INTRODUCCION A LA CEMENTACION DE POZOS PETROLEROS

LECHADA DE CEMENTO.-Se denomina LECHADAS DE CEMENTO a las suspensiones de cemento en agua a las que se adicionan diferentes sustancias llamadas aditivos segn las propiedades que se pretenden alcanzar, de acuerdo a las condiciones de pozo (presin, temperatura, profundidad, etc.), tipo de caeras entubadas y/o problemas que se pretendan solucionar.CEMENTOS

Los cementos pueden definirse como sutancias adhesivas y cohesivas, es decir capaz de unir fragmentos de masas o de compnicion involucra a un gran numero de amteriales solidos en un todo compacto acto, tal defi solidos en un todo, teniendo poco de comn una con otra salvo su adhesividad y siendo muy distinta la importancia tcnica y cientfica de los diferentes miembros de la clase, se ha tenido a incluir dentro de la designacin solamente a un grupo de sustancias adhesivas, a saber: los materiales plsticos empleados para producir la unin entre las piedras, ladrillos, etc., en la construccin de edificios y obras de ingeniera. Los cementos de esta clase guardan entre si una relacin qumica, consistente en que ellos se hacen de mezclas que contienen compuestos de cal, como uno de sus principales constituyentes. La palabra cemento. En este sentido restringido equivale entonces a CEMENTOS CALIZADOS DEFINICIONEl cemento al cual nos referimos es un ligante hidrulico artificial obtenido mediante un proceso industrial que consiste en la coccin, hasta un punto determinado, de materiales calcreos y arcillosos u otros que contengan slice ,alumina y oxido de hierro, ntimamente mezclados entre si, y el molido mecnico ulterior del clinker resultante para conseguir un polvo de grano fino que tiene la propiedad de fraguar tanto en el aire como en el agua y firmar una masa endurecida consistente esencialmente de silicato de calcio hidrulicos a los cuales no se agregan otros productos que aquellos agentes capaces de modificar el frage, es decir que no tienen efecto perjudicial sobre la durabilidad del cemento fraguado y no provoca la reprogresin de su resistencia.

MATERIALES DE CEMENTACION

A.- CEMENTO

A.1.-MATERIALES CEMENTADORES BASICOS.-

Se clasifican como tales a los materiales que mezclados

Con una cantidad adecuada de agua y sin usar aditivos especiales que

Controlen la densidad o el tiempo de frage desarrollen propiedades

Cementantes.

Los siguientes materiales corresponden a esta clase:

Cemento Portland

Cemento de alta resistencia inicial

Cemento retardado

Cemento Pozmix (Puzzolanico).

OBTENCION DEL CEMENTO

Los cementos estn hechos de calizas, arcilla o esquistos y algunos xidos de hierro o aluminio

Si estos no estn presentes en cantidades suficientes en las arcillas o esquistos.

Estos materiales molidos, se mezclan en proporciones adecuadas, ya sea en seco (va seca) o con agua(va hmeda). Esta mezcla circula dentro de un horno rotativo en el cual es calentado a temperaturas que van desde 2600 a 2800 oF. Alli ocurren ciertas reacciones qumicas que hacen que la mezcla cruda se transforme en un material llamado Clinquer. El clinquer molido y mezclado con cierta cantidad de yeso forma el producto conocido como cemento Prtland.

2.- ENSAYOS BASICOS REQUERIDOS POR EL API

PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE CEMENTO

En la industria petrolera, a menudo se exigen otras caractersticas y propiedades mas a los cementos, fuera de las que recomienda la industria constructora, tales como gravedad especifica, volmenes aparentes , y absolutos, finalmente rendimiento de los cementos, en las lechadas, para lo cual se usan cantidades optimas de agua.La cantidad de agua requerida para cada tipo de cemento esta determinada por la superficie especifica o fineza de grano del cemento. Los cementos de resistencia inicial alta tienen su superficie especifica alta,los retardados superficie especifica baja, el cemento comn Prtland, tiene superficie especifica ligeramente mayor que los retardados. El cemento bsico esta comprendido entre el Prtland comn y retardado. En la tabla 1-1 se indican estas propiedades de los diferentes tipos de cemento.TABLA 1-1

CARACTERISTICAS DE LOS CEMENTO API

CARACTERISTICAS FISICAScomnres. Alta retardadobsico

API A-BAPI CAPI D,E,FAPI G

peso especfico promedio3,143,143,143,14

sup. Especfica min. cm2/g.150020001100.

sup. Especfica max.cm2/g.190024001100.

peso por saco lbrs.94949494

volumen aparente pie3/saco.1111

volumen absoluto. gal/saco.3,63,63,63,6

agua optima requerida %46563844

agua optima requerida gal/saco.5,26,34,294,97

peso de lechada lbrs/galn.15,614,816,4415,8

volumen de lechada pie3/saco.1,181,181,051,15

COMPOSICION QUIMICA

Los siguientes son los principales compuestos formados en el proceso de calcinacin y sus principales funciones son:

Aluminato tricalcico (AL2 O3.3Ca.O) Es el compuesto proporciona la rpida hidratacin y el que controla el frage inicial y el tiempo de espesamiento del cemento, tambin es responsable de la susceptibilidad del cemento al ataque de los sulfatos y este es clasificado como altamente resistente a los sulfatos cuando el aluminato tricalcico se encuentra presente en un porcentaje del 3% o menos.

Aluminio ferrita tetracalcico ( Al2 O3.Fe2 O3.4Ca.O) Es un compuesto de baja hidratacin, la adicin de un exceso de xido de hierro incrementara la cantidad de alumino ferrita tetracalcica y disminuira la cantidad de aluminio tricalcico.

Silicato tricalcico(Si O2.3Ca.O) Es el componente que prevalece en todo los cementos es el principal productor de la resistencia del mismo; es el responsable por la alta resistencia inicial ( de 1 a 28 das). Los cementos de alta resistencia inicial generalmente tienen alto porcentaje de este compuesto.

Silicato dicalcico (Si.O2.2Ca.O) Es un componente de hidratacin lenta y tiene influencia en el aumento gradual de resistencia sobre un periodo largo de tiempo; todos los cementos son manufacturados esencialmente de la misma manera lo nico que varia son las proporciones de los compuestos; la cantidad de agua requerida para cada cemento varia con la fineza del grano o rea de contacto ( grano fino); los cementos retardados tienen un rea de contacto pequeo.

Yeso (Ca So4 2H2O) El yeso se usa para controlar la velocidad de reaccin del aluminato triclcico. La magnesia es un elemento indeseable y su porcentaje se mantiene lo ms bajo posible. Esta reacciona con el agua, aunque muy despacio, para formar hidrxido de magnesio { Mg (OH)2} y especialmente en los cementos para construccin, causar grietas en el concreto si tiene mucho magnesio, generalmente se encuentra presente cal viva en el cemento Prtland hasta cierta proporcin. Como esta tambin reacciona despacio con el agua para causar expansin del cemento, la cantidad tambin se mantiene al mnimo.

CLASIFICACIN DE LOS CEMENTOS ASTM Y API.

Las principales diferencias entre los cementos para la construccin y para pozos petroleros son que:

No se agregan mezclas al cemento para pozo.

En los cementos para pozo petrolero se usan grandes cantidades de agua para hacer posible el bombeo de la lechada. Las relaciones de agua -cemento pueden variar de 25 a ms de 65% en peso para los cementos Prtland convencionales. Al aumentar la relacin de agua-cemento se aumenta el tiempo de bombeabilidad, se reduce el peso de la lechada, y se aumenta el tiempo de fraguado del cemento.

CLASE A

Desarrollado para ser usado hasta 6,000 pies de profundidad (170 o F) cuando no se requieren condiciones especiales.

CLASE B

Desarrollado para ser usado hasta 6.000 pies de profundidad (170 o F) cuando se requiere una moderada resistencia a los sulfatos.

CLASE C

Desarrollado para ser usado a 6,000 pies de profundidad (170 o F) cuando se requiere una rpida resistencia del cemento.

CLASE D

Desarrollado para ser usado desde 6.000 pies hasta 10.000 pies de profundidad (230 o F) cuando se encuentran relativamente altas temperaturas y presiones.

CLASE E

Desarrollado para ser usado en profundidades desde 6.000 pies hasta 14.000 pies de profundidad (290 o "F" Cuando se encuentran altas presiones y temperaturas.

CLASE F

Desarrollado para ser usado en pronfudidades desde 10.000 hasta 16.000 pies de profundidad (320 o "F") cuando se encuentran condiciones extremas de alta presin y temperatura.

CLASE G

Cemento bsico desarrollado para ser usado hasta 8.000 pies de profundidad (200 o "F") y compatible con aceleradores y retardadores de frage que lo transforman en caractersticas similares desde la clase "A" a la Clase "F"

3.- ADITIVOS DE CEMENTACION, INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y PRESION EN EL DISEO DE UNA LECHADA

CARACTERISTICAS.-

El agua deber ser clara y libre de materia orgnica. Alcalis, sales, sedimentos, etc. El contenido de pequeos porcentajes de cloruro de sodio (sal comn) o de calcio o de magnesio, reducir el tiempo de frage de cualquier cemento para pozos de petrleo.

LECHADAS DE CEMENTO

LECHADA COMUN

Es la mezcla de cemento y agua. Su densidad para los cementos API clase A O G oscila alrededor de 1,85 kgs/dm3.

Lechada alivianada.-

Se utiliza en casos de anillo de cemento de gran altura y cuando hay peligro de fracturacion de alguna capa.Los aditivos ms comunes son:

a).-BENTONITA.-

Es una arcilla de alto poder coloidal. Tiene la propiedad de aumentar hasta 10 veces su volumen original en agua es de color amarillo Plido y se usa en porcentajes que van del 10% al 12% del peso del cemento. El agua requerido es de aproximadamente 1 galn por cada 2% agregado al cemento.

CUESTIONARIO WORK PAPER N 1

1. A que se denominan lechadas de cemento?

1. Defina que son los cementos?

2. Cules son los materiales cementadores basicosQu tipos de trpanos conoce?

4.- Como se obtiene el cemento

5.- Como se clasifican los cemento API.


WORK PAPER # 2


TITULO: Reologia de las lechadas

PERIODO DE EVALUACIN: Primer Parcial

REOLOGIA DE LAS LECHADAS Y TECINICAS DE PREPARACION

La reologa es la ciencia que estudia el comportamiento de fluidos. Las propiedades reologicas del cemento y lodo son importantes por sus efectos en :

- Eficiencia con lo cual el cemento desplaza el lodo.

Perdidas de friccin en el anular que sumadas a la presion hidrosttica representan la presin ejercida sobre la formacin.

Potencia hidrulica requerida para ubicar el cemento en un tiempo dado.

2.1.-Tipos de flujo, modelos reolgicos

2.1.1 Caractersticas fundamentales de fluidos.-

El comportamiento de un fluido en movimiento se puede describir por la relacin existente entre velocidad (shear rate) y presin(shear stress)

Consideremos un fluido compuesto por laminas paralelas que se mueven a diferentes velocidades (fig-1-).

Examinando dos de estas laminas de igual area y separadas una distancia pequea, se han encontrado las siguientes relaciones:

U = T/ dv/dr

(1)

T = F/A

(2)

dv/dr = V1 V2 /r

(3)

donde :

A = Area de las laminas en cn2R = distancia de separacin entre laminas en cn.

V1,V2 = velocidades de las laminas en cn/seg

F = fuerza en dinas

U = Viscosidad o resistencia interna que ofrece un fluido al movimiento debido a la friccin entre capas internas, en centipoises.

T = esfuerzo al corte (shear stress)

dv/dr = velocidad de corte (shear rate)

2.1.2.-TIPOS DE FLUJO

FLUJO TAPON.-

El flujo tapn es un caso particular del flujo laminar para fluidos con comportamiento Bingham. En este rgimen el lquido se mueve como un tapon. La mayor parte del fluido viaja a mas o menos la misma velocidad.

Usualmente el modelo Bingham no se ajusta a la curva real del fluido en este rgimen.

FLUJO LAMINAR

En este tipo de flujo, las partculas individuales se mueven en lnea recta.

La velocidad en cualquier punto es directamente proporcional al caudal de bombeo e inversamente proporcional a la viscosidad.

FLUJO TURBULENTO

La trayectoria de las partculas individuales del fluido no continua siendo recta como en el flujo laminar.

En general todas las partculas se mueven a una velocidad resultante igual.

El modelo matemtico no es representativo de esta regin de flujo.

Como se puede ver los regmenes de flujo Tapn y Turbulento ofrecen un perfil de velocidades achatado, es por esta razn que el desplazamiento del cemento ofrece una mejor remocin del lodo. Esto no sucede en el flujo laminar en el cual existe tendencia al punzonamiento del fluido A en el fluido B lo que crea canalizaciones. Tambin es importante anotar que no existe un punto de transicin entre flujos sino mejor una zona de transicin. Por ejemplo para fluidos newtonianos el cambio entre laminar y turbulento. Sucede en la regin delimitada por nmeros de Reynolds comprendida entre 2.100 y 3.000.

2.1.2 MODELOS REOLOGICOS (MATEMTICOS)

Estudios de las propiedades de fluidos, han desarrollado varios modelos matemticos para describir la relacin existente entre velocidad de corte y esfuerzo de corte.

Existen dos tipos de modelos generales

A = Newtonianos

B = No newtonianos

Exponencial

Bingham-plstico

Herschel-Bulkley

Roberton-Stiff

2.1.2. FLUIDOS NEWTONIANOS

Este Tipo de fluidos como (el agua ) presenta una relacin lineal entre el shear rate y shear stress, en la zona de flujo laminar . Un fluido Newtoniano comienza a fluir cuando se aplica presin. A medida que la presin (shear stress) aumenta la velocidad (shear rate) aumenta hasta convertirse en flujo turbulento. En este momento el modelo matemtico se aparta de la curva real del fluido.

T = U dv/dr

(4)

2.1.2.2 FLUIDOS NO NEWTONIANOS

La descripcin de este tipo de fluido es ms compleja.

Los lodos de perforacin y las lechadas se comportan generalmente como fluidos no newtonianos. Se han desarrollado diferentes modelos para predecir las relaciones entre esfuerzo de corte (shear stress) y velocidad de corte (shear rate)

Los modelos mas comnmente utilizados son :

Modelo plstico Bingham

Modelo exponencial (power law)

2.2.1 Determinacion del modelo

En base al conocimiento de diferentes esfuerzos al corte y velocidades de corte, se pueden tratar de determinar que modelo: NEWTONIANO, EXPONENCIAL O BINHAM-PLASTICO es el que mejor se ajusta a los datos experimentales.

Una vez que se haya establecido el modelo se puede estimar:

Velocidad critica para entrar en flujo turbulento

-Perdidas por friccion

-Potencia hidrulica

Los parmetros que se deben estimar para los diferentes modelos son:

a) Newtoniano:

viscosidad

b) Bingham-plastico:

Punto de cedencia ( Bingham yield point )

Viscosidad plastica

c) Exponencial o potencial :

Indice de consistencia

ndice de comportamiento

2.2.2. FLUJO TURBULENTO.-

Los lodos de perforacion contienen substancias qumicas que contaminan a la lechada de cemento , lo que se refleja en las cementaciones defectuosas; por lo que en la actualidad con las tcnicas modernas se llega a verificar el desplazamiento de la lechada de cemento bajo regimen de flujo turbulento mejorando las fallas que anteriormente se tenian. Para esto fue necesario hacer estudios y pruebas de laboratorio con el objeto de medir la velocidad de desplazamiento para obtener flujo turbulento en la prctica.

2.2.3 PRINCIPIO DEL FLUJO TURBULENTO

El principio del flujo turbulento esta basado en las experiencias de OSBORNE REYNOLDS; el cual por medio de sus experimentos de la vena colorida introducida en un fluido durante su escurrimiento en un tubo, observo que dicha vena colorida permanecia sin mezclarse cuando la velocidad de escurrimiento estaba dentro de ciertos limites despus de los cuales se mezclaba por lo que fijo dos tipos de escurrimiento de los fluidos.1.-ESCURRIMIENTO LAMINAR

2.- ESCURRIMIENTO TURBULENTO

2.3 CALCULO HIDRULICO

El flujo turbulento obtenido por ensima de la velocidad critica, es el regimen mas efectivo para desplazar el lodo. Un desplazamiento o remocin mayor del lodo, reduce la posibilidad de canalizaciones, despus de que el cemento ha fraguado en el espacio anular. La eficiencia de la remocin del lodo bajo este rgimen, se muestra en la grafica

( 2-4 )

La forma para efectuar el clculo analtico de una cementacion requiere la consideracin de tres conceptos bsicos a saber:1.- La seleccin del tipo de cemento que debera ser usado, asi como los tipos de adtivos, para mejorar las propiedades de la lechada.

2.- Tomar en cuenta los datos aportados por el registro respectivo al perfil del pozo en cuestion.

3.- Determinar en el laboratorio las propiedades reologicas de la lechada de cemento y el procedimiento del clculo en si, hasta balancear la potencia del equipo y el logro del flujo turbulento.

2.3.1 CALCULO HIDRULICO ANALTICO PARA FLUIDOS PSEUDO-PLASTICOS

Si las lechadas de cemento se comportan como fluidos pseudo-plasticos, se procede de la siguiente forma:

Se determina los indices n y K de comportamiento de flujo y de consistencia en laboratorio; para lo cual se hace uso del viscosmetro de Fann V-G modelo 35, tomando lectura a 600 R.P.M. y 300 R.P.M., las cuales se sustituiran en las ecuaciones siguientes:

Lectura a 600 R.P.M.

n = 3,32 log10 .-------------------------------

( 2-3 )

Lectura a 300 R.P.M.

N ( Lectura a 300 R-P-M- )

K = -------------------------------------------

( 2-4 )

n

100 ( 479 )

En donde:

N = Factor de deformacin a la tensin del resorte del aparato ( Viscosmetro Fann ) = 1

n = Indice de comportamiento ( abstracto )

K = Indice de consistencia ( lbs-seg/pie 2 )

Para el calculo es necesario tomar dos puntos fundamentales.

1.- Determinar el gasto necesario , para lograr turbulencia en el espacio anular, calculando la perdida total de presion por friccion.

2.- Recalcular mediante ensaye y error la secuela al variar los indices por agregar aditivos; hasta lograr turbulencia con una mxima aplicacin del equipo.

WORK PAPER No 2

1. Qu es la reologia de las lechadas de cemento.

2. Indicar cuantos tipos de fluidos existen.

3. Cuantos tipos de modelos matematicos de fluidos existe.

4. Defina a que se denominan fluidos Newtonianos..

5. Que son los fluidos No Newtonianos.6. Que son los fluidos plasticos cual su caracteristica.

7. Que son los fluidos pseudoplasticos cual su caracteristica.8.- Problema 2.1. Calcular 1.- Caudal de bombeo para turbulencia en la lechada aplicando formulas de fluidos pseudoplasticos 2.- Calcular densidad de lechada y materiales de cementacion para llenar un volumen de lechada en el espcio anular de 202 pies cubicos. Condiciones del pozo: tamao del pozo 10 plgd, tamao de la caeria 7 pulgd 35 lbr/pie, profundidad del pozo 5.000 pies , lechada de cemento . cemento puro, clase a API. Condiciones para la pregunta 2 .- Volumen de lechada en el E.A = 202 pie cubicos, datos de laboratorio de lechada : Sistema C ; Cemento Viacha 100% + 0,25 HR-4 + 0,40 CFR-2 + 50 % de agua, densidad de cemento = 3,14 gr/cc, densidad de HR = 1,22 gr/cc , densidad de CFR-2 = 1,57 gr/cc , densidad de agua = 1 gr/cc.


WORK PAPER # 3


TITULO: Cementacionm Primaria

PERIODO DE EVALUACIN: Segundo Parcial

CEMENTACION PRIMARIA

Se refiere a la cementacin de la caera de produccin una vez que se termino de perforar el pozo en agujero abierto.

Las finalidades bsicas de una cementacin primaria son:

1.- Sostener la caera

2.- Confinar en sus rocas reservorio los hidrocarburos para prevenir su migracin

3.-Lograr una buena adherencia entre la caera y el cemento y la formacin

4.-Proteger las formaciones productoras de hidrocarburos

5.- Sellar zonas con perdidas de circulacin

6.-Proteger a la caera de la corrosin

.FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACION

La velocidad de desplazamiento es el factor que mas se tiene en cuenta al establecer el programa de una cementacin primaria. En general se obtienen mejores resultados al desplazar el flujo turbulento.

Adicionalmente a la forma como se desplaza se debe estudiar los siguientes factores que tienen gran incidencia en el resultado de la cementacin.

a.- Geometra del hueco.

b.- Centralizacin de tubera de revestimiento

c.-Movimiento de la tubera de revestimiento.

d.- Acondicionamiento del lodo antes de cementar.

e.- Evitar reacciones adversas entre lodo-cemento

GEOMETRIA DEL HUECO

La creacin de crteres en el proceso de perforacin del pozo se debe evitar, ya que el desplazamiento del lodo en secciones grandes es casi imposible..

El tipo de lodo se debe ajustar para que se obtenga un agujero calibrado o por lo menos parejo. El peor problema se ocasiona al encontrar discontinuidad en la geometra del pozo.

En algunos casos ser necesario reducir la velocidad de circulacin y/o incrementar la viscosidad del lodo de perforacin para evitar turbulencia.

Esto es particularmente importante en formaciones salinas y blandas.

.-CENTRALIZACION FUERZAS DE ARRASTRE

Existen fuerzas de atraccin en los planos de contacto:

Lodo-formacin

Lodo-tuberia de revestimiento

Cuando la tubera de revestimiento no esta centralizado, los efectos de resistencia de estas fuerzas de contacto no son uniformes a travs del rea anular por donde circula el fluido.

Al incrementar la descentralizacin se aumenta la probabilidad de dejar lodo de perforacin en la seccin estrecha del anular.un indicativo del grado de centralizacin viene dado por:

A=% centralizacion = 100Wn/rw-rc

Donde:

rw= dimetro del hueco abierto

rc= radio del casing

wn = mnima distancia entre la pared del casing y el hueco abierto

Fig. 12

Definicin de % centralizacin, A

Basados en esta relacin se puede encontrar el efecto de distribucin de velocidades en areas excntricas.

Para un casing de 6 en un hueco abierto de 9 y con fluido de 10 lbs./galon y U= 10 cps las velocidades en la seccin estrecha wn se muestran en la fig. 13

Como se puede ver de la grafica fig 13 cuando se tiene un 33 1/3 de centralizacin, es necesario bombear a 15 BPM para empezar a tener movimiento en la porcion mas estrecha, adems no importa que tan rpido se bombee la velocidad en la reduccin wn no sera jams mayor del 40% de la velocidad promedio

FUERZA DE CONTACTO-CONSISTENCIA GEL

Las fuerzas de contacto son proporcionales a la consistencia gel, esto es cuando la consistencia-gel aumenta se incrementa la resistencia a fluir a travs de areas anulares no concntricas.

El efecto de la consistencia- gel en la velocidad necesaria para iniciar el movimiento en anulares con centralizacin de 50% se representa en la figura 14

-CENTRALIZACION DE LA TUBERA DE REVESTIMIENTO

La centralizacin del casing proporciona una rea de flujo uniforme minimizando la variacin de las fuerzas de contacto. Adems permite una mas fcil reciprocacin.

Los centralizadores mejoran considerablemente la centralizacin de la tubera, ya que sin ellos el casing se apoyaria en el hueco abierto especialmente en pozos desviados.

MOVIMIENTO DEL CASING

Las fuerzas de contacto y la distribucin de las mismas entre el lodo y el casing se pueden alterar por medio de movimiento de la tubera de revestimiento

-ROTACION

La rotacin de la tubera de revestimiento ayuda a la remocin del lodo en un mecanismo de rotacin.

En este caso el cemento es empujado dentro la reduccin del espacio anular.

-MOVIMIENTO RECIPROCANTE

El movimiento vertical de la tubera de revestimiento es aconsejable en los casos de flujo laminar o turbulento, no se debe utilizar cuando se bombea en flujo tapn.

La reciprocacin afecta la velocidad en el espacio anular y la presin ejercida en la formacin

Durante el movimiento vertical hay cambios en la velocidad anular, disminuyendo cuando se mueve la tubera de revestimiento hacia arriba y aumentando al moverse la tubera hacia abajo.

La diferencia mxima en peso en el gancho en los movimientos hacia arriba y hacia abajo se deben registrar.Si este valor aumenta continuamente el casing tiene tendencia a pegarse y se debe colgar en las cuas

ACONDICIONAAMIENTO DEL LODO

Se debe evitar el desarrollo de lodos gelificados y mud cakes espesos.

La reduccin de la consistencia gel (gel strength ) y la viscosidad plstica del lodo mejora notablemente la eficiencia de remocin.

Se ha visto que adems del cambio en las propiedades reologicas del lodo, la circulacin de dos volmenes de pozo es suficiente para remover lodos viscosos presente.-REACCIONES ADVERSAS LODO-CEMENTO

Cuando se esta desplazando el cemento, existe la posibilidad de mezclar la lechada con el lodo y esto crea diferentes. Problemas entre los cuales se tiene:

Aceleracin o retardacin del tiempo de espesamiento

Reduccin de la resistencia a la compresin.

Aumentar la perdida del fluido.

Con lodos de base petrleo, la mezcla no puede ser bombeada

Normalmente los qumicos inorgnicos tienden a acelerar el fraguado del cemento, en cambio las substancias orgnicas retardan y pueden en determinadas circunstancias inhibirlo por completo

Para prevenir este contacto y mezcla entre cemento y lodo se utilizan:

Tapones de cementacin crean una barrera en el interior de la tubera de revestimiento.

Colchones lavadores-espaciadores que tienen una doble funcin ya que contribuyen a la remocin del lodo. Y a la vez separan la lechada del lodo.

-PERDIDA DE FILTRADO

No hay razn para hacer el diseo reologico, apropiado de una lechada sino se mantienen las caractersticas de la misma. Para que esto sea posible se debe controlar la perdida de fluido en los siguientes limites:

200 cc/30 min para cementaciones primarias

50cc/30 min en cementaciones criticas de zonas con gas.

- CARACTERSTICAS DEL POZO.-

La experiencia obtenida por evaluacin de los registros de cementacion indican que la forma del pozo afecta el sello hidrulico de cemento en el anular. Las cavernas irregulars son muy difciles sino imposibles de cementar, independientemente de cmo haya sido hecha la cementacion. El objetivo es implementar practicas de perforacin que eliminen la formacin de estas cavernas. Esta es una condicion que puede ser muy difcil de controlar, pero se estan haciendo esfuerzos en esta direccin

Las condiciones varian de pozo a pozo y el procedimiento de cementacion debera ser ajustado a medida que sea necesario de acuerdo a la profundidad del pozo y temperatura estatica de fondo para lo cual se han desarrollado formulas que calculan los datos de temperatura de Cementacion primaria API y de cementacion forzada que deberan ser considerados para el diseo de la lechada.

En general se deberan tomar en cuenta las consideraciones en el planeamiento de una buena cementacion, el dimetro del pozo, profundidad,temperatura, desviacin del pozo y propiedades de la formacin.

TEMPERATURA.

Es muy conocido que la temperatura afecta directamente en las propiedades reologicas de las lechadas, de cemento para esto se han introducido los conceptos bsicos de :

Temperatura estatica de fondo ( BHT) , temperatura API de cementacion primaria (BHCT) , Temperatura de cementacion forzada ( BHST ).

temperatura de circulacin de pozo.- Se lo registra directamente mediante registradores que se baja al fondo del pozo y registra resultados ploteados en una carta metalica.

Temperatura estatica de fondo ( BHT) es la temperatura del fondo de acuerdo a la gradiente geotermica, que se la calcula con la formula :

Gradiente termica = 80 oF + 0,15 o F / 100pes

La Temperatura de circulacin en fondo pozo para cementacion primaria se la calcula con la formula emprica de Halliburton:

1,04027 1.27452

BHCT = 80 + 0,000 X grad x D

La Temperatura de cementacion forzada se la calcula con la formula emprica de Halliburton :

1,04632 1, 13479

SQT = 80 + 0.002274 X grad x D

Donde:

Grad = gradiente de temperatura ( oF/100 pies)

D = Profundidad en pies

BHCT = Temperatura de circulacin en fondo pozo ( o F )

BHST = temperatura estatica de fondo ( oF )

Estos datos conjuntamente con la presion de fondo sirven para calcular la dosificacin y propiedades de las lechadas a las condiciones de yacimiento en laboratorio.

DISEO DE CEMENTACION

el objetivo basico de una cementacion de T.R. es la colocacin de una lechada de cemento no contaminada en la posicin debida en el espacio anular entre la tubera y el agujero del pozo de tal manera que se logre un sello efectivo e impermeable entre la formacin y la tubera. La serie de ilustraciones en la figura ( 3-1 ) muestra el procedimiento que se sigue en una operacin rutinaria de cementacion.

El cemento se mezcla con agua para formar una lechada del peso especifico deseado. La mezcla se efectua en la superficie con uso de vasijas especialmente diseadas, o tolvas y luego se bombea al interior de la tubera de revestimiento. Se puede usar cemento en sacos o a granel. Una vez que se ha mezclado la cantidad convenient de cemento se debe usar algun fluido para colocarlo en la posicin deseada. La mayoria de los agujeros estan llenos de lodo cuando empiezan la operacin de cementacion y por esta razon l lodo de perforacin se sa normalmente como el fluido de desplazamiento. En la Fig ( 3-1 ) (izquierda) el cemento se esta colocando en la tubera de revestimiento y se esta usando lodo para colocar el cemento. Debe notarse que a medida que se bombea el cemento dentro de la T.R., deplaza lodo de perforacin del espacio anular fuera de la tubera.. Este lodo de regreso fluye a las presas de lodo. El lodo de regreso debe vigilarse estrechamente, ya que indica que el cemento lo esta desplazando. Si no regresa el lodo a la superficie mientras se esta bombeando cemento al pozo, entonces un fluido, sea cemento o lodo, se esta perdiendo en las formaciones. Cuando esto pasa queda siempre duda de la colocacin correcta del cemento. La figura (3-1) ( derecha) muestra el cemento cuando queda bien colocado.

Despus de determinar la capacidad de la tubera de revestimiento, el volumen del fluido desplazado , debe medirse cuidadosamente para verificar la colocacin correcta del cemento. Es especialmente importante que sea cemento de buena calidad el que da en el fondo, o zapata de la tubera de revestimiento, y si se usa demasiado fluido desplazante no habr cemento en el fondo.

Con objeto de lograr el propsito deseado al cementar, se ha diseado equipo especial para reducir a un mnimo a la contaminacin del cemento. Con este propsito se utilizan tapones para limpiar la T.R. y para separar la lechada de cemento del fluido de desplazamiento. La fig ( 3-2) ilustra el equipo especial que se puede usar para la cementacin de la T.R.. Cada una de las piezas de ese equipo ser estudiado brevemente.

Centradores de TR.-Debe haber un espesor minimo, determinado con anticipacin, de cemento, en la totalidad del ntervalo cementado. Sin embargo, el agujero no estara perfectamente derecho, porque habra pequeas desviaciones donde la barrena fue desviada al penetrar los diferentes tipos de formaciones. Por lo tanto, cuando se corre T.R. en un agujero, estara en contacto con las paredes en algunos lugares. Si no se tomen medidas para evitar estos puntos de contacto entre la T.R. y la formacin., las probabilidades de un trabajo de cementacion defectuosa son grandes. Los centradores de T.R. son resortes flexibles adheridos a la tubera para asegurar que quede centrada en el agujero y se tenga una columna de T.R. cementada en forma mas uniforme.Limpiadores de pared o escariadoresEn la pared del agujero se forma un enjarre de lodo a medida que progresa la perforacin. Conviene eliminar este enjarre de lodo filtrado antes de colocar el cemento, pues el enjarre reduce la efectividad de la cementacion. Para aislar las formaciones el cemento debe adherirse a ellas asi como a la tubera de revestimiento. Si el cemento no puede unirse correctamente a la formacin, puede ser necesario en el futuro ejecutar operaciones de reparacin. Los limpiadores de pared o raspa tubos se inventaron para quitar el enjarre de la pared del agujero perforado.

Estn constituidos por muchos alambres cortos y flexibles arreglados en plantillas verticales, espirales o circulares. Al bajar la tubera de revestimiento al agujero, estos alambres se ponen en contacto con la pared del agujero, araando o raspando esta y quitando el enjarre. Se puede hacer girar la tubera para aumentar la eficiencia de los raspadores.

Zapatas guia de la T.R.Para guiar el extremo inferior de la T,R, a traves de bordes y lugares irregulares que pueda haber en el agujero puede ser peligroso y por ello deben usarce metodos especiales. Una zapata guia es basicamente una seccion corta de tubo de acero con el extremo inferior redondeado para facilitar el paso de la tubera de revestimiento a traves de lugares irregulares que pueda haber en el agujero. La porcion inferior de la zapata guia, generalmente contiene cemento para aumentar sus caractersticas de amortiguacion de golpes. Tambien contiene pr lo general, una vlvula de alivio de presion arreglada para permitir la circulacin del interior al exterior de la T.R., e impedir la circulacin en sentido inverso, pues la vlvula asienta evitando la entrada de fluidos del exterior al interior de la tubera. El principal objetivo de esta vlvula es evitar que la lechada de cemento regrese al interior de la tubera de revestimiento una vez que ha sido colocado y tambien para permitir que la tubera flote al ser bajada al agujero. Esto quiere decir que el interior de la T.R. se deja vacio o parcialmente lleno al bajar la T.R. y asi la fuerza de empuje hacia arriba disminuye la carga en la torre. Tramo y collar flotadores.-

Es muy importante que se tenga una buena union entre el cemento y el extremo inferior de la T.R. En muchos casos donde la tubera de revestimiento se coloca a traves de la formacin productora. La parte inferior de la T.R. estara en una formacin que contiene agua. Si no se logra una buena union del cemento, esta agua puede entrar a la T.R. lo que motivara la necesidad de operaciones de reparacin. Si se deja lleno con cemento el ultimo ( mas bajo) tramo de la T.R., se reducen los peligros de una buena cementacion defectuosa. Si el cemento se ha contaminado ligeramente con el fluido de desplazamiento, la porcion contaminada probablemente se quedara en el ultimo tramo de T.R.. Un collar flotador se coloca inmediatamente arriba del primer tramo flotador de la tubera de revestimiento. Este collar ademas de unir dos tramos de tubera de revestimiento, tiene una vlvula de cierre, similar a la descrita en la zapata-guia, que evita la circulacin hacia adentro de la T.R. El dimetro interior del collar flotador esta reducido con cemento, plastico , u otro material que se pueda perforar para que sirva de asiento a los tapones de cementacion.

En muchos casos el extremo inferior de la T.R. se coloca tan cerca del intervalo productor que una parte del cemento que se deja en la T.R. se tiene que reperforar. Un perforador experimentado puede determinar si el cemento ha fraguado correctamnente por la forma enque se le perfora.Tambien en muchos casos, el pozo puede profundizarse, por lo que cualquier equipo especial usado para la cementacion, debe ser fcilmente reprforable.Por esta razon la construccin interna de todos los collares de flotacin y zapatas guia, debera contener material que se pueda perforar con facilidad usando los trepanos de perforacin convencionales. Un tramo flotador es un tramo normal de la tubera de revestimiento usada que se deja vacio.8.-CEMENTACION POR ETAPAS Y PREFLUJOS

En algunos pozos se tienen que colocar grandes columnas de cemento en el espacio anular detrs de la T.R.. Las presiones excesivas que se requieren para colocar estas grandes columnas de lechada pueden originar la perdida de fluidos en las formaciones no consolidadas, o la lechada de cemento en su recorrido de larga distancia puede contaminarse. Para eliminar estas posibilidades se ha fabricado equipo para la cementacion por etapas .

En esta tcnica la cantidad desada de lechada se coloca en la forma usual en el fondo de la T.R. Entonces con el uso de un tapon separador y un collar de cementacion por etapas como se muestra en la figura (3-4) la lechada de cemento se desvia a traves de agujeros del collar de cementacion por etapas y hacia fuera en el espacio anular, con lo que no tiene que pasar por la parte inferior de la tubera de cementacion, en la cual ya se ha colocado la lechada. Tambien se pueden cementar varias zonas aisladas en una sola operacion, colocando los tapones de separacin y los collares de cementacion por etapas en los lugares deseados.

CALCULO DE VOLUMEN DE LECHADA

Debido a las irregularidades en el dimetro del agujero as como que las formaciones atravesadas , pueden tener cavernas o estar fracturadas, es necesario antes de hacer dicho calculo tomar el registro de calibracin, por medio del cual se puede obtener datos de las variaciones de dimetro, dentro del agujero.

Con la ayuda del registro de calibracin, as como el de resistividades, se puede conocer el dimetro efectivo y la altura a cubrir con cemento, para aislar las formaciones de importancia.

Es necesario para l calculo, conocer la relacin agua cemento, as como el peso especifico del cemento y por consiguente de la lechada que se desea obtener.

Obtenidos los datos que nos proporcionan los registros se procede al calculo en la forma siguiente:

dc = Peso especifico del cemento = 3,15 Klg/lt.

Pc = peso de un saco de cemento = 50 kgs.

Vc = volumen absoluto del cemento = Pc/dc

= 50/3,15 = 15,87 lts.

Suponiendo que al cemento se le agrega el 40 % de agua en peso se tiene:

Pa = peso del agua = 50 x = 0,40 = 20 Klgs.

Por lo que:

Va = volumen de agua que se aadira = Pa/da = 20/1 = 20lts.

V1 = volumen de lechada por saco de cemento = 15,87 + 20 = 35,87 lts.d1 = peso especifico de la lechada = Pc + Pa/ V1 = 50 + 20 /35,87 = 1,95 Klgs./lt.

Vea = Volumen total en el espcio anular = (V1-V2)H en donde

V1 = Capacidad del agujero el lts./m.

V2 = Volumen que desplaza la T.R. lts./m.

H = altura a la que se desea suba el cemento en el espacio anular ( en m.)

|No de sacos = Vea / V1 = ( V1 V2 ) H /V1

A el numero de sacos necesarios para la cementacion se agrega el 25%, debido a las irregularidades en el dimetro del agujero, por lo que el numero de sacos necesarios sern:

No de sacos = (V1 V2)H /V1 + 0,25 (V1 V2 )H / V1.

Cuando se usan aditivos en el cemento se procede al calculo en la forma siguiente:

dc = peso especifico del cemento

Pc = peso de un saco de cemento = 50 Klgs.

Vc = Volumen absoluto de cemento = Pc/dc = 50 / 3,15 = 15,87 lts.

Suponiendo que al cemento se le agrega el 78% de agua en peso 25% de ceniza volcnica en peso y 4% de bentonita en peso, se tiene:

Pa = peso del agua = 50 x 0,78 = 39 klgs.

Por lo que :

Va = Volumen de agua que se aadira = Pa/da

= 39/1 = 39 lts. ( volumen absoluto)

Pcz = peso de la ceniza volcnica = 50 x = 0,25 = 12,5 Klgs. Por lo que:

Vcz = Volumen absoluto de la ceniza= Pcz / dcz = 12,5/2,26 = 5,53 lts.

Pb = peso de la bentonita = 50 x 0,04 = 2 klgs.

Por lo que :

Vb = volumen absoluto de la bentonita = Pb/db

= 2/2,30 = 0,87 lts.

Luego el volumen total de lechada por saco de cemento sera:

V1 = 15,87 + 39,0 + 5,53 + 0,87 += 61,27 lts.

D1 = peso especifico de la lechada = Pc + Pa +Pcz + Pb/ Vc + Va + Vb =

50,00+39,00+12,50+2,00/61,27 = 103,50 / 61,27 = 1,69 klg. / lt.

Vea = volumen total en el espacio anular = (V1 V2 ) H

En donde:

V1 = capacidad del agujero en lts./m

V2 = Volunen que desplaza la T.R. lts./m.

H = altura a la que se desea suba el cemento en el espacio anular ( en m)

No de sacos = Vea/ V1 = (V1-V2 ) H / 61,27

A el numero de sacos necesarios para la cementacion se le agrega el 25% debido a las irregularidades en el dimetro del agujero, por lo que el numero de sacos necesarios seran :

No de sacos = (V1-V2)H/61,27 + 0,25 (V1 V2 )H / 61,27

o de sacos = 1,25 x (V1-V2 )H /61,27

WORK PAPER No 31.- Cuales son las finalidades basicas de una cementacion Primaria 2.- Cuales son los factores que afectan una cementacion primaria3.- A que se denomina movimiento reciprocante, cuando se realiza una cementacion primaria.4.- Explique en forma resumioda un diseo de cementacion porimaria.5.- Calcular caudal de bombeo para turbulencia en la lechada aplicando formulas de fluidos pseudoplasticos, perdida de carga por friccion en el anillo y caeria, potencia hidraulica para compensar las perdidas por friccion en caeriaCondiciones del pozo.- Tamaop del pozo 10 plgds., tamao de la caeria 7 plgds, 35 lbrs/pie , profundidad del pozo 5.000 pies, lechada de cemento cemento puro, clase A API.


WORK PAPER # 4


TITULO: Cermentacion de Liners

PERIODO DE EVALUACIN: Segundo Parcial

PLAN DE ASIGNATURA CEMENTACION PETROLERA

CARRERA DE INGENIERIA PETROLERA

CAPITULO IV CEMENTACION DE LINERS

4.1- DISEO DE LA CEMENTACION

En la actualidad debido a la alta profundidad de los pozos, es considerablemente ms econmico, y algunas veces necesario, el uso del Liner en lugar de revestimientos que vayan hasta la superficie. Esto representa un ahorro en el rango de 8.000 a 10.000 pies de tubera de 7 pulgs. Y permite adems el diseo de sartas de tubera de produccin duales o de 3.5 pulgs.

Los problemas de diseo de un material cementante para la aplicacin de un pozo especifico son:

Escoger una mezcla de cemento econmica que pueda ser colocado bajo las condiciones del pozo y tener que mantener las propiedades necesarias para aislar zonas y servir de soporte y proteccin del liner a cementarse.

Cada pozo tiene caractersticas bsicas que deben ser cuidadosamente revisadas para determinar las propiedades de la lechada de cemento.

Muchos aditivos pueden ser usados para alcanzar diferentes propiedades requeridas por las lechadas de cemento, los mismos que se encuentran disponibles hasta temperaturas sobre los 400 oF y presiones mayores de 30.000 psi.

Los factores a tomarse en cuenta para mantener el balance apropiado de las propiedades de la lechada son:

TIEMPO DE BOMBEABILIDAD

El tiempo de bombeabilidad recomendado es el estimado del tiempo de duracin del trabaajo mas una hora de seguridad. Los retardadores son necesarios y disponibles para temperaturas altas, por lo que es importante escoger un aditivo retardador adecuado para el rango de temperatura.

DENSIDAD DE LAS LECHADAS

La densidad de la lechada debe ser lo suficientemente como para controlar las presiones de las formaciones permeables , pero no debe exceder las presiones a las cuales se podra fracturar zonas debiles. Normalmente se usan densidades entre 15,4 16 LPG, debiendo ejercer un cuidadoso control de los slidos y de la viscosidad.

RESISTENCIA AL FRAGUADO

La resistencia al fraguado esta monitoreado por el esfuerzo a la compresin. La ultima resistencia al frage del cemento es una funcin de la relacin de agua.

Cuando se quiere tener un cemento como llenador, una resistencia satisfactoria es de 200 a 500 psi.

Otro problema comn en cementacion de liners es la temperatura alta mayor a 200 oF

Donde el cemento manifiesta retrogresion en la resistencia a la compresin, y tambin incrementa a la permeabilidad, para prevenirlo se esta usando la silica fluor a temperaturas de fondo de 230 oF o por ensima de esta.

CONTROL DE FILTRADO

El control del filtrado es importante para prevenir dao a la formacin, reducir los taponamientos por formacin de costras de cemento formadas por perdidas de agua. Y .tambin para mantener la relacin de agua-cemento para el frage.

Para controlar se usan aditivos que son seleccionados de acuerdo a la temperatura. Los valores aceptables para cementar el liner es de 150-200 cc, bajo presin de 1.000 psi y una temperatura de 190 oF.

CONTROL DE VISCOSIDAD

El control de la viscosidad es necesario para el control de la gelacion del cemento. La eficiencia en el barrido. Presin de bombeo. Estado estatico y densidad de la mezcla de cemento son propiedades que podran variar por el control de viscosidad. Los reductores de friccin de cemento son usados para reducir la gelacion del cemento de baja relacin de agua.

PROPIEDADES ESPECIALES

Otras propiedades que podran tenerse en cuenta son el control de perdida de circulacin. Se usa aditivos granulares y lquidos, que en contacto con la sal muera, gelifican taponando las zonas de perdida. Debido a que las formaciones contienen generalmente gran variedad de arcillas, las cuales son muy sensibles al agua, es de relevante importancia usar estabilizadores de arcillas en las lechadas.

MEZCLA DE LECHADAS.-Es recomendable usar los recirculadores mezcladores de cemento con la finalidad de obtener mezclas homogneas.

La cantidad de aditivos que van en la lechada deben estar uniformenete mezclados cuando estan a temperaturas de fondo del pozo, dado que en ese lugar es donde daran las propiedades al cemento.

Normalmente las mezclas usadas en toda cementacion son:

PREFLUJOS

Se usa un lavador (flujo poco viscoso ), usualmente a base de agua que contiene tensoactivos y diluyentes de lodo. Su funcion es diluir y dispersar el lodo para que este sea lo suficientemente removido del pozo.Debe ser usado en condiciones de flujo turbulento.

Seguidamente se usan los espaciadores que son fluidos con viscosidad, densidad, y resistencia de gel controlados, para que formen un espaciador entre la lechada de cemento y el lodo de perforacin. Ayudan a la remocin de lodo de perforacin durante las operaciones de cementacion

MEZCLAS DE CEMENTO.

-

La primera mezcla de cemento puede ser de alta viscosidad y ademas de tener funcion llenadora, sirve tambien de lavado y desplazamiento del lodo, principalmente en las cavernas.

La segunda mezcla (principal ) es calculada para cubrir de 200 a 250 pes ensima de la formacin productiva superior, y normalmente es mas pesada que la primera mezcla.

CALCULO DE VOLUMEN DE CEMENTO

Correr en lo posible el registro caliper , si las condiciones del pozo lo permiten para determinar el dimetro del hueco.

Si la cementacion del liner se va efectuar por el mtodo de una etapa, se debe adicionar al volumen calculado a partir del caliper un 30 % de exceso. Si el volumen fuera calculado con la medida del trepano utilizado para la perforacin del pozo, un exceso del 40 % debe ser considerado. Cabe recalcar que un exceso de cemento en el tope del LINER ayuda a conseguir un buen cemento en ese lugar, debido a que la parte perforada sacada fuera del pozo es lo contaminado-3 DESCRIPCION OPERATIVA DE LA CEMENTACIONPROCEDIMIENTO PARA CORRER EL LINER

1.- El colgador de liner (ver fig-4 ) debe armarse con anticipacin incluyendo un pup jointde tubera de 4,5 Pulg. En el tope de la herramienta para centar el LINER (setting Tool ), y facilitar el manipuleo en el equipo.

2.-Antes de bajar el liner es necesario armar y ajustar el colgador y todo el equipo asociado.

3.- Luego de armar el colgador se procedera a bajar el Liner, teniendo en cuenta lo siguiente

:

- Instalar el zapato flotador en el primer tubo.

Instalar el collar flotador un tubo arriba, instalar el catcher sub sobre el collar flotador.

instalartalar el collar de asiento ( landing collar) tres tubos ensima del zapato.

4.- Instalar centralizadores estndar y rigidos, de acuerdo a lo especificado en el programa.

5.- Despus de pasar el zapato de 9 5/8 Pulg.bajar el liner a 1,5 pies/seg. ( 30 segundos por tubo ) para reducir el efecto piston sobre la formacin.

6.-Circular a travez del Liner despus de instalar el collar de asiento, llenando con lodo cada tubo llenando con lodo cada tubo hasta que baje libremente, entoncer llenar cada 10 tubos.

7.- Instalar el colgador de liner en el ultimo tubo. Llenar el Liner completamente con lodo antes de instalar el colgador , llenar el liner completamente con lodo antes de instalar el colgador. Tener cuidado de no rotar el colgador para no desenroscar la tuerca de rosca izquierda.

8.-Verificar y registrar el peso del liner(hacia arriba y hacia abajo) cuando se enrrosque la primera barra de tubos.

9.-Continuar bajando la tubera deperforacion y romper la circulacin a la altura de la caera de 9 5/8 plg. No exceder de 800 psi.

10.- Antes de ajustar el ultimo tubo, instalar en este la cabeza de cementacion y por lo menos 20 pies de tubera flexible de 2 pulg. ( chiksan) Es muy importante reducir al minimo el tiempo empleado para instalar la cabeza de cementar y establecer circulacin.

11.- Luego de establecer circulacin, circular a una rata baja hasta que el Bottoms up) inicial se encuentre dentro de los revestimientos 9 5/8 pulg , a fn de prevenir taponamientos con los cortes o detritos cuando pasen del hueco ( +- 11 a 18 pulg. ) del revestimiento de 9 5/8 pilg. Luego incrementar la rata hasta 120 pies /minuto de velocidad anular alrededor del liner con crculacion para dejar la cabeza de cemento a +- 10 pies sobre la mesa rotaria.Esto facilitara el manipuleo de las vlvulas de la cabeza al colocar y soltar el tapon de 4 pulg. (dark plug ).

12.- Cuando el fondo del hueco este limpio , parar la circulacin, deserroscar la cabeza, soltar la bola, lanzar pin de seguridad, cerrar la vlvula superior y colocar el tapon de 4 pulg. (Dark plug ).

13.- Circular a una rata baja hasta que la bola asiente ( +- 20-25 minutos ). Presurizar hasta 1.000 psi y mantener por +- 3 minutos para verificar alguna fuga en el liner. Si por alguna razon la bola no asienta , y no es posible presurizar, circular con todas las bombas de lodo e incrementar la presion hasta 2.000 2.5000 psi, para sentar el liner.

14.-Luego de sentar el colgador, sentar un poco de peso para asegurar que el liner este colgado. Levantar la sarta hasta el punto de peso neutral al tope del liner y rotar suavemente a la derecha, observando el torque, luego de rotar mas o menos 20 vueltas, si la mesa no regresa mas de tres o cuatro vueltas, la herramienta de sentado esta libre.. Si el colgador de liner no sentara hidrulicamente, sentar el liner en el fondo, descargar la herramienta de sentado y cementar( si no hay circulacin, es necesari perforar 1 o 2 pies con 4 tiros/ pie).

15.- Sentar 20.000-30.000 lbs. de peso de la sarta, dependiendo del drag (arrastre) para contrarrestar el efecto de la contrapresion durante la cementacion.

16.- Calcular cada bajada de sarta basada en la longitud actual del liner 7 pulg. Y de tubera de perforar de 4 pulg. Considerando las siguientes cargas mximas:

MIN. REND. LBS.

MAX.REND. CARGA

4 pulg. 16,6 lbs/pie grado E 330.000

260.000

4 pulg. 16,6 lbs/pie grado X-95 418.000

330.000

4 pulg. 16,6 lbs/pie grado s-135 595.000

468.000

Ejemplo: PESO EN.

MAX.TENS. CARGA SOBRETEN.

LODO 11 LPG RECOM- GANCHO overpull

Est.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

3025 pies liner 7 pulg 73000

39000073000

317000

5431 pies 4 pulg. E 75000

260000148000112000 *

2100 pies 41/2 Pulg. X-95 29000

330000177000153000

1448 pies 41/2 pulg. S-135 20000

468000197000271000

* Esto Significa que se puede templar hasta 112000 lbs. sobre el peso de la sarta, cuando se trabaja sobre lodo y el liner esta en el fondo.

4.1.1 PROCEDIMIENTO DE CEMENTACION.-

1.-Chequear el agua de mezcla para estar seguro de que es la misma usada en las pruebas de laboratorio-

2.-Montar tanques separados para los preflujos , teniendo en cuenta que estos fluidos no estan aereados, esto distorsionaria la medida del volumen del desplazamiento.

3.- Verificar el estado de las vlvulas, bombas e indicadores de presion antes de cementar.

4.-Usar la unidad de cementacion para desplazar, pero si por alguna razon se usan las bombas del equipo, instalar tapones ciegos en lugar de las valvulas de seguridad durante el desplazamiento

5.- Bombear el lavador y espaciador a la cabeza de la primera mezcla del cemento.

6.- Mezclar y bombear el cemento. Un programa para el rata de bombeo durante la cementacion debe ser seguido de acuerdo a lo siguiente:

6.1.- Establecer circulacin y bombear los preflujos a la misma rata equivalente con que se circulo el lodo de perforacin.

6.2.-Mezclar y bombear el cemento a una rata suficiente para mantener una presion positiva minima previamente.

6.3.-Cuando el cemento esta en el anular, reduzca la rata de bombeo para no exceder la presion de fracturamiento en el fondo del pozo como previamente debe haber sido calculado de los datos hidraulicos.

6.4.- Ajustar la rata de bombeo para compensar la presion mecanica disponible.

La velocidad anular controla la eficiencia de barrido y la friccion anular.

7.- Soltar y desplazar el tapon de 4 pulg. De la tubera de perforar.

7.1.- Bombear a una rata suficientemente alta para dar flujo turbulento, esto sin exceder el 80% de la presion de rotura de la formacin.

7.3.-Reducir la rata de bombeo cuando el tapon de 4 pulg. Se acerca al fondo de la tubera de perforar y otra ves cuando el tapon de 7 pulg se acerca al collar de asiento.

7.4.- Un incremento de prsion de varios cientos de psi se observaran cuando el tapon de 4 pulg. Llegue al de 7 pulg.

Y se rompan los tornillos de rotura ( shear pin )

7.5.-Dejar algo de cemento en las linea para bombearlo despus de soltar el tapon de 4 pulg. Esto evitara su rotacion y facilitara su perforacin.

7.6.- Reducir la presion en los ultimos 18 barriles, de desplazamiento para permitir al tapon sentar suavemente. Presurizae 1000 psi sobre la prsion de desplazamiento y mantener por 5 minutos. Entonces descargar y verificar el equipo flotador.

7.7.- Si el equipo flotador no funciona, levantar un tubo y dejar que el cemento se iqualice.

7.8.- Si el equipo flotador funciona, descargar la presion y levantar hasta el tope del liner y reversar la capacidad de la tubera de perforacin mas 25% para asegurar que

no quede cemento en su interior. Mantener la presion de reversa en 500 psi.. o menos sacar el exceso de tubera de perforacin.

7.9.- No sobredesplazar por ninguna razon , si el tapon de 7 pulg. No sentara . Es mas facil perforar cemento en el interior del liner que reparar una cementacion por sobredesplazamiento.

7.10.- Si por alguna razon creemos que se ha dejado excesivo cemento en el interior del liner, perforarlo a las 14 horas despus de la cementacion.

7.11.-Si la cementacion fue normal, proceder a probar el tope del Liner y dependiendo del metodo usado, proceder a hacer el s queeze planeado, o se daria por terminada la operacin de cementacion de liner.

4.4 HERRAMIENTAS A USAR EN LA CEMENTACION DEL LINER4.4.1. Accesorios para el liner Los colgadores de liner consisten de cuatro piezas:

1.- Colgador ( liner hanger), que soporta el liner despus de sentarlo y puede ser hidrulico o mecanico.

El hidraukico se sienta presurizando el interior del Liner a +- 1250 psi, y es el mas recomendable en pozos dirigidos.

El mecnico se sienta con rotacin y es usado para pozos verticales.

2.-Tubo pulido ( polished bore receptacle ) se instala inmediatamente ensima del colgador, y su finalidad es ejercer el sello con la herramienta del sentado.

3.- Camisa ( Tie back setting sleeve ) se instala inmediatamente ensima del colgador y tiene dos finalidades:

sostiene el peso del liner ya que en su interior va enroscado la herramienta de sentado.

Tiene un dimetro interior mayor que permite bajar revestimiento de 7 pulg. Y recuperar el liner hasta una profundidad superior o hasta superficie, cuando se presenta un problema en los revestimientos intermedios de 9 5/8 pulg.

4.-Herramienta de sentado (liner setting tool)

Es una pieza recuperable en la que va enroscado el liner. Comunica el liner a la tubera de perforar, sostiene el tapon de 7 pulg. Y en el caso de usar empaques o colgador mecanico, sirve para aplicar la rotacin respectiva.-

4.1.1 COLGADOR DE CAERIA

Existen dos tipos de colgadores de LINER: 1.- Colgador de liner hidrulico 2.- Colgador de liner mecanico ambos son similares solamente difieren por su forma operativa el uno es hidrulico y el otro mecanico.

COLGADOR DE CAERIA MECANICO

APLICACIN

Los colgadores de liners sirven para suspender la caera hasta el fondo del pozo en tensin y anclarlo en la parte ms baja del casing superior existente.

BENEFICIOS.-

1.-Ayuda la centralizacin para un mejor trabajo de cementacion

2.- evita el pandeo en la caera colgada

3.-Facilita la instalacin de las herramientas de produccin.

El factor econmico es de suma importancia, porque permite ahorrar cantidades importantes de caera.

VENTAJAS.-Simplicidad en el sistema de fijacin.

Cono con multiples ranuras, que asegura una mayor area de pasaje.

Todas las mordazas actuan a la vez, provocando una distribucin de fuerzas uniforme sobre el cono y el casing.

La camisa de extensin permite la posibilidad en el futuro de extender o completar la entubacion, desde el colgador hasta la superficie.

El empaquetador tiene en su interior una zona pulida que cumple la funcin de camisa de extensin.

Colocando elementos diferenciales o flotadores se tienen 4 sistemas de cierre y un quinto con los sellos del tapn de desplazamiento y dardo.

CARACTERSTICAS

Construidos de aceros aleados de alta resistencia (grados N-80 P-110)

Empaquetador con anillos separadores de cobre y aro de plomo .

Mordazas con inserto de carburo de tungsteno.

Todos los elementos que se deban reperforar son construidos de aleaciones ligeras, de fcil rotacin con trepano o fresa.

WORK PAPER N 41. Por qu motivo fundamental se baja liner

2. Cul es el procedimiento para bajar y cementar liner?

3. Calcular caudales y perdidads de friccion en la cementacion de un pozo en campo la pea.

4.Cuantas clases de colgador de caeria conoce?


WORK PAPER # 5


TITULO: Espaciadores y colchones lavadores

PERIODO DE EVALUACIN: segundo parcial

PLAN DE ASIGNATURA: CEMENTACION PETROLERA


CAPITULO 5 ESPACIADORES-COLCHONES LAVADORES

Se colocan delante de la lechada de cemento generalmente en las cementaciones primarias, intermedias y de aislamiento con la finalidad de eliminar el revoque dejado por la inyeccin sobre las paredes del pozo. Tambin se puede usar en las cementaciones a presin para limpiar el punzado.

Consisten en su generalidad en un cido, un dispersante (surfactante) y agua

El cido deshidrata la arcilla bentonitica facilitando la desintegracin del revoque de bentonita. El dispersante mantiene las partculas en suspensin en el seno acuoso, facilitando su remocin.

5.1.- Concepto y definicion.-

definicin .-Los colchones lavadores son fluidos diseados para lavar y diluir el lodo de perforacin en un pozo para acondicionarlo de manera de incrementar la eficiencia de la cementacion.

Los LAVADORES son fluidos poco viscosos, usualmente base de agua, conteniendo tenso activos y diluyentes de barro. Estn diseados para diluir y dispersar el barro para que este sea eficientemente removido del pozo. Hay lavadores que pueden ser utilizados en barros base agua y barros base aceite. Dado que estos lavadores tienden a diluir y dispersar las partculas de barro, debern ser usados en condiciones de flujo turbulento.

LOS ESPACIADORES

Definicin.- Es un fluido diseado para separar el lodo de perforacin de la lechada de cemento.

Son fluidos con viscosidad, densidad y resistencia de gel controladas, para que formen un espaciador entre la lechada de cemento y el barro de perforacin. Los espaciadores ayudan a la remocin del barro de perforacin durante las operaciones de cementacion.

Hay dos tipos de sistemas de espaciadores:

Uno para flujo turbulento y otro para flujo lento sloflo. Ambos producen un efecto de pistn en el desplazamiento del fluido de perforacin al frente de cemento

Una buena cementacion depende de la eliminacin de todo el barro de perforacin antes del desplazamiento de la lechada de cemento, para permitir que la masa slida de cemento contacte la tubera y las paredes de la formacin. Hay muchas combinaciones de barro de perforacin y de lechadas de cemento que son incompatibles. Esto podra resultar en un aumento o disminucin de tiempo de frage, reduccin de la resistencia a la compresin del cemento o la formacin de una masa extremadamente viscosa en la interfase Barro-cemento.

Las lechadas de cemento tienen tendencia a canalizar a traves de esa masa viscosa, dejando porciones de barro gelificado y lechada de cemento adheridos a la tubera y a las paredes del pozo. Este material no desarrolla propiedades de resistencia y en consecuencia se produce comunicacin entre zonas.

La gelificacion de la interfase barro-cemento tambin es causa de la alta presin por friccin, desarrollada durante el desplazamiento del barro de perforacin, por la lechada de cemento. Esta friccin puede producir perdida de circulacin de retorno por fractura de formacin de baja resistencia.

Un mejor propsito de cementacion es aislar las zonas productoras de otras formaciones. Si la buena remocin de los fluidos de perforacin no es obtenida, las zonas no quedaran aisladas y los tratamientos de estimulacin pueden ir solo parcialmente hacia donde se deseaba, los mejores resultados de estimulacin, pueden ser obtenidos usando espaciadores o lavadores para remover los barros eficientemente.

5.2.- Diseo.-

5.2.1.- Lavadores qumicos

Su funcin primaria es diluir el barro para que no se produzca la floculacion o gelificacion del cemento con el.

Los lavadores sirven como amortiguadores entre barro y el cemento para evitar la gelificacion del barro.

Los lavadores tambin auxilian en la remocin de la costra del barro del revestidor y de su formacin, para permitir una mejor adherencia del cemento.

Los lavadores qumicos, debern ser compatibles con el barro de perforacin, para permitir una mejor adherencia del cemento.

Los lavadores qumicos, debern ser compatibles con el barro de perforacin y con la lechada de cemento.

5.2.2.- Espaciadores.-

Son frecuentemente usados en la sustitucin de los lavadores qumicos, ejemplo cuando se programan bajos regmenes de desplazamiento, cuando fueron usados barros de alta densidad y viscosidad, o cuando los lavadores pueden causar una reduccin de presin hidrosttica en la formacin.

Problemas potenciales de perdida de circulacin o perdida por filtrado, indican la necesidad de uso de espaciadores en sustitucin de lavadores qumicos convencionales.

5.3 Reologa

El espaciador debe ser compatible con el barro de perforacin y con la lechada de cemento.

La densidad y las propiedades reologicas de un espaciador son calculadas de modo que este actue como un pistn forzando a su paso el desplazamiento de todo el barro de circulacin y permitiendo que la lechada de cemento se desplace por atrs, llenando totalmente el espacio anular.

Cuando sea posible los espaciadores debern ser diseados para ser bombeados en flujo turbulento. La turbulencia induce velocidad que resultan en mejor remocin del barro. El flujo turbulento tiene un perfil de velocidad aplastado a traves del area de flujo, resultando en una fuerza de desplazamiento mas uniforme contra el barro en el revestidor y en el espacio anular. Cuando no es posible obtener flujo turbulento de una lechada de cemento deber ser usado flujo lento sloflo que es un servicio de dowell combinando flujo tapn, diferencia de densidades y diferencia de resistencia de gel.

El espaciador 3000 y espaciador 3001 son diseados para ser bombeados en flujo turbulento.

El espaciador 1000 y 1001 estn diseados para bombearse en sloflo, flujo lento.

5.4 Tiempo de contacto.-

El tiempo de contacto en los colchones lavadores y espaciadores es el tiempo de contacto que permanece una partcula de lavador o colchn en contacto con las zonas de limpieza formados por la costra del fluido de perforacin, considerando un tiempo mnimo de contacto de 10 minutos recomendado para espaciadores 3000 y 3001 de desplazamiento del colchn o lavador a flujo turbulento o tapn.

El volumen de colchon lavador mas lechada removedora se puede calcular con la formula :

VCL = T X Qc donde:

Vcl = volumnen de colchon lavador mas espaciador en Barriles.

T = tiempo de contacto del colchon en minutos

Qc = Caudal critico en BPM.

WORK PAPER # 51.- Defina que son los colchones lavadores y espaciadores 2.- Como se calcula el volumen de colchones en una cementacion escriba la formula


WORK PAPER # 6


TITULO: Cementaciones forzadas

PERIODO DE EVALUACIN: segundo parcial

PLAN DE ASIGNATURA CENTACION PETROLERA


CAPITULO 6 CEMENTACIONES FORZADAS.-

Introduccin.-

Cementacion forzada es el termino que se utiliza comnmente para describir cualquier forma de reparacin con cemento, o en cualquier trabajo en el cual el cemento no puede ser circulado hacia la posicin deseada, sino que tenga que ser bombeado hacia el sitio sin obtener retorno.

Frecuentemente se presentan problemas para precisar en donde se debe colocar la lechada de cemento, y como se debe hacer. Hay confusin para determinar los objetivos que conlleven al logro de un trabajo efectivo. El xito del mismo se mide muchas veces por la presin alcanzada y por el volumen de la lechada que fue bombeada, sin tomar en cuenta otros parmetros ms importantes. Esto implica que un trabajo de cementacion forzada aparentemente efectivo, fracasa cuando se perfora para retirar el exceso de cemento y se prueba el trabajo.Estos conceptos herrados perduran ya que la cementacion forzada se desarrollo como un arte impredecible en tiempos enque haba muy poco conocimiento de la mecnica de fractura y superposicin de la torta de una lechada de cemento presurzala contra un medio permeable.

Actualmente conocemos los procesos involucrados en un trabajo de cementacion forzada y podemos por tanto disear y efectuar trabajos con un alto ndice de xito

6.1 PROCESO DE LA CEMENTACION FORZADA

Limpieza de punzados-

El primer paso para lograr una colocacin correcta de una buena adherencia del cemento a la formacin,el cemento existente y, la caera, es asegurarse que los punzados estn destapados y limpios.

Si un pozo fue punzado en lodo o si los punzados estuvieron en algn momento en contacto con el lodo, podra quedar restos de la torta o de lodo mismo con contaminacin o taparan los punzados.En pozos viejos el taponado de los punzado pudieran ser causados por superposicin de escamas, la deposicin de productos corrosivos causados por agua de la formacin o por depsitos de parafina

Hay varias maneras de limpiar, punzados, por ejemplo mediante una remocin repentina de la presin de la presin hidrosttica en el pozo o por un chorro a presin abrasivo. Pero el mejor mtodo es mediante la acidificacin matricial. Una formula cido-surfactante disolver o dispersara la mayora de slidos y lodos presente.

Prueba de inyeccin fluidos de inyeccin.-

Antes de que pueda hacerse cualquier intento de cementacion forzada , una prueba de inyeccin debe hacerse a fin de comprobar que la inyeccin dentro los punzados puedan

Efectuarse sin fracturar la formacin.

Es importante que cualquier fluido, inyectado hacia dentro de una formacin productora no cause dao. El fluido que se filtra fuera de la lechada de cemento puede causar dao a la formacin. Desafortunadamente, no es posible agregarle nada a la lechada de cemento para prevenir el dao, pero la adicin de sal podra ayudar a prevenir este.Las lechadas de cemento son sistemas de slidos suspendidos. Los estabilizadores de arcillas trabajan mediante la floculacin o causando que las partculas de arcillas se peguen entre si, por lo tanto la aadidura de estabilizadores de arcilla a las lechadas de cemento, flocuraran. Se gelificaran o de cualquier forma daaran la lechada.Los filtrados de los cementos saturados de sal directamente no causaran dao, sin embargo si el agua fresca o una sal muera de baja salinidad se da, entonces podra resultar el dao.

Pruebas de inyeccin.

Deseamos probar que el agua si puede ser inyectada dentro de la formacin a una presin menor a la presin de fracturamiento. Los resultados de la prueba de inyectivdad, nos proporcionaran una orientacin sobre la permeabilidad de la formacin, y taponado del punzado, la calidad del cemento primario y las fracturas naturales de la roca de la formacin.

En muy importante en la practica la s pruebas de inyectividad antes de efectuer la cementacion forzada, una formula aproximada y emprica para calcular el numero de sacos de cemento, utilizada por las empresas de servivios es como sigue:

No se sacos = 112000xDi / Pi

Qi = B.P.M. caudad de inyeccion inicial

Pi = Presion de inyeccin

EJEMPLO

Se tiene BPM, con una presion de inyeccin de 700 PSI para el campo la pea poszo LP-52

No de sacos = 112.000 x Qi / Pi = 112.000 x 0,25 / 700 = 40 scs. En general se basa en los datos que da la experiencia para cada campo, una cantidad abultada no es recomendable, porque puede queadar el cemento con la tubera llena de cemento fraguado.

6.2 TECNICAS DE CEMENTACION FORZADA

Generalidades

La cementacion a presion es el tipo mas comun de cementacion correctiva. El proceso involucra la aplicacin de fuerzas hidrulicas para forzar la lechada de cemento dentro de la formacin, ya sea a pozo abierto o a traves de punzados en la caera. Los casos mas comunes de aplicacin son:

Alta relacion gas petroleo Cuando una zona petrolfera puede ser aislada de otra zona adyacente gasifera, se puede mejorar la relacion gas-petroleo ayudando asi al incremento de produccin de petroleo.

Excesiva agua: Las arenas acuferas vecinas ala zona petrolfera pueden ser eliminadas mediante una cementacion a presion . Tambien la relacion agua petroleo puede modificarse dentro una misma formacin arenosa mediante la aolicacion de este metodo correctivo.

Reparacin de perdidas en caeras de entubacion: Estas perdidas pueden ser reparadas a traves de las mismas lechadas de cemento.

Zonas de perdidas Zonas de baja presion que admten petroleo, gas, o fluido de nyeccion pueden ser cerrados forzando lechada de cemento.Canalizaciones.-Canalizaciones o anillos deficientes detrs de la caera de revestimiento tambien pueden ser separadas mediante las cementaciones a presion.

Anillo aislador o cementacion a presion para produccin : Se puede dar una proteccin a la migracin de fluidos dentro de una zona productiva, punzando debajo de las zonas y cementando a presion.

Abandono de zonas productivas o depletadas: Se emplea esta tcnica para sellar punzados de zonas improductivas o depletadas.

WORK PAPER N 61.Defina que es una cemmentacion forzada y cuando se realiza 2.-Cuantas tecnicas de cementacion forzada existen 3.- Describa un diseo de cementacion forzada


WORK PAPER # 7

UNIDAD O TEMA:

TITULO: Cementacion de pozos gasiferos

PERIODO DE EVALUACIN: Examen Final

INTRODUCCION

El problema de la canalizacin de gas a travs de la columna de cemento despus del desplazamiento de la lechada, es un problema comn en los pozos petroleros. lo expresado significa que es una cuestin peligrosa siendo su manifestacin mas dramtica, un descontrol en el pozo que puede significar importantes prdidas econmicas y lo que es peor, puede afectar la seguridad de las personas. Puede producir solamente en su manifestacin mas leve, costos adicionales al pozo por causa de necesitar cementaciones correctivas para su buena y segura completacion y en algunos casos se har imposible la ejecucin de tratamientos de estimulacin que pueden ser el nico medio para que el pozo en cuestin sea productivo y por lo tanto econmicamente rentable

Lo anteriormente expresado hace pensar en la urgente necesidad de contar con mtodo o tcnica capaz de solucionar el flujo de gas. Lo ms lamentable es, que la experiencia y la historia de este problema, indican que realmente es muy difcil lograrlo.

Todos los investigadores estn de acuerdo enque durante e inmediatamente despus de que el cemento ha sido colocado en el anular, es decir en los momentos enque este fluido , as se comporta como tal. Es decir que tiene la habilidad de transmitir presin hidrosttica. Como el diseo de la lechada contempla la necesidad de controlar una capa de alta presin, esta junto con los dems fluidos presentes en el pozo, tendrn la presin hidrosttica necesaria para no permitir el flujo de gas en el anular.

A medida que transcurre el tiempo, se ha comprobado que la presin hidrosttica del cemento va disminuyendo y cuando este valor es menor que de la formacin gasifera, el gas comienza a fluir en el anular, es decir, que el cemento en su proceso de frague va perdiendo la habilidad de transmitir presin hidrosttica. Por lo tanto es necesario estudiar al cemento en sus etapas posteriores, despus de haber sido desplazado. A las modificaciones qumicas y fsicas que se llevan a cabo durante el proceso de frage, se deber analizar el fenmeno que nos ocupa en este momento. Dirigida en este sentido, es la nueva tcnica propuesta y por este motivo, es que se tratara de dar una idea de los cambios que ocurre en la masa de cemento

7.1 PROPIEDADES DE LA LECHADA Y COMPORTAMIENTO DE LA LECHADA EN FUNCION A LA PRESION

Mecanismo de la canalizacin del gas.- A los efectos de tener una mejor comprensin

de las etapas por las que pasa el cemento , una vez colocado en el espacio anular hasta completar su fraguado, es que hemos dividido todo este proceso en tres partes:

El sistema que se establece esta lejos de ser esttico. Si bien el desplazamiento ha concluido, existe durante todo este periodo un intenso movimiento de fluidos. Primero ser a la deficiencia de presin hidrosttica, el filtrado de cemento que se mueve hacia la formacin y luego, si hay, flujo de gas, los fluidos de formacin ( gas ) hacia la masa de cemento

Obviamente todo esto ocurre en forma continua y sin pausa hasta que se establece un equilibrio, si hay control de gas.

El cemento inmediatamente despus de bombeado al pozo se comporta como un verdadero fluido, por lo tanto tiene la propiedad de trasmitir presin hidrosttica. Si esta es mayor que la presin de la formacin gasifera, por el momento no existir ningn problema de gas en el anular. Tambin es necesario considerar el movimiento de fluidos. En esta etapa ser el agua de mezcla que se filtra en la formacin.

Consideramos un punto en el cual el cemento comienza la reaccin qumica entre el cemento y el agua. No es un verdadero fluido pues se va convirtiendo en una masa pastosa que va perdiendo su habilidad de trasmitir presin hidrosttica. Se va formando una estructura porosa entre las partculas de cemento.

En este punto la presin hidrosttica inicial queda entranpada dentro de los espacios porales de la matrix del cemento. Todava no puede ingresar el gas pues esta presin de los poros es mayor que la de la formacin gasifera.

La perdida de fluido de la lechada, se hace mas lenta debido a que el agua de mezcla esta encerrada en la estructura porosa descrita. En este punto es absolutamente Aclarar o diferenciar los tipos de lechada en cuanto a sus propiedades de resistencia de gel.

Una lechada que sea dispersada, podr cumplir mejor lo que se dijo en, los anteriores prrafos.

Un sistema de cemento que desarrolle una alta resistencia de gel, siendo el caso mas extremo las llamadas lechadas tixotropicas, ser mas difcil que cumpla lo dicho anteriormente, pues por su propiedad autosoportante registra una drastica reduccin en su presin hidrosttica, permitiendo mas rpidamente el paso del gas. Por lo tanto estos sistemas deben ser evitados en los pozos con potenciales problemas.

El momento ms crtico se presenta cuando la presin en el anular vara en dos formas:

Cuando el cemento tiene su estructura, se auto soporta y sus partculas slidas

no contribuyen a transmitir presin hidrosttica

Se produce una contraccin interna, debido a la hidratacin dentro de la matrix del cemento, induciendo a una disminucin de la presin de los poros del cemento que no es balanceado por el agua de la mezcla, pues en este punto el agua intersticial del cemento, no es mvil, en esta etapa el cemento es un solido, pero sumamente dbil y poroso, su estructura es parecida a la piedra pmez, pero que es capaz de romperse al mas leve esfuerzo. La presin en los poros del cemento es baja y permite el ingreso de gas. Es altamente permeable y mes suficiente que se inicie el flujo para que se produzcan nuevos canales y penetre cada vez mas gas.. Este proceso de entrada ser mas grave cuanto mayor presin y caudal tenga la capa gasifera, pudiendo llegar en el caso mas extremo, a producir una irrupcin violenta de gas en la superficie a traves del espacio anular.

Otro problema que se produce es la hidratacin , la reduccin del volumen

syllabus de cementacion petrolera gestion i-2013-d[1]

Documents

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cementacion de pozos

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