cementación en dinámico para yacimientos de baja presión .pdf
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Carr. Nacajuca-Jalpa de Mendez Km. 0+800, Ej. Rivera Alta, C.P. 86220
Nacajuca, Tabasco. Tels. (914) 3372488, email: [email protected]
www.itchontalpa.edu.mx
DIRECCIN GENERAL DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICA Instituto Tecnolgico de la Chontalpa
Instituto Tecnolgico de la Chontalpa
INGENIERA PETROLERA
CEMENTACIN EN DINMICO
PARA YACIMIENTOS DE BAJA PRESIN
INFORME DE RESIDENCIA
Christian Jess De La O Uc 101160020
Nacajuca, Tabasco, Enero 22 de 2015
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Carr. Nacajuca-Jalpa de Mendez Km. 0+800, Ej. Rivera Alta, C.P. 86220
Nacajuca, Tabasco. Tels. (914) 3372488, email: [email protected]
www.itchontalpa.edu.mx
DIRECCIN GENERAL DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICA Instituto Tecnolgico de la Chontalpa
Instituto Tecnolgico de la Chontalpa
Carrera: Ing. Petrolera
Ttulo del proyecto:
Cementaciones En Dinmico Para Yacimiento De Baja Presin
Nombre del Alumno:
Christian Jess De La O Uc
No. de Control: 101160020
Periodo:
28 de agosto del 2014 a 22 de enero del 2015
_______________ _________________ Ing. Alonso Landero Ing. Agustn Gerardo De la cruz Jardinez Arciniega
Asesor interno Asesor Externo
Nacajuca, Tabasco, Enero 22 de 2015
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I
AGRADECIMIENTOS
A un paso de concluir una etapa ms en mi vida, la cual es una puerta abierta
hacia un nuevo camino lleno de retos y aventuras; quisiera agradecer y dedicar este
logro a tres personas maravillosas y que a donde sea que me dirija s que siempre me
acompaaran en mi corazn, en mis pensamientos y en cada una mis decisiones, ellos
son mis padres Mara rsula Almeida Mndez y Simn Garca Morales quienes me
brindaron su apoyo incondicional e impulsaron a nunca perder de vista mis sueos,
metas e ideales y a quienes les debo gran parte de lo que soy hoy en da, mi entraable
e inseparable amiga Denys Cristhell Peralta Castaeda quien ha sido, es y ser una
de mis principales fuentes de inspiracin y cuya amistad es uno de regalos ms bellos
con el que me han bendecido.
Por otro lado quiero agradecer a todos aquellos profesores que han compartido
conmigo un poco de sus conocimientos y experiencias, en especial agradezco al
Teacher Leonardo por ensearme a creer en m mismo, a nunca dejar de soar y a que
siempre hay un poco de razn en la locura, a los ingenieros Reynold, Lenin y Heredia
quienes han sido los mejores maestros que he tenido y quienes me inculcaron ese
amor por continuar superndome y aprendiendo da con da.
Agradezco tambin a la Universidad Politcnica del Golfo de Mxico por ser mi
casa formadora y por darme la oportunidad de estar entre sus filas, a la cual espero
poder representar dignamente y en un futuro prximo llenarle de muchas alegras.
Al Ing. Octavio Vera Custodio por ser mi Asesor Especialista y ofrecerme todo su
apoyo para la realizacin de este trabajo.
Al personal del Activo Integral Bellota-Jujo por todas sus atenciones y en
especial al Ing. Agustn Gerardo Jardnez Arciniega por permitirme integrarme a su
equipo de trabajo y al Ing. Paul del Valle por todo su apoyo y por cada uno de sus
consejos.
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II
A todos y cada uno de mis compaeros que me acompaaron a largo de esta
aventura y con los cuales viv experiencias maravillosas y a quienes agradezco cada
uno de los momentos que compartimos juntos.
Finalmente y no por ello menos importante quisiera agradecer a todas esas
buenas personas con las que me he topado en mi vida, las cuales afortunadamente han
sido muchas, lo que me hace tener esperanzas de pronto llegar a ser un pas con un
futuro mejor; a esas personas les digo GRACIAS y prometo hacer todo lo posible para
ser un ejemplo tal como ellos lo han sido para m.
Yesterday is history, tomorrow is a mystery, today is a gift, which is why we call it the present.
Bil Keane
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III
INDICE
AGRADECIMIENTOS ....................................................................................................... I
RESUMEN ..................................................................................................................... VI
ABSTRACT .................................................................................................................. VIII
INTRODUCCIN ............................................................................................................. 1
ANTECEDENTES ............................................................................................................ 4
OBJETIVOS ..................................................................................................................... 8
JUSTIFICACIN .............................................................................................................. 9
Capitulo 1: REVISIN DE LITERATURA Y CONCEPTOS BSICOS ...................... 10
1.1 Primeros trabajos de cementacin ................................................................... 10
1.2 Cemento .......................................................................................................... 11
1.2.1 Condiciones y propiedades requeridas ....................................................... 12
1.2.2 Tipos ASTM ................................................................................................ 13
1.2.3 Especificaciones API .................................................................................. 14
1.2.3.1 Clases y grados ................................................................................... 14
1.3 Cementacin .................................................................................................... 15
1.3.1 Operacin de cementacin ......................................................................... 16
1.3.2 Clasificacin de las cementaciones ............................................................ 19
1.3.2.1 Descripcin de la cementacin primaria .............................................. 19
1.3.2.1.1 Objetivos de las cementaciones primarias ...................................... 19
1.3.2.2 Descripcin de la cementacin forzada ............................................... 19
1.3.2.2.1 Objetivos de la cementacin forzada .............................................. 19
1.3.2.3 Descripcin de los tapones de cemento .............................................. 20
1.3.2.3.1 Objetivos de los tapones de cemento ............................................. 20
1.4 Revestimiento (Casing) .................................................................................... 20
1.4.1 Tuberas de revestimiento .......................................................................... 21
Capitulo 2: FACTORES DETERMINANTES EN LA CEMENTACIN ....................... 23
2.1 Problemas en la cementacin primaria ............................................................ 23
2.2 Factores importantes en el diseo de cementacin ......................................... 25
2.2.1 Gradiente de fractura .................................................................................. 26
2.2.2 Gradiente de poro ....................................................................................... 26
2.2.3 Densidad equivalente de circulacin (DEC) ............................................... 28
2.2.4 Efecto de cada libre ................................................................................... 29
2.2.5 Parmetros del pozo ................................................................................... 32
-
IV
2.2.5.1 Profundidad .......................................................................................... 32
2.2.5.2 Geometra del pozo .............................................................................. 33
2.2.5.3 Temperatura ......................................................................................... 33
2.2.5.4 Presiones de formacin ....................................................................... 35
2.2.5.5 Caractersticas de la formacin ............................................................ 35
Capitulo 3: TECNOLOGAS DISPONIBLES PARA LA CEMENTACIN EN ZONAS DEPRESIONADAS ........................................................................................................ 36
3.1 Tecnologas disponibles para la cementacin en zonas depresionadas.......... 36
3.1.1 Cementos espumados ................................................................................ 36
3.1.2 Cementos ultraligeros ................................................................................. 39
PARTICIPACIN DEL ALUMNO ................................................................................... 43
4.1 Objetivo de las cementaciones en dinmico .................................................... 43
4.2 Aplicacin prctica de Cementacin en Dinmico ........................................... 44
4.2.1 Antecedentes .............................................................................................. 44
4.2.2 Descripcin de la Etapa .............................................................................. 45
4.2.3 Recomendaciones de Diseo ..................................................................... 46
4.2.4 Informacin del Pozo .................................................................................. 48
4.2.4.1 Estado Mecnico programado y real .................................................... 49
4.2.4.2 Modelo Geomecnico y Ventana Operacional ..................................... 50
4.2.5 Resumen de Sistemas ................................................................................ 50
4.2.6 Diseo recomendado del Cemento ............................................................ 52
4.2.7 Tiempo Bombeable de Planta .................................................................... 52
4.2.8 Resultados del Simulador Opticem ......................................................... 53
4.2.8.1 Diagrama esquemtico de fluidos al final del trabajo. .......................... 53
4.2.8.2 Anlisis comparativo de presin de circulacin contra presiones de fractura y yacimiento. ........................................................................................... 54
4.2.8.3 Perfil de presiones en el pozo .............................................................. 55
4.2.8.4 Comparacin de gastos de entrada y salida. ....................................... 56
4.2.8.5 Presin de bombeo y en cabeza .......................................................... 57
4.2.8.6 Resumen .............................................................................................. 57
4.2.9 Recomendaciones Generales .................................................................... 58
4.2.10 Procedimiento operativo .......................................................................... 61
4.2.11 Cdula de Bombeo .................................................................................. 64
4.2.12 Comentarios ............................................................................................ 64
CONCLUSIONES ........................................................................................................... 69
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V
FUENTES DE CONSULTA ............................................................................................ 70
NOMENCLATURA ......................................................................................................... 71
ANEXOS ........................................................................................................................ 72
Anexo A ...................................................................................................................... 72
Anexo B ...................................................................................................................... 75
Anexo C ...................................................................................................................... 76
Anexo D ...................................................................................................................... 77
Anexo E ...................................................................................................................... 78
GLOSARIO ..................................................................................................................... 79
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VI
Cementacin en Dinmico para Yacimientos de Baja Presin
Instituto Tecnolgico La Chontalpa
Christian Jesus De La O Uc
Ingeniera Petrolera
RESUMEN
Conseguir un aislamiento total
entre las zonas productoras ha sido
siempre un reto mayor para los
especialistas en cementos. En algunas
reas esto es difcil de conseguir
particularmente en secciones superiores
del agujero. En cada pozo, la
optimizacin de la lechada de cemento
toma en cuenta las dificultades
presentadas por las formaciones,
condiciones del agujero y fluidos del
pozo, para producir un cemento fijo con
las propiedades mecnicas necesarias,
lo que es un asunto complejo.
El aislamiento exitoso a travs de
una formacin perforada es
extremadamente importante en la
prevencin de la migracin de gas y
fluido y en la limitacin de su impacto
ambiental. Un buen trabajo de
cementacin primaria puede prevenir la
mayora de estas situaciones y el
subsecuente trabajo remedial.
En los yacimientos de baja
presin, el reto es siempre encontrar un
balance aceptable entre las propiedades
de la lechada liquida para colocarla
exitosamente y establecer las
propiedades del cemento una vez que la
lechada este en su lugar.
A menudo en los yacimientos de
baja presin problemas con el balance
entre la presin de poro y fractura
pueden surgir incluso antes de que la
operacin de cementacin comience.
Niveles extremos de prdida de agua a
partir del fluido de perforacin o incluso
la prdida total del fluido de perforacin
puede ocurrir. Las tecnologas actuales
no pueden predecir y manejar estas
situaciones durante la perforacin. El
reconocimiento y tratamiento adecuado
de los cambios de presin pueden
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VII
minimizar dramticamente su impacto
sobre las operaciones de cementacin
primaria.
Por esa razn este proyecto
surge con el nico propsito de proveer
al ingeniero petrolero responsable del
proceso de cementacin con
informacin que le ayudar a juzgar los
mritos de las operaciones de
cementacin de Tuberas de
Revestimiento con lechadas de baja
densidad en yacimientos de baja
presin.
-
VIII
Cementacin en Dinmico para Yacimientos de Baja Presin
Universidad Politcnica del Golfo de Mxico
Luis ngel Mendoza Garca
Ingeniera Petrolera
ABSTRACT
Achieving full isolation between
producing zones has always been a
major challenge for cement technologist.
In some areas is particularly difficult to
achieve in tophole sections. In every
well, the optimization of cement slurry to
take account of the difficulties presented
by formations, borehole conditions and
wellbore fluids, and to produce a set
cement with the necessary mechanical
properties is a complex business.
The successful isolation of drilled
through formations is extremely
important in preventing the migration of
gas and fluid and limiting their
environmental impact. A good, primary
cement job could have prevented most
of these situations and the subsequent
remedial work.
In low-pressure reservoirs, the
challenge is always to find an
acceptable balance between the liquid
slurry properties necessary to place the
slurry successfully and the set cement
properties once the slurry is in place.
Often in low-pressure reservoir
cementing, problems with well balance
between pore and fracture pressures
arise even before the cementing
operations begin. Extreme levels of
water loss from the drilling fluid or even
the complete loss of the drilling fluid to
the formation can occur. Current
technologies cannot predict and manage
these situations during drilling. Proper
recognition and treatment of pressure
changes can dramatically minimize their
impact on primary cementing operations.
For that reason, this project arise
with the only one purpose of providing to
the responsible of the cementing
process with information that will help
you to judge the merits of cementing
-
IX
operations with low-density slurries in
low pressure reservoirs.
.
-
1
INTRODUCCIN
Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en la Unidad de
Perforacin y Mantenimiento de Pozos (UPMP) se encuentran el perforar, terminar y
mantener pozos para incrementar el valor econmico de los proyectos de inversin de
exploracin y explotacin. Para cumplir con eficiencia y eficacia dichos objetivos se
requiere que la operacin de cementacin, la cual es la espina dorsal del pozo, se
realice de manera ptima; puesto que de ello depender la construccin, vida til y
reparacin del mismo, as como su terminacin y abandono.
Una operacin de cementacin exitosa resulta en un recubrimiento de cemento
para adherir y soportar la tubera (casing) y proveer aislamiento regional. Un buen
aislamiento regional ayudar a prevenir las prdidas de produccin, controlar zonas
internas de flujo y/o flujo a la superficie, reducir la produccin de agua y mejorar el
confinamiento de los tratamientos de estimulacin.
Por otro lado, un trabajo deficiente de cementacin puede acarrear consigo
diversas problemticas tales como prdida del pozo, daos al medio ambiente, a la
seguridad del personal e incremento de los costos; los cuales podran ser evitados o
reducidos desde un inicio si al disear y cementar el pozo se toman en cuenta la
implementacin de nuevas tcnicas y tecnologas, as como de las mejores prcticas
operacionales dirigidas al proceso de cementacin.
En la actualidad, estos trabajos son cada vez ms complejos; debido a las
profundidades alcanzadas, las altas temperaturas presentes y la diversificacin de la
litologa en la estructura de las formaciones perforadas, as como a los fluidos
contenidos los cuales afectan la integridad de la tubera.
Ahora bien dentro de los yacimientos ms problemticos para cementar se
encuentran los yacimientos con baja presin, es decir, aquellos que presentan valores
bajos de presin de fondo, que tienden a cerrar la ventana operativa y por ende
-
2
aumentan el riesgo de presentar prdidas de circulacin; donde el uso de mezclas
convencionales implicara un aumento de dichas perdidas.
En estos yacimientos, el reto siempre ha sido encontrar un balance aceptable
entre las propiedades necesarias de la lechada liquida para ubicar exitosamente la
misma y establecer las propiedades del cemento una vez que la lechada est en su
lugar.
A menudo en la cementacin de este tipo de yacimientos, los problemas con el
balance del pozo entre las presiones de poro y fractura surgen incluso antes de que las
operaciones de cementacin comiencen. Los niveles extremos de prdida de agua del
fluido de perforacin, o incluso la prdida total de los fluidos de perforacin a la
formacin pueden ocurrir. Las tecnologas actuales no pueden predecir y manejar estas
situaciones durante la perforacin. El reconocimiento y tratamiento apropiado de los
cambios de presiones puede minimizar dramticamente su impacto sobre las
operaciones de cementacin primaria y puede salvar operarios de entre $100,000 y $1,
000,000 de dlares sobre el costo del pozo.
Actualmente para contrarrestar las prdidas de circulacin se ha hecho uso de
mezclas de cemento flexibles y de baja densidad debido principalmente a su mejor
calidad en comparacin con las mezclas de cemento utilizadas tradicionalmente as
como tambin a su menor costo en muchos casos. El constante desarrollo de la
tecnologa en la industria ha permitido que las tcnicas utilizadas en el pasado puedan
ser reemplazadas constantemente por otras que ofrecen mayor calidad y mejores
resultados.
En este sentido, el presente trabajo est destinado a estudiar las operaciones de
cementacin de Tuberas de Revestimiento en yacimientos con baja presin con uso de
lechadas de baja densidad. Se describe inicialmente las operaciones de cementacin
de liners en yacimientos de baja presin mediante el uso de lechadas livianas y
flexibles, de igual manera se mencionan algunas de las tcnicas actualmente
disponibles usadas en la perforacin de zonas depresionadas con lodo polimrico
-
3
espumado y equipos de control de presin en superficie. As como tambin se
describen los factores que determinan la cementacin en este tipo de yacimientos.
-
4
ANTECEDENTES
Orgenes de Pemex
Petrleos Mexicanos fue creado por Decreto Ley el 7 de junio de 1938, es un
organismo descentralizado de la Administracin Pblica Federal constituido de
conformidad con las leyes de los Estados Unidos Mexicanos, con responsabilidad
jurdica y patrimonio propio, cuyo objeto es ejercer la conduccin central y la direccin
estratgica de las actividades que abarca la industria petrolera estatal.
PEMEX es una empresa integrada, que realiza actividades de exploracin,
produccin de hidrocarburos y su transformacin.
Asimismo, comercializa en los mercados interno y externo petrleo crudo y gas
natural; as como productos refinados, gas licuado del petrleo y petroqumicos.
La conduccin central y la direccin estratgica de la empresa estn a cargo del
Corporativo, el cual es responsable de asegurar la integridad y unidad de accin de la
misma.
En su Plan Estratgico se establecen sus objetivos, sus metas y la importancia
del rol de su personal.
Poltica:
Petrleos Mexicanos es una empresa eficiente y competitiva, que se distingue
por el esfuerzo y el compromiso de sus trabajadores con la Seguridad, la Salud en el
trabajo y la Proteccin Ambiental, mediante la Administracin de sus Riesgos, el
Cumplimiento Normativo con Disciplina Operativa y la Mejora Continua.
Principios:
La Seguridad, Salud en el trabajo y Proteccin Ambiental son valores de la ms
alta prioridad para la produccin, el transporte, las ventas, la calidad y los costos.
Todos los incidentes y lesiones se pueden prevenir.
-
5
La Seguridad, Salud en el trabajo y Proteccin Ambiental son responsabilidad
de todos y condicin de empleo.
En Petrleos Mexicanos, nos comprometemos a continuar con la proteccin y el
mejoramiento del medio ambiente en beneficio de la comunidad.
Los trabajadores petroleros estamos convencidos de que la Seguridad, Salud en
el trabajo y Proteccin Ambiental son en beneficio propio y nos motivan a participar
en este esfuerzo.
Misin
Maximizar el valor de los activos petroleros y los hidrocarburos de la nacin,
satisfaciendo la demanda nacional de productos petrolferos con la calidad requerida,
de manera segura, confiable, rentable y sustentable.
Visin
Ser reconocida por los mexicanos como un organismo socialmente responsable,
que permanentemente aumenta el valor de sus activos y de los hidrocarburos de la
nacin, que es gil, transparente y con alto nivel de innovacin en su estrategia y sus
operaciones.
PEMEX Unidad de Perforacin y Mantenimiento de Pozos
Misin
Proporcionar los servicios de perforacin y mantenimiento de pozos en el
mercado nacional e internacional, teniendo un desempeo operativo, econmico y
financiero competitivo, dentro de un marco estricto de seguridad industrial y proteccin
ecolgica.
Visin
Ser una empresa competitiva de excelencia a nivel mundial, con capacidad de
maximizar el valor econmico de sus inversiones y que sea motivo de legtimo orgullo
para Mxico.
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6
Organigrama
Organigrama 1. Organismos Subsidiaros.
Organigrama 2. Organizacin de la Direccin General de PEP.
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7
Organigrama 3. Estructura de la Unidad Operativa de Perforacin y Mantenimiento de Pozos
Comalcalco.
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8
OBJETIVOS
Objetivo General
Proveer al ingeniero petrolero responsable del proceso de cementacin con
informacin que le ayudar a juzgar los mritos de las operaciones de cementacin de
Tuberas de Revestimiento (Liners) con lechadas de baja densidad en yacimientos de
baja presin.
Objetivos Especficos
Analizar los factores que influyen en la operacin de cementacin con la finalidad
de observar su impacto en dicho proceso.
Analizar las tecnologas actualmente disponibles usadas en la perforacin de
zonas depresionadas.
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9
JUSTIFICACIN
Conseguir un trabajo de aislamiento total entre las zonas productoras ha sido
siempre un reto mayor para los expertos en tecnologa de cementacin. En cada pozo,
la optimizacin de la lechada de cemento toma en cuenta las dificultades presentadas
por las formaciones, condiciones del agujero y fluidos del pozo, para producir un
cemento fijo con las propiedades mecnicas necesarias lo que es un asunto bastante
complejo.
Siendo los yacimientos de baja presin los ms problemticos y ante la poca
informacin existente acerca de los trabajos de cementacin realizados en este tipo de
yacimientos surge la necesidad de obtener una mejor comprensin de los factores que
determinan su cementacin, las tcnicas y/o tecnologas aplicadas en los mismos y las
posibles problemticas que se podran generar debido a una cementacin deficiente;
por lo que surge este trabajo como un medio de consulta para investigaciones futuras
para todo aquel interesado en el tema.
En la Unidad de Perforacin y Mantenimiento de Pozos este trabajo nos permitir
minimizar el dao a la formaciones productoras por perder grandes volmenes de
cemento as como reducir los tiempos de operacin perdidos por este concepto,
reflejndose en una disminucin sustancial en los costos de los pozos y una mejora en
la vida productiva.
-
10
Capitulo 1: REVISIN DE LITERATURA Y CONCEPTOS BSICOS
1.1 Primeros trabajos de cementacin
La industria petrolera de Estados Unidos tradicionalmente citada comienza con la
perforacin del pozo Drake en 1859, no fue hasta 1903 que una lechada de cemento
fue usada para cerrar el fondo de un pozo de agua justo por encima de una arena
petrolfera en el campo Lompoc en California, (API, 1948). Frank F. Hill, con la Union
Oil Co., es reconocido con la mezcla y descarga, por medio de una cubeta, de una
lechada consistente de 50 sacos de cemento Portland limpio. Despus de 28 das el
cemento fue perforado desde el agujero, y el pozo fue terminado por la perforacin a
travs de la arena petrolfera; la zona de agua haba sido efectivamente aislada. Esto
comenz a ser una prctica aceptada y pronto difundida a otros campos en California
siempre y cuando dificultades similares fueran encontradas.
Las primeras cubetas vertedoras y tcnicas de tubera fueron pronto
remplazadas con un mtodo de dos tapones de cementacin introducido en los campos
de california por A.A. Perkins en 1910, (Tough, 1918). Fue con el mtodo de Perkins
que el proceso moderno de cementacin de pozos naci. Los primeros tapones, o
espaciadores, eran de hierro fundido y contenan discos forjados que funcionaban como
limpiadores del lodo en el casing. Cuando el cemento era desplazado de la tubera por
vapor, el tapn paraba, causando un incremento en la presin que cortaba el bombeo
de vapor.
La patente expedida por Perkins especificaba el uso de dos tapones. La corte
despus reglament que la patente incluyera alguna barrera que previniera a los
cementos del mezclado con contaminantes, si la barrera es usada delante o detrs del
cemento, (Perkins & Double, 1911).
Los servicios de Perkins Co. no estaban disponibles fuera del rea de California,
as que en otros lugares el proceso de cementacin tena diferentes principios. En
Oklahoma fue introducido por Erle P. Halliburton en 1920 en el campo Hewitt, en Carter
County.
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11
La prctica en Oklahoma fue sentar el casing en la cima de la arena. En los
agujeros perforados rotatoriamente el casing fue frecuentemente sentado alto para
evitar perforar la formacin productora, (Swigert & Schwarzenbek, 1921).
Un reventn en el Skelly No.1 de Dillard ocurri mientras el casing estaba siendo
corrido en la arena petrolfera. Los esfuerzos para controlarlo fallaron hasta que
Halliburton, usando una mezcla de crudo y equipo de cementacin, bombe cerca de
250 sacos de cemento Portland y agua en el casing. Despus de una espera de 10
das, el cemento fue perforado y el pozo fue producido sin excesiva produccin de agua
o gas. Durante los siguientes meses 61 pozos fueron cementados por esta tcnica.
1.2 Cemento
El cemento que es usado actualmente en los pozos petroleros est sujeto a un
amplio rango de condiciones. Esas condiciones van desde 15 F o menos en pozos del
rtico a tener temperaturas en exceso de 500 F en pozos profundos. El uso de un solo
tipo de material cementante para ajustar esas variaciones amplias de presin y
temperatura es poco prctico; por lo tanto, es necesario que diferentes tipos de
cementos sean manufacturados o que la mezcla adecuada sea desarrollada para tratar
esas condiciones variables.
El cemento es una mezcla compleja de caliza o arcilla (u otros materiales con
alto contenido de carbonato de calcio), slice fierro y arcilla, molidos y calcinados que al
entrar en contacto con el agua forman un cuerpo slido. Esta mezcla de ingredientes se
muele, se calcina en hornos horizontales con corriente de aire y se convierte en Clinker,
el cual contiene todos los componentes del cemento, excepto el sulfato de calcio, que
se le agrega como ingrediente final.
Los componentes que se conforman el cemento son xidos superiores de
oxidacin lenta. Esto significa que terminan su grado de oxidacin al estar en contacto
con el aire al enfriarse.
De todos los cementos, el Portland es el ms importante en cuanto a trminos de
calidad. Es el material idneo para las operaciones de cementacin de pozos. Algunos
cementos Portland son de fabricacin especial, debido a que las condiciones de los
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12
pozos difieren significativamente entre si al variar su profundidad. En la solucin de
algunos problemas especficos de pozos se utilizan cementos de menor uso.
El cemento portland es, adems, el ejemplo tpico de un cemento hidrulico:
fragua y desarrolla resistencias a la compresin como resultado de la hidratacin, la
cual involucra reacciones qumicas entre el agua y los componentes presentes en el
cemento.
El fraguado y endurecimiento no solamente ocurre si la mezcla de cemento y
agua se deja esttica al aire, tambin se presenta si la mezcla se coloca en agua. El
desarrollo de resistencia es predecible, uniforme y relativamente rpido. El cemento
fraguado tiene baja permeabilidad y es insoluble en agua, de tal forma que expuesto a
esta no se destruyen sus propiedades. Tales atributos son esenciales para que un
cemento obtenga y mantenga un el aislamiento entre las zonas del subsuelo.
1.2.1 Condiciones y propiedades requeridas
La primera condicin de una lechada de cemento que podra ser considerada es
la que es comnmente referida al tiempo de bombeo o tiempo de espesamiento. Una
lechada de cemento debe de permanecer fluyendo por una longitud o tiempo suficiente
para permitirle ser bombeado a lo largo del revestimiento y arriba en el espacio anular.
Un cemento apropiado debera poseer un adecuado factor de seguridad en caso de un
cierre inevitable mientras se bombea la lechada de cemento.
Segundo, el cemento, despus de haber sido ubicado adecuadamente en el
pozo, debe establecerse en un periodo razonable de tiempo y debera desarrollar el
esfuerzo suficiente para permitir la continuacin normal de las operaciones de
perforacin que son reanudadas y que variarn con el operador, un valor de esfuerzo
compresivo de 500 psi es generalmente aceptado por la industria como adecuado.
Acorde al trabajo de R. F. Farris, el esfuerzo mnimo requerido para soportar la
tubera en un trabajo de cementacin de un revestimiento primario es un esfuerzo de
tensin de 8 psi o un esfuerzo compresivo aproximado de 100 psi.
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13
1.2.2 Tipos ASTM
Hay dos tipos principales de sistemas de clasificacin para cementos. La primera
clasificacin fue desarrollada por la American Society for Testing Materials (ASTM) y
abarca cinco tipos de cemento portland, principalmente para su uso en la construccin:
Tipo I: Para su uso general en la construccin de concreto cuando las
propiedades especiales especificadas para los Tipos II, III IV y V no son requeridas.
Nota: el Tipo I es usualmente referido como cemento corriente.
Tipo II: Para su uso en la construccin de concreto en general expuesta a la
accin moderada de sulfato, o cuando el calentamiento moderado de los hidrocarburos
es requerido.
Nota: el Tipo II es usualmente referido como high.early.
Tipo III: Para su uso cuando el esfuerzo high early es necesario. El cemento
Tipo III no es comnmente usado en pozos petroleros.
Tipo IV: Para su uso cuando el bajo calentamiento del hidrocarburo es requerido.
El cemento Tipo IV no es comnmente usado en pozos petroleros.
Tipo V: Para su uso cuando la alta resistencia al sulfato es requerida. El
cemento Tipo V no es comnmente usado en pozos petroleros.
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14
1.2.3 Especificaciones API
Con el advenimiento de la perforacin de pozos petroleros profundos fue obvio
que la clasificacin de la ASTM para cementos no encontrara las condiciones
necesarias para la cementacin de dichos pozos. Esto necesit de la formulacin de
una especificacin API (American Petroleum Institute) para los cementos usados en los
pozos petroleros. Hay clasificadas10 en las especificaciones API.
Un cemento de pozo el cual ha sido manufacturado y abastecido acorde a esta
especificacin puede ser mezclado y ubicado en el campo usando relaciones de agua o
aditivos a discrecin del usuario. No se pretende que el cumplimiento de la
manufacturacin con esa especificacin este basado en tales condiciones de campo.
1.2.3.1 Clases y grados
El cemento de pozo ser especificado en las siguientes Clases (A, B, C, D, F, G
y H) y en Grados (O, MSR y HSR), (American Petroleum Institute, 1995).
Clase A: Est diseado para emplearse a 1830 m de profundidad como mximo,
con temperatura de 77C, y donde no se requieran propiedades especiales. Similar al
ASTM C 150, Tipo I.
Clase B: Diseado para emplearse hasta 1830 m de profundidad, con
temperatura de 77C, y donde se requiere moderada resistencia a los sulfatos. Similar
al ASTM C 150, Tipo II.
Clase C: Est diseado para emplearse a 1830 m de profundidad como mximo,
con temperatura de 77C, y donde se requiere alta resistencia a los sulfatos. Similar al
ASTM C 150, Tipo III.
Clase D: Este cemento se emplea de 1830 hasta 3050 m de profundidad con
temperaturas de hasta 110 C y presin moderada. Se fabrica en moderada y alta
resistencia a los sulfatos.
Clase E: Este cemento se usa de 3050 hasta 4270 m de profundidad con
temperaturas de 143 C y alta presin. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los
sulfatos.
-
15
Clase F: Este cemento se usa de 3050 hasta 4880 m de profundidad con
temperaturas de 160 C, en donde exista alta presin. Se fabrica en moderada y alta
resistencia a los sulfatos.
Clase G y H: comnmente conocidos como cementos petroleros, son bsicos
para emplearse desde la superficie hasta 2240 m tal como se fabrican. Pueden
modificarse con aceleradores y retardadores para usarlos en un amplio rango de
condiciones de presin y temperatura.
En cuanto a su composicin qumica son similares al cemento API clase B. estn
fabricados con especificaciones ms rigurosas tanto fsicas como qumicas, por ello son
productos ms uniformes.
1.3 Cementacin
La cementacin de un pozo es el proceso de mezclar una lechada de cemento y
agua y bombearla a travs de un revestimiento de acero a los puntos crticos alrededor
del anillo del revestimiento o en el agujero abierto por debajo de la sarta de
revestimiento (Fig.1), (Smitht, 1990).
Fig.1 Trabajo Tpico de Cementacin Primaria
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16
1.3.1 Operacin de cementacin
Muchas de las operaciones de cementacin primaria emplean un mtodo de
ubicacin de cemento doble tapn. Despus de perforar a travs de un intervalo a la
profundidad deseada, una cuadrilla remueve la tubera de perforacin, dejando el
agujero lleno con fluido de perforacin. La cuadrilla entonces baja una sarta de
revestimiento al fondo del agujero. El final del fondo de la sarta de revestimiento es
protegido por una zapata gua o zapata flotadora. Ambas zapatas son cnicas,
comnmente los dispositivos punta de bala guan el casing a travs del centro del
agujero para minimizar el contacto con los bordes duros o washouts durante la
instalacin. La zapata gua difiere de la zapata flotadora en que la anterior carece de
vlvula check. La vlvula check puede prevenir el cambio de flujo, tubo U, de los fluidos
desde el anular dentro del casing. Los centralizadores son ubicados a lo largo de
secciones crticas del casing para ayudar a prevenir que se atasque mientras es bajado
dentro del pozo. En suma, los centralizadores mantienen al casing en el centro del
agujero para ayudar a asegurar la ubicacin de un recubrimiento uniforme de cemento
en el anular entre el casing y la pared del pozo.
Siendo el casing bajado dentro del pozo, el interior del casing puede llenarse con
fluido de perforacin. Los objetivos de una operacin de cementacin primaria son
remover el fluido de perforacin desde el interior del casing y el agujero, colocar una
lechada de cemento en el anular y llenar el interior del casing con un fluido de
desplazamiento tal como fluido de perforacin, salmuera o agua.
Las lechadas de cemento y los fluidos de perforacin son usualmente
qumicamente incompatibles. Mezclarlos puede resultar en una masa espesada o
gelificada en la interface que sera difcil para remover desde el agujero, posiblemente
previniendo la ubicacin de un recubrimiento de cemento uniforme a lo largo del anular.
Por lo tanto, los ingenieros emplean medios qumicos y fsicos para mantener la
separacin del fluido. El qumico lavador y el fluido espaciador pueden ser bombeados
despus del fluido de perforacin y antes de la lechada de cemento. Estos fluidos
tienen el beneficio agregado de limpiar el casing y la superficie de la formacin, el cual
ayuda a conseguir una buena adherencia del cemento.
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17
Los tapones limpiadores son dispositivos elastmeros que proveen una barrera
fsica entre el fluido bombeado dentro del casing. Un tapn de fondo separa la lechada
de cemento del fluido de perforacin, y un tapn superior separa la lechad de cemento
del fluido de desplazamiento. El tapn de fondo tiene una membrana que se desgarra
cuando aterriza en el fondo de la sarta de revestimiento, creando un camino a travs
del cual la lechada de cemento puede fluir dentro en el anular. El tapn superior no
tiene membrana, por lo tanto, cuando se posa encima del tapn de fondo, la
comunicacin hidrulica es cortada entre el interior del casing y el anular. Despus de
la operacin de cementacin, los ingenieros esperan que el cemento seque, establezca
y desarrolle esfuerzos -conocido como esperando en el cemento (waiting on cement o
WOC). Despus del periodo de WOC, usualmente menos de 24 horas, la perforacin
adicional, disparos u otras operaciones pueden comenzar.
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Circulacin del Fluido de Perforacin
Bombeo del Lavador, Espaciador y Lechada de Cemento
Desplazamiento
Desplazamiento Trabajo Terminado
Fig.2 Operacin de Cementacin
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1.3.2 Clasificacin de las cementaciones
Se clasifican de acuerdo con los objetivos que se persiguen en:
Cementacin primaria.
Cementacin forzada.
Tapones de cemento.
1.3.2.1 Descripcin de la cementacin primaria
La cementacin primaria es el proceso que consiste en colocar cemento en el
espacio anular, entre la tubera de revestimiento y la formacin expuesta del agujero,
asegurando un sello completo y parmente, (PEMEX UPMP, 2000).
1.3.2.1.1 Objetivos de las cementaciones primarias
Proporcionar aislamiento entre las zonas del pozo que contienen gas,
aceite y agua.
Soportar el peso de la propia tubera de revestimiento.
Reducir el proceso corrosivo de la tubera de revestimiento con los fluidos
del pozo y con los fluidos inyectados de estimulacin.
Evitar derrumbes de paredes no consolidadas.
1.3.2.2 Descripcin de la cementacin forzada
Es el proceso que consiste en inyectar cemento a presin a travs de disparos o
ranuras en la tubera de revestimiento al espacio anular. Esta es una medida correctiva
a una cementacin primaria defectuosa, (PEMEX UPMP, 2000).
1.3.2.2.1 Objetivos de la cementacin forzada
Mejorar el sello hidrulico entre dos zonas que manejan fluidos.
Corregir la cementacin primaria en la boca de una tubera corta, o en la
zapata de una tubera cementada, que manifieste ausencia de cemento
Eliminar la intrusin de agua en el intervalo productor.
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20
Reducir la relacin gas aceite.
Sellar un intervalo explotado.
Sellar parcialmente un intervalo que se seleccion incorrectamente.
Corregir una canalizacin en la cementacin primaria
Corregir una anomala en la tubera de revestimiento.
1.3.2.3 Descripcin de los tapones de cemento
Los tapones comprenden un cierto volumen de lechada de cemento, colocado
en el agujero o en el interior de la tubera de revestimiento, (PEMEX UPMP, 2000).
1.3.2.3.1 Objetivos de los tapones de cemento
Desviar la trayectoria del pozo arriba de un pescado o para iniciar la
perforacin direccional.
Taponar una zona del pozo o taponar el pozo.
Resolver un problema de perdida de circulacin en la etapa de
perforacin.
Proporcionar un amarre en la prueba del pozo.
1.4 Revestimiento (Casing)
El revestimiento o casing es el componente estructural ms importante de un
pozo. Es necesario para mantener la estabilidad del agujero, prevenir la contaminacin
de los mantos acuferos, aislar el agua de las formaciones productoras, y controlar las
presiones del pozo durante la perforacin, produccin y operaciones de
acondicionamiento. Adems provee la ubicacin para la instalacin del preventor de
reventones, equipo de cabeza del pozo, empacadores de produccin y tubera de
produccin. El costo del revestimiento representa una porcin muy significativa del
costo total del pozo, entre el 15 y 35%, (PEMEX UPMP, 2008). Por lo anterior, la
seleccin del tamao del revestimiento, grado, conectores, y profundidad de
asentamiento es una consideracin primaria en la ingeniera y economa; puesto que la
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21
seleccin ptima de los tubulares puede generar un ahorro importante en el costo total
del pozo.
1.4.1 Tuberas de revestimiento
Existen 4 tipos bsicos de sartas de
revestimiento. Cada una es discutida a
continuacin.
Tubera conductora. Es la primera
tubera de revestimiento que puede ser
hincada o cementada. Su objetivo es
aislar acuferos superficiales y tener un
medio para la circulacin del fluido de
perforacin.
Tubera superficial. Tiene como objetivo, aislar acuferos superficiales e
instalar conexiones superficiales de control.
Tubera intermedia. Se cementa en la cima de la zona de presin
anormalmente alta, para cambiar la base al lodo de perforacin e incrementar
la densidad del mismo. Cuando las zonas de presin anormal se extienden en
profundidad, o se presentan intercalaciones de zonas de alta y baja presin,
ser necesario emplear ms de una tubera intermedia.
Tubera de explotacin. Permite la explotacin selectiva de los intervalos que
presenten las mejores caractersticas.
Existen tuberas de revestimiento que por su condicin y objetivo de colocacin
pueden definirse como:
Tubera corta (liners). Es una sarta de tubera que no se extiende a la cabeza
del pozo. En cambio, se sostiene por otra sarta. La tubera corta se usa para
reducir costos y mejorar la hidrulica durante las perforaciones profundas. La
tubera corta puede ser usada tanto como en la sarta intermedia como en la
Fig.3 Tuberas de Revestimiento
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22
de explotacin. La tubera corta es cementada tpicamente a lo largo de toda
la longitud.
Complemento (TIE-BACK). Es una sarta de tubera que proporciona
integridad al pozo desde la cima de la tubera corta hasta la superficie. Si se
tienen altas presiones protege de los fluidos corrosivos y refuerza la tubera
de explotacin en caso de que se presente daos. Puede cementarse
parcialmente.
Complemento corto (STUB). Es una sarta de tubera que funciona igual que el
complemento. Proporciona integridad por presin para extender la cima de la
tubera corta. Puede cementarse parcialmente.
Sin tubera de produccin (TUBINGLESS). Es una tubera de explotacin que
se extiende hasta la superficie y se utiliza como tubera de produccin para
explotar los hidrocarburos.
Fig.4 Esquemas Representativos del Uso de las Tuberas de Revestimiento
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23
Capitulo 2: FACTORES DETERMINANTES EN LA CEMENTACIN
2.1 Problemas en la cementacin primaria
Uno de los problemas que se presenta durante la cementacin en los
yacimientos depresionados es la prdida de circulacin, esta, es la invasin de un
fluido (lodo de perforacin o lechada de cemento) hacia la formacin, (PEP, 2001). En
la mayora de las veces no se puede evitar debido a la misma naturaleza de la
formacin.
Bsicamente la prdida de circulacin se presenta de dos maneras diferentes:
invasin y fracturamiento.
a) Invasin: Es la prdida de la lechada de cemento hacia las formaciones que
presentan cavernas, fisuras, fracturadas o no consolidadas y las causas principales son
las siguientes.
Las formaciones de grano grueso no consolidadas, pueden llegar a tener una
permeabilidad suficiente para que la lechada invada la matriz de la formacin, esto es
frecuente principalmente en arenas y lechos someros. Cabe mencionar que el lodo de
perforacin tambin enfrenta este tipo de problema por lo que en la etapa de
perforacin se debe evitar la prdida en estos intervalos pocos profundos, ya que esto,
puede provocar el socavamiento de las formaciones no consolidadas causando
inestabilidad, favoreciendo un derrumbe bajo la accin de una sobrecarga.
En formaciones agotadas, la excesiva produccin de las zonas productoras
ubicadas en el campo o cercanas a este, han ocasionado que la presin de poro sea
menor que la normal, en tal caso las densidades requeridas de las lechadas de
cemento para las etapas anteriores tienden a ser muy altas para controlar las presiones
de poro de las otras formaciones siguientes, por lo que al llegar a la zona depletada
esto provocara que la lechada invada la formacin.
Las zonas cavernosas o fisuradas estn estrechamente ligadas con las
formaciones de carbonatos, es decir, de calizas y doloma naturalmente fracturados, en
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24
las formaciones de caliza las fisuras se deben principalmente a que el agua disuelve
parte de la matriz de la roca. En el momento de la cementacin, la columna puede
invadir libremente la zona vaca, el volumen perdido depende del grado de
interconexin entre las fisuras. En algunas ocasiones, la prdida de circulacin se
puede dar en los lmites no sellados de las fallas.
b) Fracturamiento: Es debido a la fracturacin hidrulica producida por las
presiones excesivas inducidas, por la columna hidrosttica que ejerce la lechada debido
a su densidad. Una vez que se ha hecho la fractura es muy difcil repararla y es muy
poco probable que se restablezca la integridad del agujero.
Fig.5 Secciones de Prdida de Circulacin. a) Arenas no consolidadas y grava de alta permeabilidad, b) Zonas
cavernosas o fisuradas en carbonatos (caliza o doloma), c) Fracturas naturales, fallas y zonas de transicin en carbonatos o
lutitas duras, d) Fracturas inducidas por el exceso de presin.
a
d
b
a
d
c
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25
Una vez que ocurre la prdida de circulacin la roca afectada reduce su
permeabilidad cuando hay una disminucin del espacio poroso, esto se debe
principalmente a la invasin de pequeas partculas que pueden quedarse atrapadas en
las interconexiones, la mayora de estas partculas son provistas por el lodo de
perforacin o la lechada de cemento los aditivos qumicos, baches lavadores y
espaciadores.
Esto conlleva a otro problema que existe en las operaciones de cementacin: el
dao a la formacin que se define como cualquier cambio de la permeabilidad a
zonas aledaas al pozo, generando un decremento substancial de la produccin y
reduciendo la vida til del pozo, (Darley & Gray, 1991).
Si bien, el dao a la formacin no se puede evitar, se puede disminuir,
especialmente en la zona de inters (productoras), al evitar que se filtren partculas
dentro de la formacin.
2.2 Factores importantes en el diseo de cementacin
Existen muchos factores que influyen en el diseo de la cementacin, dos de los
ms importantes son, la temperatura y los gradientes de presin. Los principales
aspectos de diseo, son: Gradiente de fractura. Gradiente de poro. El dimetro de la
Fig.6 Efecto de la Invasin de los Fluidos en una Formacin Permeable
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tubera de revestimiento. Dimetro del agujero. Profundidad total. Profundidad y
dimetro de la ltima tubera de revestimiento cementada.
2.2.1 Gradiente de fractura
En la industria petrolera es comn relacionar el valor de la presin de fractura
con el gradiente de fractura, este es muy importante ya que es utilizado para determinar
las profundidades de asentamiento de las tuberas de revestimiento, adems de que se
toma como valor base para disminuir la posibilidad de tener prdidas de circulacin. Se
define como el gradiente de presin al cual un intervalo especifico de la formacin se
rompe y acepta fluido, generalmente se expresa en unidades de masa por unidad de
volumen, las unidades de campo son kg/m3 o gr/cc.
En el momento de realizar la cementacin de una tubera de revestimiento, a lo
largo del agujero descubierto, el gradiente de fractura no suele tener un valor fijo, para
el diseo de cementacin se toma el valor mnimo, ya que este, representa el lmite
para que no ocurra prdida de circulacin o el fracturamiento de la formacin.
Cabe mencionar que si la columna hidrosttica de cemento se extiende de la
superficie hasta una profundidad dada, el gradiente mnimo de fractura es el valor
mximo de la densidad que puede adquirir la lechada de cemento en condiciones
estticas.
2.2.2 Gradiente de poro
Es el cambio en la presin por unidad de profundidad, tpicamente expresado en
campo en kg/m3 o gr/cc. La presin incrementa predictiblemente con la profundidad en
reas de presin normal.
Este parmetro es muy importante ya que define el valor mnimo de la densidad
de la lechada como se ha mencionado anteriormente, esto es vlido si la columna
hidrosttica de cemento se extiende de la superficie hasta la profundidad de
asentamiento de la tubera y en condiciones estticas.
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Como suele pasar con el gradiente de fractura, el de poro no exhibe un valor fijo
a lo largo del agujero descubierto, por tanto, en el diseo de la cementacin solo se
toma en cuenta el valor mximo del gradiente de poro.
Es de vital importancia tener el conocimiento exacto de los gradiente de poro y
fractura, ya que estos constituyen la base para una ptima programacin del fluido de
perforacin, lechadas de cemento y profundidades adecuadas de asentamiento de las
tuberas de revestimiento, para as mantener el control del pozo mientras
consecuentemente se reduce el dao causado por el fluido a las formaciones
productoras.
Para fines prcticos es mejor presentar grficas de gradiente de presiones vs la
profundidad durante la perforacin y cementacin de los pozos. Esto se hace con el
propsito para estimar la densidad adecuada de cualquier fluido (lechada de cemento o
fluido de perforacin) que deban manejarse dentro del pozo, ya que la presin
hidrosttica que ejercen es una funcin de su densidad, sta, debe ser tal que, sea
menor al gradiente de fractura y a la vez mayor que gradiente de poro.
Fig.7 Grfica de Gradiente de Poro y Fractura
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2.2.3 Densidad equivalente de circulacin (DEC)
Otro parmetro de diseo es la densidad equivalente de circulacin (DEC) se
define como la densidad en el pozo a condiciones dinmicas en un punto especfico y
se obtiene sumando a la presin hidrosttica del fluido en ese punto ms las cadas de
presin por friccin corriente arriba del punto sealado todo dividido entre la
profundidad vertical.
Este parmetro es particularmente importante por dos razones: Primero la DEC
debe ser mayor que el valor mximo del gradiente de poro de la formacin para evitar
que esta se manifieste cuando los baches lavador y espaciador se encuentren en el
espacio anular. Segundo la DEC debe ser menor que el valor mnimo del gradiente de
fractura. Particularmente al final de toda la operacin de cementacin primaria cuando
la columna de la lechada de cemento en el espacio anular en condiciones dinmicas
ejerce la mayor presin hidrulica se puede ocasionar prdidas de fluidos por exceder
el gradiente de fractura de la formacin.
Fig.8 Densidad Equivalente de Circulacin en el Fondo del Pozo
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2.2.4 Efecto de cada libre
Cuando un fluido relativamente pesado es bombeado dentro de una sarta, se
produce un fenmeno conocido como cada libre o efecto tubo U. Este fenmeno
tiene lugar por la tendencia natural de los fluidos de alcanzar un equilibrio.
La diferencia de densidades necesarias entre el fluido de perforacin y los fluidos
bombeados causan desbalances dinmicos durante la colocacin del cemento en el
pozo. El diferencial de densidad se traduce en cada libre y generacin de vaco en la
tubera, este efecto tiene enorme importancia en las presiones y velocidad del espacio
anular.
Inicialmente, los desbalances internos causan que el cemento que se bombea
dentro de la tubera caigan solamente bajo la accin de la gravedad (cada libre), desde
el cabezal de cementacin y produzca un vaco en la parte superior de la tubera,
cuando esto sucede el caudal de entrada (Qe) del fluido bombeado, es insuficiente para
mantener la tubera llena durante la parte inicial del trabajo. Esto resulta en un caudal
de salida (Qs) mucho mayor al de entrada incrementndose la velocidad del espacio
anular y las prdidas por friccin, a su vez, esto ocasiona que la densidad equivalente
de circulacin (DEC) y la presin en el fondo de pozo aumente considerablemente
durante el tiempo que dura el efecto de la cada libre.
Luego de algn tiempo, el sistema tiende a equilibrarse, haciendo que Qe
tienda a igualarse con Qs a medida que se llena el interior de la tubera. En un cierto
punto, el caudal de salida es cero, detenindose el flujo en el anular. Este evento se
confunde fcilmente con una prdida de circulacin total o parcial, (Chevron;Texaco;
BP, 2002).
Finalmente, cuando la tubera est nuevamente llena de fluido, la circulacin se
reinicia y ambos caudales son iguales (Qe=Qs), de esta manera se dice que el sistema
alcanza el equilibrio.
Cabe mencionar que si se utiliza un volumen apreciable de bache lavador o
espaciador, entonces puede ocurrir un segundo periodo de cada libre, al alivianarse la
columna hidrosttica en el espacio anular.
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Fig.9 Efecto de la Cada Libre
Tanto el comienzo como la terminacin del efecto de la cada libre pueden
detectarse en superficie cuando la presin de bombeo superficial es cero.
Es muy importante que al trmino de la operacin Qe y Qs sean iguales ya que si
no es as se pone en riesgo la integridad del pozo.
Fig.10 Decaimiento de la Presin Superficial Durante la Cada Libre
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Adems existen muchos factores que contribuyen a los malos resultados de las
cementaciones, entre los que se pueden destacar son; la falta de acondicionamiento del
fluido de perforacin (Figura 11), falta de centralizacin de la tubera de revestimiento
(Figura 12) y deficiente remocin del lodo en el espacio anular (Figura 13), malas
prcticas operativas, entre otras.
Fig.11 Efecto del Acondicionamiento del Lodo Previo a la Cementacin
Fig.12 Efecto de la Centralizacin de la Tubera en la Cementacin.
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2.2.5 Parmetros del pozo
A travs y con el soporte del casing en el pozo, el cemento est diseado para
aislar zonas, lo que significa que guardar cada una de las zonas penetradas y sus
fluidos de la comunicacin con otras zonas. Para mantener las zonas aisladas, es
crtico considerar el pozo y sus propiedades cuando se est diseando un cemento de
trabajo.
2.2.5.1 Profundidad
La profundidad del pozo influencia la cantidad de fluidos del pozo involucrados, el
volumen de dichos fluidos, la presin de friccin, la presin hidrosttica, la temperatura,
y por tanto, el diseo de la lechada de cemento. La profundidad tambin controla el
tamao del agujero y el tamao del casing. Pozos extremadamente profundos tienen
sus propios retos distintivos debido a las altas temperaturas, altas presiones y fluidos
corrosivos.
Fig.13 Efecto del Gasto en la Colocacin de la Lechada
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33
2.2.5.2 Geometra del pozo
La geometra del pozo es importante en la determinacin de la cantidad de
cemento requerido para la operacin de cementacin. Las dimensiones del agujero
pueden ser medidas usando una variedad de mtodos, incluyendo calibradores
acsticos, calibrador de registro elctrico y calibrador de fluidos. La geometra del
agero descubierto puede indicar condiciones adversas (indeseables) tales como
washouts. La geometra del pozo y las dimensiones del casing determinan el volumen
anular y la cantidad de fluido necesario.
La forma del agujero tambin determina la limpieza entre el casing y el pozo.
Este espacio anular influye la efectividad del desplazamiento del fluido de perforacin.
Un espacio anular mnimo de 0.75 a 1.5 in (dimetro del agujero de 2 a 3 in ms grande
que el dimetro del casing) es recomendado. Las holgaduras anulares ms pequeas
restringen las caractersticas de flujo y generalmente hacen ms difcil desplazar los
fluidos.
Otro aspecto de la geometra del agujero es el ngulo de desviacin. El ngulo
de desviacin influye la profundidad vertical verdadera y las temperaturas. Pozos
altamente desviados pueden ser todo un reto porque posiblemente el casing no este
centrado en el pozo, y el fluido de desplazamiento se vuelve difcil.
Los problemas creados por las variaciones geomtricas pueden ser superados
por medio de agregar centralizadores al casing. Los centralizadores ayudan a centrar el
casing dentro del agujero, dejando igual espacio anual alrededor del casing.
2.2.5.3 Temperatura
Las temperaturas del pozo son crticas en el diseo de un cemento de trabajo.
Hay bsicamente tres diferentes temperaturas a considerar: la temperatura de
circulacin de fondo (BHCT), la temperatura esttica de fondo (BHST) y la temperatura
diferencial (la diferencia de temperatura entre la cima y el fondo de la ubicacin del
cemento). La BHCT es la temperatura a la cual el cemento ser expuesto mientras
circula ms all del fondo del casing. La BHCT controla el tiempo que le toma al
cemento instalarse (tiempo de espesamiento). La BHCT puede ser medida usando
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34
sondas de temperatura que son puestas distribuidas con el fluido de perforacin. Si la
temperatura actual de pozo no puede ser determinada la BHCT puede ser estimada
usando los programas de temperatura de la American Petroleum Institute (API). La
BHST considera una condicin sin movimiento en donde ningn fluido est circulando y
no enfra el pozo. La BHST juega un rol importante en el desarrollo del esfuerzo del
cemento fraguado.
La temperatura diferencial llega a ser un factor significante cuando el cemento es
ubicado sobre un gran intervalo y existen diferencias de temperatura significantes entre
la cima y el fondo de las ubicaciones de cemento. Debido a las diferencias de
temperaturas, comnmente, dos lechadas diferentes de cemento pueden ser diseadas
para mejorar el acomodo de las diferencias en temperaturas.
La temperatura de circulacin del fondo afecta el tiempo de espesamiento de la
lechada, reologa, perdida de fluido, estabilidad (establecimiento), y tiempo de
asentamiento. La BHST afecta el desarrollo del esfuerzo compresivo y la integridad del
cemento para la vida del pozo. Conociendo la temperatura actual que el cemento
encontrara durante la ubicacin permite al operador optimizar el diseo de la lechada.
La tendencia de sobreestimar la cantidad de materiales requeridos para mantener el
cemento en un estado fluido para bombear y la cantidad de tiempo de bombeo
requerido para un trabajo a menudo resulta en un costo innecesario y problemas de
control de pozos.
Para optimizar el costo y la eficiencia de desplazamiento, los lineamientos
discutidos a continuacin son recomendados. Diseo del trabajo en base a la
temperatura actual de circulacin del pozo. Un registrador de temperatura de fondo del
pozo puede ser usado para medir la temperatura de circulacin del pozo. Un registrador
es un dispositivo grabador con memoria que puede ser bajado por lnea de acero o
dentro de la tubera de perforacin y mede la temperatura en el fondo del agujero
durante la operacin de circulacin antes de la cementacin. La memoria de la
grabadora es entonces recuperada de la tubera de perforacin y la BHCT es medida.
Esto permite una determinacin exacta de la temperatura de fondo del agujero.
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35
2.2.5.4 Presiones de formacin
Cuando un pozo es perforado, el estado natural de la formacin es perturbado. El
pozo crea un disturbio donde solo la formacin y sus fuerzas naturales existan
anteriormente. Durante la planeacin de un cemento de trabajo, la informacin acerca
de la presin de poro, presin de fractura de las formaciones, y las caractersticas de
las rocas deben ser conocidas. Generalmente esos factores sern determinados
durante la perforacin. La densidad de los fluidos de perforacin en una operacin de
perforacin correctamente balanceada puede ser un buen indicio de las limitaciones del
pozo.
Para mantener la integridad del pozo, la presin hidrosttica ejercida por el
cemento, fluido de perforacin, etc., no debe exceder la presin de fractura de la
formacin ms dbil. La presin de fractura es la ms alta limitacin de presin de
seguridad de la formacin antes de que esta se rompa (la presin necesaria para
extender la fractura de la formacin). La presin hidrosttica de los fluidos en el pozo,
junto con la presin de friccin creada por el movimiento de los fluidos, no puede
exceder la presin de fractura, o la formacin se romper. Si la formacin se rompe, la
formacin no es altamente controlada, y resulta la perdida de circulacin. La prdida de
circulacin, o prdida de fluido, debe ser controlada por una exitosa cementacin
primaria. Las presiones experimentadas en el pozo tambin afectan el desarrollo de los
esfuerzos del cemento.
2.2.5.5 Caractersticas de la formacin
La composicin de las formaciones puede presentar problemas de
compatibilidad. Las formaciones de lutitas son sensibles al agua fresca y pueden mudar
si precauciones especiales, tales como incrementar la salinidad del agua, no son
tomadas. Otra formacin y consideraciones qumicas, tales como arcillas hinchables y
fluidos con alto pH, gases corrosivos u otras caractersticas complejas que requieren
atencin especial.
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36
Capitulo 3: TECNOLOGAS DISPONIBLES PARA LA
CEMENTACIN EN ZONAS DEPRESIONADAS
3.1 Tecnologas disponibles para la cementacin en zonas depresionadas
Las formaciones dbiles o con bajas presiones de poro y fractura, deben
cementarse con sumo cuidado para asegurar un adecuado aislamiento regional y evitar
fracturarlas. Anteriormente los trabajos de cementacin se llevaban a cabo con
cementos convencionales, stos ocasionaban problemas tales como un mal aislamiento
hidrulico, prdida parcial o total de la lechada de cemento hacia la formacin, entre
otros; por lo que no entregaban resultados satisfactorios. Hoy en da, se disponen de
nuevas lechadas de cemento cuya densidad son comparables a la del agua, que evitan
el fracturamiento de la formacin y las prdidas de circulacin durante las operaciones
asegurando la integridad del pozo. Quiz el mayor desafo en los ambientes de
cementacin ligera es controlar las prdidas de circulacin. Incluso los lodos de
perforacin ms livianos y las lechadas de cemento ms ligeras se pueden perder en
formaciones dbiles o fracturadas. La cementacin en zonas de prdidas de circulacin
usualmente implica gastos extra para herramientas de trabajo en etapas, operaciones
de remediacin y otros mtodos que aseguren el aislamiento de las fo0rmaciones
dbiles y de los acuferos, (Schlumberger, 1999).
3.1.1 Cementos espumados
En las lechadas de tipo convencionales, la densidad es inversamente
proporcional a la cantidad de agua, es decir, entre mayor sea la concentracin de agua
menor ser la densidad y viceversa, sin embargo esta relacin afecta en el mismo
sentido al esfuerzo a la compresin por lo que mientras, menor sea la densidad de la
lechada menor ser el esfuerzo compresivo, para solucionar el problema de los
yacimientos con zonas dbiles es necesario que la lechada posea baja densidad y alto
esfuerzo compresivo.
El cemento espumado tambin conocido como cemento energizado, es una
mezcla de una lechada base de cemento, agentes surfactantes y nitrgeno para
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generar una lechada extremadamente estable que contienen diminutas burbujas que no
migran, con una densidad resultante que vara entre de 0.42 a 1.80 g/cc.
El cemento energizado se desarroll hace ms de 20 aos para aplicaciones de
cementacin ligera, y an es til en ciertas situaciones, (Rozires & Griffin, 1990)Los
sistemas de cemento energizado requieren equipos especiales para incorporar
nitrgeno o aire a la lechada para reducir la densidad
Las burbujas formadas no estn interconectadas, lo cual resulta en una matriz de
cemento con baja densidad y permeabilidad y alta resistencia compresiva, lo cual le
ayuda a tener una mayor y mejor eficiencia de desplazamiento que una lechada
convencional. Sin embargo, el cemento energizado con una calidad de la espuma
mayor al 30%, o una densidad de aproximadamente 1.08 g/cc no logra la baja
permeabilidad y la resistencia de los cementos ultraligeros.
Segn (Davies & Hartog, 1981) el cemento espumado tiene las siguientes
ventajas:
Causan menos dao a las formaciones sensibles al agua.
Pueden reducir el flujo de gas por el espacio anular.
Logran sellar hidrulicamente zonas ladronas (con alta permeabilidad).
El comportamiento de desplazamiento no se ve afectado por la adicin de
gas.
Estas propiedades aumentan la eficiencia de la cementacin en formaciones de
baja presin, al reducir las posibilidades de prdidas y dao a la formacin.
El espumado de los espaciadores y lavadores pueden hacer ms que
simplemente disminuir las densidades; mediante la alteracin de sus propiedades
reolgicas, la operacin de espumado puede incrementar grandemente la efectividad
de remocin de enjarre formado por el fluido de perforacin.
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Bajo circunstancias especiales, se puede utilizar aire comprimido en sustitucin
de nitrgeno para crear el cemento espumado. Pero por lo general, debido al intervalo
de presiones de trabajo, gastos y volmenes de gas involucrados en estas operaciones,
el equipo de bombeo de nitrgeno proporciona un abastecimiento mucho ms confiable
e indiscutiblemente ser la fuente principal de abastecimiento de gas para las
operaciones de cemento espumado.
Las lechadas convencionales se pueden mezclar y bombear utilizando una
unidad de bombeo montada sobre patines o sobre un camin, Fig.14, con la lechada
seca almacenada en silos en el sitio del pozo. Las operaciones de cementacin
energizada, Fig.15, requieren una bomba de nitrgeno, tanques de nitrgeno y un
contenedor para los aparatos electrnicos, medidores de flujo y otras herramientas,
adems del equipo utilizado para las operaciones de cementacin comunes. Debido a
la variedad de equipos de perforacin, el equipo de cementacin energizada se instala
de manera diferente para cada trabajo, segn sea el espacio disponible en el equipo de
perforacin.
Fig.14 Equipos de Cementacin Convencional
Unidad de cementacin montada sobre patines Camin de cementacin
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3.1.2 Cementos ultraligeros
La tecnologa mejorada de las lechadas ultraligeras funciona eficazmente en
situaciones operacionales difciles. Quizs el mayor desafo en los ambientes de
cementacin ligera es controlar las prdidas de circulacin. Incluso los lodos de
perforacin ms livianos y las lechadas de cemento ms ligeras se pueden perder en
formaciones dbiles o fracturadas.
La cementacin de zonas de prdidas de circulacin usualmente implica gastos
extra para herramientas de trabajo en etapas, operaciones de remediacin y otros
mtodos que aseguren el aislamiento de las formaciones dbiles y de los acuferos.
La tecnologa de cementacin ligera de alta eficiencia mejora el aislamiento de
las formaciones, protegen las fuentes de agua dulce y protegen la tubera de
revestimiento de la corrosin, ya que permiten columnas ms altas en el espacio anular
que las lechadas convencionales, incluso en reas con tendencia a prdidas de
circulacin extremas. Las formaciones dbiles se pueden cementar completamente
utilizando lechadas ultraligeras que no exceden los bajos gradientes de fractura de la
formacin. Los tapones de cementos ultraligeros son lo suficientemente fuertes como
para emplearse como tapones de desviacin o cucharas desviadoras, y las tuberas de
revestimiento cementadas con los sistemas ultraligeros se pueden perforar fcilmente
Fig.15 Equipos de Cementacin Energizada
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Fig.16 Distribucin Optimizada del Tamao de las Partculas. Las partculas pequeas ocupan el espacio vaco entre las partculas ms
grandes, lo cual resulta en una fraccin ms alta de slidos en la lechada y en una menor permeabilidad del cemento fraguado.
sin provocar fracturamiento. La permeabilidad del cemento fraguado es menor que la
del cemento Portland convencional Clase G, y la resistencia a la compresin es
comparable a la del cemento Portland.
Las densidades de los cementos ultraligeros varan de 0.98 a 1.5 g/cc, esto le
permite alcanzar columnas ms altas en el espacio anular que las lechadas
convencionales sin exceder los bajos gradientes de fractura de la formacin, son
eficientes a temperatura que varan de 27 a 232 C.
Para crear estas lechadas de alto rendimiento, se mezclan partculas de varios
tamaos para maximizar la cantidad de partculas slidas en un volumen de lechada
dado, Fig.16. Las propiedades volumtricas del cemento, tales como la densidad,
dependen de las propiedades de las partculas ms gruesas. Las partculas intermedias
se seleccionan para ofrecer una respuesta qumica especfica, como resistencia
qumica o estabilidad trmica. Las partculas ms pequeas aseguran propiedades de
matriz especficas, entre las que se incluyen la estabilidad, el control de prdida de
fluidos y la permeabilidad. Se pueden combinar varios tipos de partculas y
distribuciones del tamao de las partculas para lograr una densidad de lechada
especfica y que a la vez mantenga la reologa deseada; la lechada debe ser
homognea, estable y fcil de bombear, (Maroy & Baret, 1999).
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En el otro extremo del espectro, se estn desarrollando lechadas cuyas
densidades son cada vez menores para responder a situaciones de cementacin
difciles, Fig.17. Anteriormente, la densidad de la lechada se poda reducir solamente
agregando agua o usando un sistema de cemento con espuma (cemento energizado).
Sin embargo, aumentar el contenido de agua de una lechada de cemento Portland
comn produce cemento fraguado con alta permeabilidad, baja resistencia a la
compresin y escasa proteccin de la tubera de revestimiento contra la corrosin.
La distribucin optimizada del tamao de las partculas y las partculas
especiales de baja densidad de las lechadas ultraligeras permiten el ajuste de las
propiedades de la lechada, independientemente del contenido de agua. Las lechadas
ultraligeras ms ligeras tienen densidades menores a 1.00 g/cc, suficientemente ligeras
como para que un cubo de cemento fraguado flote en el agua. A pesar de sus bajas
densidades, estas nuevas lechadas ultraligeras contienen 60% de slidos y 40% de
agua cuando son bombeadas. Una vez fraguados, los cementos ultraligeros logran la
baja permeabilidad y alta resistencia a la compresin.
Fig.17 Clasificacin del Cemento por Densidad de la Lechada.
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Fig.18 Comparacin de la Permeabilidad del Cemento Fraguado. Los cubos de 0.96 g/cc de cemento energizado y ultraligero flotan inicialmente en el agua, como se muestra en la fotografa de la izquierda. Despus de un perodo de segundos a
minutos, la mayor permeabilidad del cemento energizado permite absorber el agua y provoca su hundimiento, como se muestra en las fotografas de lapsos de tiempo.
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PARTICIPACIN DEL ALUMNO
4.1 Objetivo de las cementaciones en dinmico
El objetivo de una cementacin es colocar la lechada de cemento en el espacio
anular detrs de la tubera de revestimiento. En muchos casos eso puede hacerse en
una operacin simple, bombeando cemento debajo de la tubera, a travs del cople y la
zapata hacia arriba dentro del espacio anular.
Sin embargo, en tuberas con traslape y particularmente donde las formaciones
son dbiles y no pueden soportar la presin hidrosttica generada por una larga
columna de lechada de cemento, la operacin de cementacin puede ser llevada a
cabo en dos etapas, la primera diseada para amarrar la zapata y lograr un buen
aislamiento en esa zona y la segunda, que consiste hacer una cementacin remedial en
la B.L
Las operaciones de cementacin en dinmico corresponden entonces en
operaciones de cementacin bajo circulacin y pozo controlado, en las cuales se busca
reducir los valores reolgicos de los fluidos de control al mnimo permisible para mejorar
la hidrulica durante la cementacin. A su vez la densidad del fluido de control se
disea para obtener una DEC cercana pero mayor a la presin de poro durante la
circulacin con liner en fondo, minimizando as la perdida de fluidos; al hacer esto no se
modifica de ninguna manera la ventana operativa sino ms bien se adecua el rango de
operacin entre la DEC y el gradiente de perdida de circulacin. Los valores ptimos de
DEC y de presin de bombeo son obtenidos mediante simulacin a base a los
parmetros proporcionados por los ingenieros de diseo de la cementacin.
Cabe mencionar que si la DEC se acerca demasiado o se reduce por debajo del
valor de la presin de poro se corre el riesgo de padecer un descontrol en el pozo, por
tal motivo es primordial contar con los valores correctos de los gradientes de presin de
poro, fractura, de perdida de presin, presiones de bombeo, etc., para evitar incurrir en
alguna otra problemtica.
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4.2 Aplicacin prctica de Cementacin en Dinmico
Cementar Liner de 5, 18 lb/ft, N-80, HD-513 a 5,440m con BL a 4,864m (con
200m de traslape), para explotar las reservas de aceite y gas de las rocas calizas del
Cretcico Inferior productoras en los pozos Mora 22 y Mora 3 y la productora en los
campos vecinos Chipiln y Edn.
4.2.1 Antecedentes
El 10 de abril de 2012 se realiz la cementacin del liner de 7, 35 lb/ft, TAC-140
y TAC-110, VAMSLIJ-II, a 5,064m, siendo una operacin con buenos resultados
operativos.
El 25 de Abril se comienza a rebajar accesorios y a perforar la siguiente etapa
con barrena PDC 5 7/8 y sarta empacada. El 7 de Mayo con barrena tricnica de 5 7/8
y con sarta empacada perfor a 5,306m, donde suspendi por observar prdida parcial
del lodo, por lo que continu perforando con equipo bajo balance. Se tom registro
ecmetro donde detect el nivel a 30m, DEC=1.03 gr/cc.
Continu perforando con equipo bajo balance a 5,309m con una mezcla 0.69
gr/cc, DEC=0.91 gr/cc. Se perfor hasta 5,347m, donde suspendi la perforacin para
cortar un ncleo de 5,347-5,356m.
El da 14 de Mayo del 2012 se registr una mezcla del fluido de perforacin
nitrogenado de 0.73gr/cc y dando una DEC de 0.60 gr/cc. El da 15 de Mayo del 2012
se registr una mezcla del fluido de perforacin nitrogenado de 0.73gr/cc y dando una
DEC de 0.60 gr/cc. El da 16 de Mayo del 2012 se registr una mezcla del fluido de
perforacin nitrogenado de 0.72gr/cc y dando una DEC de 0.60 gr/cc. El da 17 de
Mayo del 2012 se registr una mezcla del fluido de perforacin nitrogenado de
0.71gr/cc y dando una DEC de 0.59 gr/cc, terminando de perforar la etapa hasta
5,440m. Se muestra imagen con parmetros de perforacin a travs del equipo bajo
balance:
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As pues se realizar la cementacin del Liner de 5 a 5,440m.
4.2.2 Descripcin de la Etapa
En base al programa; se perfor con barrena PDC 5 7/8 y Sarta empacada a
travs de equipo bajo balance; manteniendo ngulo y rumbo hasta la profundidad de
5,440m. El fluido de control programado durante la perforacin es Polimrico inhibido
de 1.05 g/cm3, el cual fue nitrogenado para obtener densidad de mezcla de 0.71 0.73
gr/cc y una ECD de 0.59-0.61 gr/cc, sin observar prdida de circulacin con estos
parmetros. Inicialmente el programa de perforacin indicaba no cementar la etapa de 5
7/8, sin embargo, despus de haberse tomado registros elctricos y para tratar de
aislar el contacto gas-aceite, el activo solicit cementar el liner de 5. Durante la
perforacin de la etapa se perdieron 590m3 de fluido de control. Tomando en cuenta
este escenario y en base a diseo, se determin hacer la cementacin del liner en 2
etapas: la primera para amarrar la zapata de 5 y lograr un buen aislamiento en esa
zona y la segunda, que consisti en una cementacin remedial en la B.L. de 5, en caso
de no activarse el empacador de Boca de 5. Se decidi cementar con cemento lquido,
por tanto, para el Servicio de Cementacin se emple una lechada de cemento liquida
ElastiCem con controlador de gas con una densidad de 1.10 g/cm3, la cual fue
Fig.19 Parmetros de Perforacin a travs del Equipo Bajo Balance.
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diseada con un esttico. La lechada tuvo como objetivo cubrir el espacio anular
mediante un sello hidrulico entre el agujero descubierto y la tubera, con 200m de
traslape entre TRs de 7 y 5, y 50m lineales de Tapn de cemento por encima de la
B.L sin TP. El volumen de lechada se calcul con registro Caliper
(DR_CAL_SP_GR_18-Mayo-2012) considerando un dimetro promedio de agujero de
6.15, ms un 100% de exceso en agujero descubierto, y las pruebas de laboratorio
fueron corridas con cdula API, con el valor de temperatura obtenido del registro
(DR_CAL_SP_GR_18-Mayo-2012) que fue 132C a 5,435mD.
Como parte del diseo de la cementacin se recomend el uso de un bache
lavador de una densidad de 1.08 g/cm3, con el objetivo de asegurar una limpieza
efectiva del espacio anular y de esta forma ayudar a mejorar la adherencia del cemento
tanto a la formacin como a las paredes de la tubera y remover el enjarre de lodo
adherido a la formacin. La centralizacin juega un rol importante para el xito de la
cementacin; por tanto, se propuso cumplir con una buena centralizacin, y as poder
evitar una posible canalizacin sobre la boca del liner, un 70% de standoff mnimo si las
condiciones geomecnicas lo permiten. Para este escenario, tambin se recomienda
bajar 16 centradores de resina (Protech CRB 5x 5 5/8) y 16 centradores CENTEK 5x
7 /8.
4.2.3 Recomendaciones de Diseo
Es muy importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones de diseo,
mismas que se han elaborado tomando en cuenta los parmetros de perforacin y las
simulaciones en el software OptiCem de Halliburton, las cuales deben ser consideradas
previo al inicio de la cementacin:
Se realiz la simulacin considerando una densidad de 0.60 gr/cc, como
fluido de control en el pozo para establecer circulacin, segn parmetros de
perforacin. Se recomienda hacer circular el pozo bajo estos parmetros,
antes del inicio de la operacin con el liner en fondo a 5,440m. En caso de
que con el liner en fondo no se pueda establecer circulacin, se corre el
riesgo de que el cemento se inyecte en la zona de prdida en el fondo del
agujero y no suba por el espacio anular.
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El bajo gradiente de fractura que se localiza en la formacin en fondo a
5,440m, podra inducir prdida de fluido durante la cementacin. En la
simulacin de hidrulica, la mxima ECD que se tendr durante la
cementacin ser de 0.79 gr/cc, por lo que bajo este escenario no se
garantiza la cima de cemento hasta la profundidad programada.
Desplazar con fluido de control lquido para obtener el control de
desplazamiento.
Halliburton recomienda utilizar la tecnologa ZONESEAL (para ms
informacin consultar Anexo D) para realizar cementaciones bajo este tipo de
condiciones de perforacin bajo balance, siempre y cuando se logre una ECD
adecuada para los propsitos de la operacin. En este caso no se contaba
con una ECD adecuada. En caso de hacerse la operacin bajo esta
tecnologa, se tiene que activar la Boca del Liner de 5 forzosamente para
contener los fluidos energizados.
Tomar en consideracin que la presin diferencial es mayor del Revestidor
hacia anular +/- 2,825 psi para los equipos de flotacin, por lo que
dependemos del correcto funcionamiento de los mismos para dejar aislada la
zona de la zapata de 5.
En caso de observarse circulacin durante la cementacin, al finalizar la
cementacin, activar el empacador de boca para evitar carga hidrosttica
sobre el cemento colocado.
En caso de requerir la evaluacin del trabajo de cementacin, se recomienda
correr un registro Ultrasnico; acompaado y complementando la corrida con
CBL VDL.
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4.2.4 Informacin del Pozo
ESTADO: TABASCO Municipio: CARDENAS
REFERENCIA TOPOGRFICA
Direccional desde la pera del pozo MORA-21
TIPO DE POZO Terrestre
FECHA: 24 de Mayo de 2012
POZO: Mora 22-A
PLATAFORMA: PMX-313
OPERACIN: L er e 5 a 5,440m
DATOS DE FORMACION
Formacin: JST Gradiente de Formacin en Fondo: 0.49 g/cm3 Gradiente de Fractura en Fondo: 0.73 g/cm3 DATOS DE POZO
Dimetro de la barrena 5 7/8 Dimetro en Agujero: 6.15 Promedio Con Caliper tomado del
registro con el DRCAL el 18 Mayo 2012 Temperatura Esttica de Fondo: Desviacin Mxima del Agujero:
132C a 5,435m, tomado del registro con el DRCAL el 18 Mayo 2012 26
DATOS DE LA TUBERIA
Profundidad de Asentamiento (programada): 5,440m Dimetro de TR a cementar: 5 Boca de Liner: 4,864m (200m Traslape) Peso: 18 lb/ft Rosca: HD-513 Grado