lechadas de cemento

115
I

Upload: heyler-cruuz

Post on 11-Aug-2015

166 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Lechadas de Cemento

I

Page 2: Lechadas de Cemento

II

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS

CARÁTULA

Tema:

“ESTUDIO DE UNA LECHADA DE CEMENTO APLICADO EN EL

POZO EDÉN − YUTURI F.74”

TESIS PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO

DE PETRÓLEOS

Autor:

Luis Alberto Tixi Cando

Director de tesis:

Ing. Patricio Izurieta

Quito – Ecuador

2009

Page 3: Lechadas de Cemento

III

DECLARACIÓN

Del contenido de la presente tesis se responsabiliza el autor.

Luis Alberto Tixi Cando

Page 4: Lechadas de Cemento

IV

INFORME DEL DIRECTOR

Señor Ingeniero

Jorge Viteri Moya, Msc

DECANO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Presente:

INFORME

Por medio de la presente como DIRECTOR DE TESIS, cuyo tema es "ESTUDIO DE

UNA LECHADA DE CEMENTO APLICADO EN EL POZO EDÉN - YUTURI F.74"

del señor: LUIS ALBERTO TIXI CANDO me permito informar a usted que el

mencionado señor ha finalizado su proyecto de tesis cumpliendo con todo los requisitos

correspondientes previa a la obtención del título de TECNÓLOGO EN PETRÓLEOS.

Atentamente,

Ing. Patricio Izurieta

Page 5: Lechadas de Cemento

V

CARTA DE LA EMPRESA

Page 6: Lechadas de Cemento

VI

AGRADECIMIENTO

Al presentar mi tesis quiero agradecer A DIOS por darme una oportunidad nueva cada

día.

A la valiosa colaboración prestada por la Dirección Nacional de Hidrocarburos (DNH)

quienes me autorizaron plenamente a desarrollar en el laboratorio de cementación el

presente trabajo.

Al Ing. Patricio Izurieta quien me orientó, dirigió y asesoró para la elaboración de la

presente tesis.

A las autoridades de la Universidad y Facultad de Ciencias de la Ingeniería, en especial

al Ing. Jorge Viteri, Decano de la Facultad, por su constante apoyo, ejemplo de

responsabilidad y fraternidad que siempre me prestó cuando lo necesite.

A la Universidad Tecnológica Equinoccial, la cual ha sido mi segundo hogar en donde

he desarrollado mis conocimientos profesionales, ya que ha sido un pilar muy

importante para culminar mi propósito.

Luis Alberto Tixi Cando

Page 7: Lechadas de Cemento

VII

DEDICATORIA

Con mucho cariño dedico esta tesis A DIOS quién es el dueño de todo lo que poseemos

y nos da vida cada día, permitiendo que todos los sueños y anhelos que hay en nuestro

corazón se cumplan.

A mis padres: Segundo Tixi Q. y María Cando B. quienes me han demostrado que todo

esfuerzo, dedicación y constancia llevan al éxito y transforman al hombre en un ser

disciplinado y firme al tomar decisiones.

A mis hermanos: Germán, Geovany, Washington, Narcisa y Flor por su ayuda

constante de apoyo, que siempre me anhelaron éxito.

Luis Alberto Tixi Cando

Page 8: Lechadas de Cemento

VIII

ÍNDICE DE CONTENIDO

CARÁTULA .................................................................................................................... II

DECLARACIÓN ............................................................................................................ III

INFORME DEL DIRECTOR ......................................................................................... IV

CARTA DE LA EMPRESA ............................................................................................ V

AGRADECIMIENTO .................................................................................................... VI

DEDICATORIA ........................................................................................................... VII

ÍNDICE DE CONTENIDO ......................................................................................... VIII

ÍNDICE GENERAL ....................................................................................................... IX

ÍNDICE DE ANEXOS .................................................................................................. XV

ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................ XVI

NOMENCLATURA ................................................................................................. XVIII

RESUMEN .................................................................................................................... XX

SUMMARY ................................................................................................................. XXI

Page 9: Lechadas de Cemento

IX

ÍNDICE GENERAL

CAPÍTULO I .................................................................................................................... 1

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1

1.1. OBJETIVO GENERAL ......................................................................................... 2

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................. 2

1.3. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................. 2

1.4. IDEA A DEFENDER. ........................................................................................... 3

1.5. IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES E INDICADORES .................................. 3

1.5.1. Variables Independientes. ............................................................................... 3

1.5.2. Variable Dependiente ...................................................................................... 3

1.6. METODOLOGÍA: ................................................................................................. 3

1.6.1. Métodos de Investigación ............................................................................... 4

1.6.2. Técnicas de Investigación. .............................................................................. 4

CAPÍTULO II ................................................................................................................... 5

2. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 5

2.1. OBJETIVOS DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA DE UN POZO................... 6

2.1.1. Elaboración de los cementos .......................................................................... 7

Page 10: Lechadas de Cemento

X

2.2. CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS ........................................................... 8

2.2.1. Tipos de tuberías de revestimientos (casings) ............................................... 10

2.2.2. Diseño de la lechada de cemento .................................................................. 12

2.2.2.1. Presión y Temperatura ........................................................................ 13

2.2.2.2. Cantidad de Cemento .......................................................................... 13

2.2.2.3. Caliper ................................................................................................. 14

2.3. MEZCLA DEL CEMENTO A GRANEL Y ADITIVOS ................................... 15

2.3.1. En la planta de cemento ................................................................................ 15

2.3.2. Re-mezclado de materiales a granel en la locación ...................................... 16

2.4. CONTROL DE LA LECHADA DE CEMENTO. .............................................. 17

2.4.1. Consideraciones técnicas de bombeo de la lechada de cemento ................... 19

2.4.2. Aspectos para una operación eficiente .......................................................... 21

2.5. PROPIEDADES REQUERIDAS DE UNA LECHADA DE CEMENTO.......... 24

2.5.1. Influencia de la presión y la temperatura del pozo ....................................... 25

2.5.2. Tiempo de bombeabilidad ............................................................................. 26

2.5.3. Viscosidad y contenido de agua de las lechadas de cemento........................ 28

2.5.4. Agua de mezclado ......................................................................................... 29

Page 11: Lechadas de Cemento

XI

CAPÍTULO III ................................................................................................................ 31

3. EFECTOS DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN Y ADITIVOS

SOBRE EL CEMENTO ............................................................................................. 31

3.1. DENSIDAD DE LA LECHADA ........................................................................ 32

3.2. PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA LECHADA DE CEMENTO ....... 33

3.2.1. Pérdidas de circulación ................................................................................. 33

3.2.2. Perdida por filtrado ....................................................................................... 35

3.2.3. Calor de hidratación ...................................................................................... 36

3.3. EQUIPOS UTILIZADOS EN EL LABORATORIO DE CEMENTACIÓN ...... 37

3.3.1. Consistómetro ............................................................................................... 38

3.3.2. Balanza presurizada ...................................................................................... 39

3.3.3. Viscosímetro Fann ........................................................................................ 40

3.3.4. Analizador ultrasónico de la lechada de cemento ......................................... 41

3.4. EQUIPO DE SUPERFICIE ................................................................................. 43

3.4.1. Cabezas de cementación ............................................................................... 43

3.4.2. Silos en la base de la Compañía contratista .................................................. 44

3.4.3. Camión Bulk ................................................................................................. 44

Page 12: Lechadas de Cemento

XII

3.4.4. Camiones cementadores ................................................................................ 45

3.4.5. Mini monitor ................................................................................................. 46

3.4.6. Densímetro .................................................................................................... 47

3.5. EQUIPO DE SUBSUELO ................................................................................... 49

3.5.1. DV Tool ........................................................................................................ 50

3.5.2. Torpedo y tapones de cementación del DV Tool .......................................... 51

3.5.3. Collar flotador y válvula de inserto flotadora ............................................... 51

3.5.4. Zapato guía .................................................................................................... 52

3.5.5. Tapones de cementación ............................................................................... 52

3.5.6. Rascadores .................................................................................................... 53

3.5.7. Centralizadores .............................................................................................. 53

3.5.8. Turbo centralizadores .................................................................................... 55

3.5.9. Packers externos para el casing ..................................................................... 55

CAPÍTULO IV ................................................................................................................ 56

4. POZO EDÉN YUTURI F-74 ...................................................................................... 56

4.1. PROGRAMA DE CEMENTACIÓN ................................................................... 57

4. 1.1. Calidad, Seguridad y Medio Ambiente ........................................................ 57

Page 13: Lechadas de Cemento

XIII

4.2. CONSIDERACIONES DE DISEÑO .................................................................. 58

4.3. CENTRALIZACIÓN ........................................................................................... 59

4.3.1. Pre-flujos y lechada ....................................................................................... 60

4.3.2. Planes de contingencia .................................................................................. 60

4.4. PROCEDIMIENTO OPERACIONAL RECOMENDADO ................................ 61

4.4.1. Descripción del Pozo Eden Yuturi F-74 ....................................................... 63

4.4.2. Sistema de lodo utilizado en el pozo Edén Yuturi F-74................................ 64

4.5. PROGRAMA DE BOMBEO DE LODO ............................................................ 65

4.5.1. Colocación de Centralización ....................................................................... 66

4.6. DISEÑO DE LA LECHADA .............................................................................. 67

4.6.1. Requerimiento de Materiales ........................................................................ 69

4.6.2. Requerimientos de agua de mezcla ............................................................... 70

4.6.3. Preparación de mezcla................................................................................... 72

CAPÍTULO V ................................................................................................................. 72

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ......................................................... 72

5.1. CONCLUSIONES ............................................................................................... 72

5.2. RECOMENDACIONES. ..................................................................................... 73

Page 14: Lechadas de Cemento

XIV

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 74

CITAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 75

Page 15: Lechadas de Cemento

XV

ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO Nº- 1: Datos informativo del pozo EDÉN YUTURI F- 74. ............................. 76

ANEXO Nº- 2: Secuencia de fluidos usado en el Pozo. ................................................. 77

ANEXO Nº- 3: Programa de Bombeo ............................................................................ 78

ANEXO Nº- 4: Comportamiento de la presión en cabeza .............................................. 79

ANEXO Nº- 5: Comportamiento de la presión en anular. .............................................. 80

ANEXO Nº- 6: Colocación de centralización ................................................................. 81

ANEXO Nº- 7: WELLCLEAN I Simulator .................................................................... 82

ANEXO Nº- 8: WELLCLEAN II Simulator (Cubrimiento de cemento) ....................... 83

ANEXO Nº- 9: Descripción de fluido tipo MUDPUSH II. ............................................ 84

ANEXO Nº- 10: Descripción de fluido tipo ClearPILL ................................................. 85

ANEXO Nº- 11: Descripción de fluido tipo FLEXSTONE. .......................................... 86

ANEXO Nº- 12: Requerimiento de Materiales ............................................................... 87

ANEXO Nº- 13: Requerimientos de Agua de Mezcla. ................................................... 88

Page 16: Lechadas de Cemento

XVI

ÍNDICE DE FIGURAS

Nº- Descripción Pág.

1 Sistema de cementación en un pozo petrolero……………..………... 6

2 Material utilizado en la fabricación del cemento…….……………… 7

3 Equipo utilizado para re-mezclar los materiales en la locación……... 16

4 Balanza Presurizada ….……………………………………………... 17

5 Tapón inferior rojo...………………………………………………. 18

6 Bombeo de cemento al pozo …………...…………………………… 20

7 Anillo de cemento …………………………………………………... 22

8 Consistómetro Presurizado …….……………………………………. 27

9 Cementación defectuosa en el casing……………………………….. 34

10 Control de pérdida de la lechada de cemento………………………. 35

11 Cámaras de filtración de baja presión ……………...……………….. 36

12 Consistómetro presurizado ………………………………………….. 39

13 Viscosímetro Fann 35……………………………………………….. 40

14 Ultrasonic Analyzer………………………………………………….. 42

15 Analizador de ultrasonido del Cemento …………………………….. 43

16 Camión PSM (Pressure Slurry Mixer)………………………………. 45

17 Mini Monitor………………………………………..……………….. 47

18 Accesorio de cementación utilizado en trabajo a doble etapa………. 49

19 DV Tool……………………………………………………………... 50

20 Centralizer…….…….……..….………….…………………………. 54

Page 17: Lechadas de Cemento

XVII

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla Nº- Descripción Pág.

Tabla Nº-1 Efectos del fluido de perforación y aditivos sobre el cemento.……... 31

Tabla Nº-2 Píldora premezclada de cemento …………………….……………... 62

Tabla Nº-3 Píldora dispersa de lodo……………………....……….……………. 63

Tabla Nº-4 Condiciones óptimas de una cementación de liner 7”………………. 64

Tabla Nº-5 Sistema de lodo usado en el liner de producción……..….……..…... 65

Tabla Nº-6 Sistema de bombeo de lodo…………………………………………. 65

Page 18: Lechadas de Cemento

XVIII

NOMENCLATURA

AASHO: Sociedad Americana por Probar los Materiales

ACI: Instituto Americano del cemento

API: Instituto Americano del Petróleo

ASTM: Sociedad Americana para, prueba de materiales

BBL: Barriles

BHST: Temperatura estática de fondo

BOP: Preventor de reventones

BPM: Barriles por minuto

cc: Centímetros cúbicos

cp: Centipoise

DST: Pruebas de productividad potencial de la formación

FT: Pruebas de Formación

gal: Galones

gal/sxs: Galones por cada saco

lb: Libras

lb/bbl: Libras por cada barril

lb/ft: Libras por pie

lbs /gal: Libras por galón

LCD: Pantalla de cristal líquido

kg/cm2:: Kilogramos por centímetros cuadrados

kg/lt: Kilogramos por cada litro

MD: Profundidad Del Pozo

min: Minutos

Page 19: Lechadas de Cemento

XIX

Mud Loggers: Registradores de lodo

pH: Potencial de hidrógeno

PV: Viscosidad plástica

PPG: Libras por cada galón

PPM: Partes por millón

PSI: Libras por pulgada cuadrada

PSM: Mezclador de lechadas de precisión

RPM: Revoluciones por minuto

TVD: Profundidad vertical verdadera

UCA: Analizador de ultrasonidos Cemento

YP: Punto cedente

Page 20: Lechadas de Cemento

XX

RESUMEN El desarrollo de este trabajo fue logrado específicamente para entender el

comportamiento de la lechada de cementación y los problemas que ocasionan la pérdida

de filtrado en el liner de producción de 7” del pozo Edén Yuturi F-74, estableciendo los

procedimientos a seguir durante y después de la cementación.

Se inició esta tesis con el planteamiento del tema y se determinó los objetivos que se

pretende alcanzar con este trabajo, así mismo la justificación y propuesta a defender.

Se describe detalladamente la introducción a la cementación, características y

componentes del cemento y el diseño de la lechada para cementar el liner de 7”.

En esta sección se detalla los equipos de laboratorio que son necesarios para el diseño y

pruebas de las diferentes lechadas de cemento, el bombeo de la lechada a régimen de

fluido turbulento lo cual durante la cementación de un pozo petrolero es de suma

importancia el control de la formación del yacimiento para proporcionar un trabajo

eficaz, conjuntamente se describen los problemas que se encontraron durante la

cementación, de modo que se pueda tomar una acción más efectiva e inmediata, al

encontrar condiciones adversas no previstas.

El cuarto capítulo es el diseño de la lechada de cementación más eficaz, el cual se

realizó mediante el programa de cementación en el Pozo Edén Yuturi F-74, siendo el

propósito aislar la arena U, estableciendo en el tope del colgador del liner.

Finalmente, en el quinto capítulo se analiza los resultados de todo el trabajo para

determinar conclusiones y recomendaciones respecto al tema.

Page 21: Lechadas de Cemento

XXI

SUMMARY The development of this work was achieved specifically in order to understand the

cementation layer and problems caused by the filtration loss into the production liner of

the Eden Yuturi F-74 7” well, establishing procedures to be followed during and after

cementation.

This thesis was initiated with the theme posing and objectives were determined with

which it is tried to accomplish this work, as well as the justification and proposal to be

defended. It is described in detail the introduction to cementation, characteristics, and

cement components, and cementation layer design which is going to be pumped at the

7” liner.

In this section the laboratory equipment is detailed, which is required for design and

tests in the different cementation layers, pumping of the cement layer at a turbulent

regime fluid which is very paramount into the cementation of an oil well for the stock

formation in order to provide an efficient work, additionally, problems found during

cementation are described, so as to take a more effective and immediate action when

finding adverse, not foreseen conditions.

The fourth chapter deals with more efficient cementation layer design, which was

carried out through the cementation program at the Eden Yuturi F-74 Well, being the

purpose that of isolating sand U, establishing on the liner holding top.

Finally, in fifth chapter the results of the whole work are analyzed in order to determine

conclusions and recommendations respect to the theme.

Page 22: Lechadas de Cemento

CAPÍTULO I

Page 23: Lechadas de Cemento

1

CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN

El proceso de cementar es colocar una lechada de material cementante dentro del anular

entre el exterior del revestimiento y la pared del hoyo. La colocación se hace

normalmente por medio de equipos de bombeo, mezclándolo previamente en superficie.

A través del tiempo, el proceso de cementación de pozos petrolíferos cada vez ha sido

más complejo.

Esta tecnología se ha practicado donde quiera que se perforaban los pozos petroleros. La

cementación es una operación compleja, que requiere de equipos especializados así

como de personal altamente calificado. La vida útil del pozo depende fundamentalmente

de la operación de cementación y de su eficiencia y control.

Las compañías de petróleo cuentan con gente y laboratorios de investigación, que

permanentemente contribuyen al avance de esta tecnología.

La cementación tiene una gran importancia en la vida del pozo, ya que los trabajos de

una buena completación dependen directamente de una buena cementación.

Esta Tesis es un estudio técnico de las operaciones de cementación y ofrece la revisión

de los procedimientos técnicos previo a toda operación. Puesto que la cementación es

una de las etapas de mayor importancia una vez que se ha terminado la perforación del

pozo.

Page 24: Lechadas de Cemento

2

1.1. OBJETIVO GENERAL

Explicar el proceso de Cementación del liner de producción de 7’’ del pozo Edén Yuturi

F-74.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Clasificación de los cementos para la industria petrolera.

2. Diseño de la lechada de cementación.

3. Mezcla de los materiales para la cementación.

4. Pre-mezclado de dichos materiales en la locación.

5. Aplicación práctica.- cementación liner de producción pozo Edén Yuturi F-74.

1.3. JUSTIFICACIÓN

IMPACTO TÉCNICO:

Esta tesis mostrará a los estudiantes de petróleos interesados en cementación de pozos

de petróleo, el proceso de Cementación de un liner de producción.

Cada uno de los pasos se mencionará en detalle, junto con datos técnicos completos. Al

final de la operación se indicarán los costos de la operación y el resumen de los

materiales utilizados.

IMPACTO ACADÉMICO:

La presente tesis facilitará a los Estudiantes con la recopilación de información en lo

referente a la cementación de pozos petroleros.

Page 25: Lechadas de Cemento

3

1.4. IDEA A DEFENDER

La coordinación entre la Compañía Operadora (Petroamazonas) y la Compañía de

servicios (Halliburton), en la ejecución de un programa de cementación para cementar

un liner de producción 7” logrando el objetivo propuesto de colocar una lechada de

cemento en la arena de interés.

1.5. IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES E INDICADORES

A continuación se indica las variables e indicadores respecto al tema.

1.5.1. Variables Independientes

• Calidad de la cementación del liner.

1.5.2. Variable Dependiente

• Problemas con los factores que afectan a una lechada de cemento como: calidad

de la remoción de la costra de lodo y aditivos que se le agregan a una lechada de

cemento.

1.6. METODOLOGÍA

A continuación se indicará el método aplicado en la investigación realizada.

Page 26: Lechadas de Cemento

4

1.6.1. Métodos de Investigación

La presente investigación se realizara basándose en los siguientes métodos:

Método Analítico.- Este método será de utilidad para revisión y análisis de la

información del pozo perforado

Método Sintético.- Este método se utilizara en la estructura de la tesis.

Método Inductivo.- Se seleccionará los topes adecuados para depositar el cemento en

el espacio anular entre la tubería de producción y la pared del pozo.

Método Deductivo.- Se tomará como punto de partida los conocimientos generales,

casos de pozos con características propicias similares.

1.6.2. Técnicas de Investigación

Revisión de documentos de pozos ya cementados.

Información de Internet.

Programa en CD media.

Visita al campo.

Charlas técnicas informales.

Manuales.

Libros.

Page 27: Lechadas de Cemento

CAPÍTULO II

Page 28: Lechadas de Cemento

5

CAPÍTULO II

2. INTRODUCCIÓN

La cementación de pozos es un antiguo procedimiento que comenzó a utilizarse cuando el destino

de los mismos era la producción de agua. En un principio se utilizaron materiales como breas,

asfaltos y otros productos.

La cementación de un pozo petrolero consiste en desplazar una lechada de cemento en sentido

descendente por la tubería de revestimiento, y por el espacio anular en sentido ascendente de tal

manera que la tubería de revestimiento y la formación queda adherida.

Como dice el Ing. James Halliburton en su libro Cementing System. Pág.25: “La cementación en

la industria petrolera se inicio mediante el uso de maquinas a vapor. En un comienzo la

cementación consistía solo en la utilización del cemento sin ningún tipo de aditivos

adicional y solo se lo realizaba por el espacio anular, años más tarde se utilizo el gel,

después los aditivos y retardadores...”

Luego dicha mezcla es bombeada, a través del casing, hacia puntos críticos del anillo formado

entre el pozo y la tubería, o a su vez también se lo hace a pozo abierto dentro de una sección pre-

establecida, tal como el mostrado en la figura 1.

Antes de llevar el cemento al fondo del pozo, éste debe ser estudiado en un laboratorio, para de esta

manera conocer cómo será el comportamiento de la mezcla de cemento dentro del pozo. La

simulación de estas condiciones llevará a la utilización de ciertos aditivos para que las propiedades

de la lechada sean las más adecuadas. Además existe la cementación a doble etapa la cual se realiza

cuando las formaciones del fondo del pozo no soportan la presión hidrostática ejercida por una

larga columna de cemento, las zonas de interés están muy separadas entre sí y es necesario

cementarlas, las zonas superiores a ser cementadas con buen cemento no contaminado finalmente,

Page 29: Lechadas de Cemento

6

pozos profundos y calientes los cuales requieren lechadas diferentes de acuerdo a las características

propias de un nivel determinado.

FIGURA Nº- 1: Sistema de cementación en un pozo petrolero

Fuente: Halliburton. Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

2.1. OBJETIVOS DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA DE UN POZO

Se realiza al cementar los revestidores del pozo (conductor, superficial, intermedio, producción,

etc.) durante la perforación. Entre los objetivos principales de esta cementación se pueden

mencionar los siguientes:

1. Adherir y fijar la sarta de revestimiento.

2. Restringir el movimiento de fluidos entre las formaciones productoras y el

confinamiento de los estratos acuíferos.

3. Proteger la sarta contra la corrosión.

Page 30: Lechadas de Cemento

7

4. Reforzar la sarta contra el aplastamiento debido a fuerzas externas y reforzar la

resistencia de la sarta a presiones de estallido.

5. Proteger la sarta durante los trabajos de cañoneo (completación).

6. Sellar la pérdida de circulación en zonas "ladronas".

2.1.1. Elaboración de los cementos

La materia prima utilizada en la fabricación de cementos son las calizas (carbonato de

calcio) y arcillas o esquistos (pizarras cristalinas: cuarzo con mica, clorita o talco). El

hierro y la alúmina se agregan frecuentemente cuando no están presentes en las calizas o

arcillas, tal como el mostrado en la figura 2.

Estos materiales se mezclan juntos, ya sea por vía húmeda o seca, luego se introducen

en un horno rotativo que funde la mezcla de caliza a temperaturas de 2600 °F a 3000 °F

en un material llamado "clinker" del cemento.

FIGURA Nº- 2: Material utilizado en la fabricación del cemento

Fuente: Halliburton. Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

Page 31: Lechadas de Cemento

8

Después del enfriamiento, el clinker se pulveriza y se mezcla con pequeñas cantidades

de yeso, que es lo que controla el tiempo de fragüe final del cemento. Los tipos más

comúnmente utilizados para trabajos de cementación a doble etapa, son el tipo "A" para

cementaciones superficiales, y para otras más profundas se utiliza cemento clase "G".

2.2. CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS

Los cementos son fabricados de tal manera que cumplan con ciertas normas físicas y

químicas que dependen de sus aplicaciones. A nivel internacional existen varios

institutos que dictan y estudian especificaciones para la fabricación del cemento, entre

ellos están la ACI (Instituto Americano del cemento), ASTM (Sociedad Americana

para, prueba de materiales), y el API (Instituto Americano del Petróleo).

De este grupo el mejor conocido dentro de la industria petrolera es el ASTM, el cual se

encarga de los cementos para la construcción, y el API que se encarga de dictar las

normas y especificaciones de los cementos, utilizados solamente en pozos petrolíferos y

gasíferos.

El API provee las especificaciones que cubre nueve clases de cementos para pozos

petrolíferos, designadas como clases A, B, C, D, E, F, G, H y J. Las más utilizadas en el

campo petrolero son las clases A y G.

A continuación se describen las clases de cementos comúnmente usados en el proceso

de cementación:

Clase A.- usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando

no se requieren propiedades especiales. La relación agua/cemento recomendada

es 5.2 gal/sxs.

Page 32: Lechadas de Cemento

9

Clase B.- usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando

hay condiciones moderadas a altas resistencia al sulfato. La relación

agua/cemento recomendada es 5.2 gal/sxs.

Clase C.- usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando

se requieren condiciones de alto esfuerzo. La relación agua/cemento

recomendada es 6.3 gal/sxs.

Clase D.- usado generalmente para pozos desde 6000’ hasta 10000’, para

condiciones moderadas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos

moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase E.- usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 14000’, para

condiciones altas de presión y temperatura. La relación agua/cemento

recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase F.- usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 16000’, para

condiciones extremas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos

moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase G y H.- usado generalmente para pozos desde superficie hasta 8000’ o

puedan ser usados con aceleradores o retardadores para cubrir una amplia

variedad de rangos de presión y temperatura. La relación agua/cemento

recomendada es 5,0 gal/sxs.

Page 33: Lechadas de Cemento

10

Clase J.- apropiado para ser usado tal como está elaborado, desde los 12000 pies

(3660mts) hasta los 16000 pies (4880mts) de profundidad, bajo condiciones

extremadamente altas de presión y temperatura, puede, usarse con aceleradores o

retardadores para cubrir un amplio rango de profundidades y temperaturas del

pozo.

2.2.1. Tipos de tuberías de revestimientos (casings)

En la industria petrolera contamos con un sin número de accesorios que facilitan el

trabajo de campo, en este caso tenemos los tipos de tuberías que existen, que clase o

tipo de cemento se utilizan, según la clasificación del punto anterior, la función que

cumple cada una de estas tuberías y cuáles son los objetivos por las cuales se decide

trabajar con ellas.

Entre los tipos de tuberías de revestimientos tenemos:

Casing Conductor.- Esta tubería es utilizada en pozos poco profundos, usualmente

menores de 100 pies (30 metros) su diámetro varía entre 20" a 36" aproximadamente, y

de 30 pies de longitud por tubo, es decir 9,14 metros. Es necesario fijarlo en superficie

(encadenarlo) cuando se cementa. El tipo de la lechada de cemento debe ser de alta

resistencia y de fragüe muy rápido comúnmente se utilizan cementos clase A, C, G o H

más aceleradores.

Sus objetivos son los de proteger las zonas lavadas debajo del equipo de perforación,

permitir retornos a superficie, directamente a la pileta de lodo.

En el proceso para cementar si no se utilizan tapones de goma, sólo se desplaza el

casing, a menudo con Drill Pipe.

Page 34: Lechadas de Cemento

11

Casing Superficial.- Sirve para profundidades de 100 a 5000 pies (30 a 1500mts) o

mayores, su diámetro es de 7 5/8" a 20" o mayores. Al igual que el casing conductor

utiliza las mismas clases de cementos. Cumplen varias funciones, algunas de las cuales

son similares a la del casing conductor, pero las dos más importantes son: servir de

conexión entre la válvula BOP (Preventor de reventones) y del cabezal del pozo,

soportar el casing más profundo y la sarta de la tubería de producción.

Debido a la importancia de estas dos funciones se deben tener en cuenta para la

selección de tipos de lechada, cementos, aditivos, etc.

Para cementar se deben utilizar tapones de goma (de limpieza) de fondo y superior,

centralizar el casing en el agujero y fijar la junta de unión (cupla) en el fondo y en el

zapato guía para prevenir que se desenrosquen al re-perforar.

Casing Intermedio.- Esta tubería comprende entre 6 5/8" a 20" de diámetro, el casing

Intermedio va desde profundidades entre los 4000 a 16000 pies (1200 a 4800mts).

Raramente es cementado, solamente en la sección del fondo, se puede terminar el pozo

(complementación) con este casing intermedio. Se utilizan cementos clases A, C, G o H.

Las funciones de este casing son: prevenir el ensanchamiento o alargamiento del

agujero, proteger la sarta de perforación de zonas pegajosas y la sarta de producción de

la corrosión y prevenir las pérdidas de circulación.

Casing de Producción.- Una tubería de producción varía de 4 1/2", 5 1/2 y 7" de

diámetro, se extiende desde la superficie hasta debajo de las zonas de producción y es la

que permite realizar operaciones para la puesta en producción de un pozo.

Page 35: Lechadas de Cemento

12

Los objetivos del casing de producción son: completar el pozo para producción, proveer

control de presión, cubrir una sarta completa de casing dañado, controlar el pozo cuando

se cañonea (punzado, baleo).

Los cementos a utilizar deben estar diseñados para poder controlar la presión

hidrostática. El casing más profundo se cementará con cemento de alta consistencia; la

lechada de relleno (de cabeza) seguida la lechada de cola, esta debe ser de alta

resistencia, este mismo tipo de cemento debe ser usado frente a las zonas productivas.

Para el procedimiento de cementación, normalmente se utilizan espaciadores de buena

calidad, es común desplazar con fluidos para cañoneo. Desplazar y lavar bombas y

líneas antes de cementar. Correr tapones de goma inferior y superior.

Liner.- Su diámetro varía entre 5" y 7", cumple la misma función que el casing de

producción. Consiste en entubar una sarta de casing en la fracción de pozo abierto

perforado y colgarlo del último casing instalado, esto conlleva a una reducción de costos

y consideraciones técnicas en el momento de diseñar la lechada de cemento.

2.2.2. Diseño de la lechada de cemento

En el País las compañías de cementación utilizan cementos nacionales, tales como

Rocafuerte, Selva Alegre, entre otros, para cementar las tuberías de revestimientos

superficiales y los cementos tipos G o H para cementar las tuberías de revestimientos de

producción de 7", las tuberías intermedias de 9 5/8" y/o los Liners de 5" y 7" para los

pozos direccionales y horizontales.

Page 36: Lechadas de Cemento

13

Para el diseño de la lechada de cemento deberán tomarse en cuenta los siguientes

factores los cuales son considerados muy importantes e influyen en el diseño de la

lechada de cemento.

2.2.2.1. Presión y Temperatura

En una operación primaria, la presión y la temperatura, influyen en el tiempo de

espesamiento de la lechada de cemento; en el caso de las presiones estas afectan a la

deshidratación del cemento. Las temperaturas encontradas en operaciones de presión

pueden ser mayores que en los trabajos de cementaciones primarias por cuanto el pozo

generalmente no es circulado con algún fluido que disminuya la temperatura de fondo.

Si una cavidad poco profunda debe ser llenada o si, a su vez, hay que abandonar

perforaciones, la lechada debe ser diseñada para un tiempo de bombeabilidad más corto,

pero, una presión con hesitación a baja presión requiere una bombeabilidad de 4 a 6

horas. La lechada debe permanecer fluida el tiempo necesario, no sólo considerando el

tiempo de operación sino también el de reversado.

2.2.2.2. Cantidad de Cemento

El volumen de lechada puede ser determinado con precisión gracias al registro Caliper,

en este se ve el tamaño del hueco, con este datos se realizan los cálculos.

Para cementaciones de doble etapa unos 1750 sacos de cemento de clase G. Este último

fue el que se usó para el trabajo de cementación, el silo está ubicado en el campo DM.

Page 37: Lechadas de Cemento

14

2.2.2.3. Caliper

La geometría del pozo es un parámetro importante en el diseño de la lechada de

cemento. Si el volumen del cemento es subestimado, el tope del cemento puede ser

menor que el deseado lo cual en el caso del "Liner" puede resultar en una operación de

remediación extremadamente cara.

Si el borde del pozo tiene variaciones en el diámetro (cavernas), la velocidad anular a

través de la sección es menor que la velocidad a través de la porción calibrada del

hueco. Si la velocidad es bastante baja, el lodo y los ripios serán levantados en las

cavernas en estado de gel, siendo e consecuencia difícil su reemplazo con cemento. Para

evitar este problema el hueco es usualmente registrado para determinar el volumen del

cemento a bombear.

Algunas herramientas de "wire-line" pueden ser usados para estimar el tamaño del

hueco abierto y el volumen anular. Esencialmente se corren 3 tipos de registros:

Registros de caliper de 2 brazos.- En huecos redondos la distancia de los dos

brazos proveen el diámetro del círculo, si el hueco es ovalado arroja un volumen

mayor que el necesario.

Registro de Caliper de 3 brazos.- No presenta problemas en huecos redondos,

pero en un ovalado conduce a un cálculo de volumen muy pequeño.

Registro de Caliper de 4 brazos.- Provee la más acertada representación de la

geometría del borde, del pozo.

Page 38: Lechadas de Cemento

15

2.3. MEZCLA DEL CEMENTO A GRANEL Y ADITIVOS

Para llevar a cabo este sistema se necesita los siguientes procesos:

2.3.1. En la planta de cemento

En la planta de cemento la metodología a tener en cuenta es la siguiente:

1. Compruebe la calibración del tanque de carga y de la balanza.

2. Compruebe los cálculos de peso, el peso y el nombre de cada aditivo que entra

al tanque de carga con la composición de diseño.

3. Cuente las bolsas de aditivo para cada mezcla.

4. No permita que se agregue una bolsa incompleta según el diseño.

5. Para cerciorarse de que se efectuó un correcto mezclado, transfiera los

materiales entre tanques vacíos unas dos veces antes de cargar los camiones que

se dirigirán a la locación.

6. Tome una muestra de 5 galones del material por cada batch que va al tanque de

carga a medida que lo pasa al camión, cada recipiente de muestreo deberá ser

identificado con un marcador de tinta permanente.

7. Visualmente, verifique cada tanque vacío antes de que se transfiera la mezcla

para asegurarse que esté completamente vacío.

8. Realice un ensayo químico o de temperatura de espesamiento de las muestras

tomadas para verificar la mezcla.

Page 39: Lechadas de Cemento

16

2.3.2. Re-mezclado de materiales a granel en la locación

Para este proceso es necesario llevar a cabo tres pasos básicos, los cuales son:

1. Transferir la mezcla seca para que el tanque del camión quede vacio,

nuevamente llévela al tanque original justo antes del mezclado, tal como se

muestra en la figura 3.

2. Verifique visualmente los tanques vacíos para asegurarse de que están realmente

vacíos antes de transferir el material mezclado.

3. Para hacer análisis en caso de fallas por cementación tome una muestra de 5

galones de cada composición de cada camión, con un marcador indeleble

identifíquelas. Si no se requieren análisis posteriores, destruya las muestras.

FIGURA Nº- 3: Equipo utilizado para Pre-mezclar los materiales en la locación

Fuente: Halliburton. Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

Page 40: Lechadas de Cemento

17

2.4. CONTROL DE LA LECHADA DE CEMENTO

Para llevar el control de la lechada de cemento de acuerdo al controlador de operación.

Como dice Carlos Castro en su libro“Cementing Control”. Pág.95: “Básicamente se debe

utilizar una balanza presurizada (figura 4), verificando la densidad con un dispositivo

de radioactividad y con un graficador a cinta, el dispositivo radioactivo debe ubicarse en

la línea de descarga de la bomba.....”

FIGURA Nº- 4: Balanza Presurizada

Fuente: BJ Services, Laboratorio

Elaborado por: TIXI, Luis

Antes del mezclado se deben chequear la calibración de todos los accesorios de

densidad con agua dulce, para asegurar su correcta calibración; no se debe olvidar

calibrar también los medidores, los manómetros. De igual manera es importante

también llevar un registro de las operaciones, donde se incluya el tiempo, las

mediciones de densidad, el caudal de mezclado o caudal de desplazamiento, el caudal

de retorno del lodo, la presión en la boca del pozo, la operación en proceso, el volumen

Page 41: Lechadas de Cemento

18

de fluido bombeado, etc. Tenga un registro también de la velocidad de la bomba

(emboladas por minuto) y del total de las emboladas.

La correcta operación del registrador de presión del operador es importante para realizar

un buen trabajo.

Como dice la compañía BJ Services en su Manual Cementing, Oil Well Control. Pág.48: “Se debe

utilizar los tapones barredores superior e inferior y controlar los mismos antes de

colocarlos, indica que se invierta los tapones inferiores e inspeccione la parte central

hueca, asegúrese de que no haya goma de más, suciedad...”

Verifique el orden de carga; el tapón inferior es rojo (o negro) y es el que se carga

primero; luego se carga el tapón superior el cual es negro y macizo (figura 5).

FIGURA Nº- 5: Tapón inferior rojo

Fuente: BJ Services, Cementing

Elaborado por: TIXI, Luis

Page 42: Lechadas de Cemento

19

Utilice cabeza de cementación de dos tapones y verifique la correcta operación de la

cabeza en la base y en la locación.

Desplace el tapón superior de la cabeza de cementación sin parar las operaciones. No

abra la cabeza de cementación para dejar caer el tapón superior, porque esto permitirá

que el pozo tome aire.

Bombee el pre-flujo o los separadores antes del tapón inferior, lo ideal es usar dos

tapones inferiores, uno delante del pre-flujo y el lodo y el otro después.

Se debe utilizar un volumen de pre-flujo o de separador igual a 500 - 800 pies de anillo,

no sin antes haberse asegurado de realizar ensayos de compatibilidad con el pre-flujo, el

lodo y el cemento.

Las lechadas de cemento deben ser mezcladas en baches, si fuese posible utilizando

tanques de 40 a 250 barriles, tales como los blenders a paleta. Así mismo puede alternar

utilizando los accesorios de mezclado continuo más estos blenders como vasijas para

promedios. Esta operación es de suma importancia para asegurar un buen control de las

propiedades de la lechada.

Al terminar con la operación realice un balance del tipo de agua que se utilizaron así

también como del cemento para confirmar que este último fue mezclado según el

diseño.

2.4.1. Consideraciones técnicas de bombeo de la lechada de cemento

Para que una lechada de cemento adquiera las propiedades anteriormente mencionadas

al fraguar (figura 6), es de suma importancia tener en consideración varios factores que

tienen como objetivo principal limpiar la superficie del casing y las paredes del pozo,

Page 43: Lechadas de Cemento

20

eliminando así el revoque y la posibilidad de que se contamine el cemento con la

inyección y sus aditivos.

La limpieza del pozo se consigue desplazando la lechada de cemento con un flujo

turbulento, este se consigue con elevadas velocidades.

FIGURA Nº- 6: Bombeo de cemento al pozo

Fuente: BJ Services, Cementing

Elaborado por: TIXI, Luis

Cuando se bombean con tales condiciones se producen elevadas pérdidas de carga

debido a la fricción, es decir a altas presiones, lo que requiere gran potencia hidráulica.

El flujo turbulento es la mejor opción para la limpieza de un pozo, es el método que

mejores resultados ha dado. Con el avance de la tecnología se pretende usar un flujo

tapón, menos de 3 BPM; cuando la lechada circula por el anillo, en esta condición no se

canaliza un material dentro de otro, es decir es como si estuvieran separados por un

tapón.

Page 44: Lechadas de Cemento

21

2.4.2. Aspectos para una operación eficiente

Entre los principales aspectos que deben considerarse para asegurar una operación

eficiente tenemos:

1. Configuración del pozo.

2. Características de las paredes y de las superficies de las tuberías.

3. Tipos de inyección.

4. Características de las lechadas del cemento.

5. Profundidad y Temperatura del pozo.

6. Tiempo disponible para el bombeo de la lechada.

7. Velocidad del bombeo.

Un pozo no es un cilindro perfecto, su diámetro varía y su eje no siempre coincide con

la vertical, lo que esto provoca es que cuando sea colocada la cañería en su lugar no

quede centrada, por lo tanto el espesor del anillo de cemento, puede ser delgado en el

sector en que la tubería está en contacto con las paredes (ver figura 7).

Este problema es solucionado en parte mediante el uso de centralizadores, los cuales son

colocados estratégicamente en conformidad con el perfil de calibración

Según las distintas estructuras que se atraviesen varían las características de las paredes

del pozo, a su vez que, las tuberías se comportan de manera diferente desde el punto de

vista de la adherencia del cemento, según su rugosidad y la limpieza. Las pinturas y

barnices son las menos recomendadas por lo que se recomienda eliminarlas antes del

entubamiento.

Page 45: Lechadas de Cemento

22

FIGURA Nº- 7: Anillo de cemento

Fuente: BJ Services, Cementing

Elaborado por: TIXI, Luis

Page 46: Lechadas de Cemento

23

Cuando se está inyectando la lechada de cemento, se incorpora una serie de reactivos

que pueden afectar el comportamiento de la misma, y a su vez depositar sobre las

formaciones permeables un revoque que impide el contacto de la lechada con la

formación.

Al producir la mezcla, se generan reacciones químicas que conducen al fragüe, una vez

fraguado las propiedades de este cemento no son uniformes, ya que el cemento seco no

tiene una composición fija, sino que, varía según los materiales que se hayan utilizado

para su fabricación. Esta premisa, por lo tanto, ha determinado que se clasifiquen en

"clases", de las cuales principalmente se utilizan los cementos de clase 'A" y "G", y muy

esporádicamente el tipo "H". Cada una de las clases de cementos tiene sus propiedades

específicas, en función de ellas se realiza su aplicación, sea para pozos someros o

profundos, temperaturas elevadas, etc.

La bombeabilidad es una propiedad que nos indica el tiempo que transcurre desde que

se hace la mezcla con agua hasta el fragüe inicial, es decir, establece el tiempo

disponible para colocar el cemento en el espacio anular. Depende de la composición

química del cemento, la relación agua-cemento y de los aditivos agregados.

El tiempo de bombeo es medido con un aparato que se llama consistómetro, en el cual

se simulan las condiciones de presión y temperatura a las que corresponden al pozo.

Las lechadas de cemento pierden agua frente a las formaciones permeables, se forma un

revoque de cemento con fragüe deficiente, este problema se resuelve agregando

materiales de pérdida de filtrado.

La inyección es un enemigo de una buena cementación, por lo que previo al bombeo de

las lechadas, se bombea al pozo un pre-flujo, que por sus características de diseño, es un

colchón lavador o también denominada lechada removedora.

Page 47: Lechadas de Cemento

24

2.5. PROPIEDADES REQUERIDAS DE UNA LECHADA DE CEMENTO

Como dice el Ing. L. Jijón en su Manual Weatherford. Pág.56: “Al diseñar la composición de

una lechada de cemento deben considerarse varios factores tales como las

profundidades de terminación, la temperatura del pozo, las condiciones del mismo y los

problemas que se susciten durante la perforación...”

Por tanto las propiedades de una lechada de cemento son influenciadas por factores tales

como:

1. Profundidad del pozo.

2. Temperatura y presión del pozo.

3. Presión hidrostática de la columna de lodo.

4. Viscosidad y contenido de agua de la lechada.

5. Tiempo de bombeabilidad o espesamiento.

6. Resistencia requerida del cemento para soportar cañería.

7. Calidad del agua de mezclado disponible.

8. Tipo de fluido de perforación y aditivos del fluido.

9. Densidad de la lechada.

10. Calor de hidratación o de reacción.

11. Permeabilidad del cemento fraguado.

12. Control de filtración.

13. Resistencia al ataque de las sales de fondo de pozo.

Page 48: Lechadas de Cemento

25

Las compañías de servicios petroleros cuentan, con equipos de laboratorios y ensayos,

los mismos que simulan las condiciones de fondo de pozo, por lo que facilitan los

procedimientos.

2.5.1. Influencia de la presión y la temperatura del pozo

El tiempo de bombeabilidad y la resistencia a la compresión de las lechadas de cemento

se ven afectadas por la presión y la temperatura del pozo.

La temperatura tiene mayor influencia, ya que, a medida que esta aumenta, la lechada

de cemento se deshidrata y fragua más rápidamente ocasionando que el tiempo de

bombeabilidad disminuya.

Las gradientes de temperatura varían según las áreas geográficas; el promedio de

gradientes geotérmicos es de 0,8° a 2,2° F por cada 100 pies de profundidad.

Por medio de estudios de perfiles y DST (pruebas de productividad potencial de la

formación), se obtiene las estimaciones de presiones estáticas de fondo de pozo.

Las temperaturas de circulación de fondo de pozo se obtienen mediante los sustitutos

registradores de temperatura que son acoplados a la sarta de perforación y se bajan al

pozo durante los acondicionamientos del lodo, antes de bajar la cañería. Una vez con

estos datos obtenemos la relación temperatura estática versus temperatura de circulación

del fondo de pozo, de esta manera establecemos el tiempo de bombeabilidad de una

lechada de cemento.

La presión que es impuesta a la lechada por el peso hidrostático de los fluidos que están

dentro del pozo, también reduce el tiempo de bombeabilidad. En pozos profundos, la

presión hidrostática más la presión de superficie, que es la presión de bombeo, durante

el desplazamiento, pueden llegar a exceder los 20000 PSI (1408 Kg/cm2).

Page 49: Lechadas de Cemento

26

Las presiones Hidrostáticas que producen las distintas densidades de los fluidos, a

diferentes profundidades.

El diseño de las lechadas de cementos para condiciones específicas de pozo y velocidad

de desplazamiento de la lechada por cada 1000 pies (305mts) de profundidad, así como

la potencia hidráulica requerida, caudal de desplazamiento, volumen de lechada, y

relación entre el diámetro del pozo y cañería, se utilizan como bases para la

determinación del tiempo de bombeo que resultará a partir de una composición

determinada de la lechada.

2.5.2. Tiempo de bombeabilidad

El tiempo mínimo de bombeabilidad, es el tiempo que se requiere para mezclar y

bombear la lechada dentro del pozo y hacia el anillo en el espacio comprendido entre la

tubería y el pozo. En el laboratorio se cuenta con equipos que sirven también para

determinar el tiempo de bombeabilidad de cualquier lechada de cemento bajo

condiciones de laboratorio, está especificado en los procedimientos de ensayos

recomendados por el API.

En los ensayos de tiempo de bombeabilidad se simulan las condiciones del pozo, se

establecen, para temperaturas de hasta 500 °F (260 °C) y presiones que exceden los

25000 PSI (1760 Kg/cm2).

Mientras se aplica calor y presión a la lechada de cemento colocada en el Consistómetro

(ver figura 8), continuamente se lee y registra en un gráfico la consistencia de la

misma. El límite de la bombeabilidad ha sido establecido cuando la lechada adquiere

l00uc. (Unidades de consistencia).

Page 50: Lechadas de Cemento

27

FIGURA Nº- 8: Consistómetro Presurizado

Fuente: Schlumberger Dpto. Cementing

Elaborado por: TIXI, Luis

Las recomendaciones específicas del tiempo de bombeabilidad dependen del tipo de

trabajo, condiciones de pozo y del volumen de cemento que se desea bombear. Cuando

la profundidad a cementar sea de 6000 a 8000 pies (1830 a 2440mts), el tiempo de

bombeabilidad comúnmente previsto en el diseño de la lechada es de 3 a 31/2 horas.

Este periodo permite un factor de seguridad adecuado ya que algunas cementaciones de

gran volumen requieren más de 90 minutos para ubicar la lechada. El tiempo de

bombeabilidad que se necesita para colocar un tapón de cemento no deberá exceder 1

hora, ya que la mayoría de los trabajos son terminados en menos de 1 hora.

Page 51: Lechadas de Cemento

28

En cementaciones a presión, los requerimientos para tiempo de bombeabilidad varían

según las distintas técnicas.

Cuando se efectúa una cementación a presión los factores que nos reducen

significativamente el tiempo de bombeabilidad de la lechada, son los cortes o

interrupciones del bombeo con hesitación; normalmente estas interrupciones no son

consideradas en los ensayos de laboratorio, ya que pueden influir para dejar el cemento

fraguado en la tubería de producción antes de finalizar la cementación a presión.

Para trabajos de cementación críticos, en profundidades mayores a 12000 pies

(3700mts), el agua del yacimiento que se usará para ser mezclada con el cemento deberá

ser siempre ensayada antes de la cementación.

2.5.3. Viscosidad y contenido de agua de las lechadas de cemento

Cuando se realizan cementaciones primarias, las lechadas de cemento de las mismas

deben poseer una viscosidad o consistencia que ofrezcan un desplazamiento eficiente

del lodo, permitiendo de esta manera una buena adherencia del cemento con la

formación y la cañería.

La norma API 10B especifica las cantidades de agua que admite el cemento. Para lograr

estos objetivos, las lechadas de cemento son mezcladas con una cantidad de agua la cual

proveerá un volumen de cemento fraguado igual al volumen de la lechada sin que

ocurra una separación de agua libre.

El tamaño de la partícula, el área superficial y los aditivos, influyen en la cantidad de

agua de mezclado requerida para lograr una viscosidad particular de la lechada.

Page 52: Lechadas de Cemento

29

En la columna cementada, el exceso de agua libre se separa formando bolsones, en lugar

de desplazar las gotas hacia la parte superior. Esto se ensaya directamente en el

laboratorio con columnas de vidrio, notándose la separación de anillos de agua que

empiezan a formarse 15 minutos después que la lechada ha sido puesta en el tubo, en el

caso de tener exceso de agua.

El incremento de contenido de agua permitirá mayores tiempos de bombeo y retardo en

el fragüe, nunca se debe incrementar el agua del cemento, a menos que se agregue

bentonita o un material similar, los mismos que tienen la propiedad de retener el agua,

ya que si esta existe en mayores proporciones producirá un cemento de poca resistencia

al esfuerzo y a la corrosión.

2.5.4. Agua de mezclado

El agua para mezclar con el cemento debe ser razonablemente limpia y libre de

productos químicos solubles, materia orgánica, álcalis y otros materiales contaminantes.

Pero esto en la práctica no siempre resulta, siempre se debe buscar la mejor fuente de

agua. El agua más utilizada en el proceso de cementaciones es el agua del yacimiento, o

en su defecto de una pileta abierta cerca del equipo, la misma que ha sido provista de

zonas acuíferas perforadas poco profundas, o de un lago. Esta agua es satisfactoria para

ser mezclada con el cemento para pozos con profundidades menores a 5000 Pies

(1524mts), particularmente cuando es relativamente clara y posee un contenido de

sólidos menor a 500 ppm.

Los materiales inorgánicos como los cloruros, sulfatos, hidróxidos, carbonatos y

bicarbonatos aceleran el fragüe del cemento, dependiendo de la concentración de cada

uno de ellos.

Page 53: Lechadas de Cemento

30

Estos productos cuando se encuentran mezclados en pequeñas proporciones con el agua

tienen un efecto dañino en los pozos poco profundos. Esta misma agua si se la utilizara

en pozos profundos con alta temperatura causará un fragüe prematuro de la lechada de

cemento, especialmente si el agua contiene ciertas cantidades de carbonatos y

bicarbonatos.

El agua de mar por su alto contenido de sales (30000 a 40000 ppm), acelera el fragüe.

Estos aceleradores pueden ser neutralizados con un retardador para utilizar el agua en

zonas con elevadas temperaturas.

Page 54: Lechadas de Cemento

CAPÍTULO III

Page 55: Lechadas de Cemento

31

CAPÍTULO III

3. EFECTOS DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN Y ADITIVOS SOBRE EL

CEMENTO

La remoción efectiva del lodo de perforación durante el desplazamiento de la lechada.

Como dice el Ing. Marco Corrales. En su texto Cementación Primaria. Pág.17: “Es uno de los

problemas en la cementación del pozo, el mismo que resulta muy significativo...”

La contaminación y dilución por el lodo pueden dañar los sistemas de cementación, así

también los aditivos del lodo y del revoque.

La mejor forma de combatir las contaminaciones del lodo y los efectos de los aditivos

del lodo, es con la utilización de tapones de goma en la tubería y entre los fluidos y pre-

flujos lavadores a la cabeza de la lechada, que pueden ser del tipo de lechadas

removedoras, colchones químicos y colchones mecánicos, tal como el mostrado en la

tabla 1.

Tabla Nº- 1: Efectos del fluido de perforación y aditivos sobre el cemento

Aditivos Propósitos Efecto sobre el cemento

Sulfato de Bario Para densificar el lodo Incrementa la densidad

Cáusticos Para ajustar el pH Acelera

Compuestos de calcio Acondicionar el pozo y

controlar el pH

Acelera

Hidrocarburos (diesel,

petróleo)

Controlar la perdida por

filtrado

Disminuye la densidad

Page 56: Lechadas de Cemento

32

Continuación Tabla Nº- 1: Efectos del fluido de perforación y aditivos sobre el

cemento

Selladores (celulosa,

Goma)

Sellar perdidas Retarda

Diluyentes (lignosulfonato,

quebracho, lignito)

Dispersante Retarda

Emulsificantes

(lignosulfonatos)

Petróleo en agua o agua en

petróleo

Retarda

Bactericidas Proteger los aditivos

orgánicos de la

descomposición

Retarda

Aditivos para controlar las

perdidas por filtrados

Reducir la perdida por

filtrado en la formación

Retarda

Fuente: BJ Services. Manual de cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis

3.1. DENSIDAD DE LA LECHADA

La densidad de una lechada en todos los trabajos de cementación, con excepción de los

trabajos de cementación a presión, debe ser lo suficientemente elevada para controlar el

pozo. Para bajas densidades, de 10,8 a 15,6 Lbs/gal (1295 a 1870 Kg/lt) se utilizan

materiales que requieren mucha cantidad de agua; para densidades elevadas, de 15,6 a

22 Lbs/gal (1870 a 2600 Kg/lt) se utilizan dispersantes y aditivos densificantes tales como

baritina, hematita, etc.

Page 57: Lechadas de Cemento

33

En las operaciones de campo la densidad es controlada con una balanza de lodo

estándar. Se debe recalcar que, para corregir los defectos de medición de densidad, se

han fabricado balanzas presurizadas, las cuales presurizan la lechada a unos 30 Psi

aproximadamente, reduciendo las burbujas de aire entrampadas en la mezcla a un

mínimo espacio.

3.2. PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA LECHADA DE CEMENTO

Existen una serie de problemas que pueden ser ocasionados por la lechada de cemento.

Los más importantes son:

3.2.1. Pérdidas de circulación

Al seleccionar los materiales para controlar pérdidas de circulación deben tenerse en

cuenta dos factores:

Los materiales deben poderse manipular por el equipo de bombeo, y

Las aberturas deben ser suficientemente pequeñas para permitir que tal material

taponará y sellará.

Si las aberturas son muy grandes, los aditivos para evitar las pérdidas de circulación,

pueden resultar ineficaces; si este fuera el caso se utilizarán lechadas a base de cementos

semisólidos del tipo de fragüe instantáneo, conocido como flash-set, tal como se

muestra en la figura 9.

Page 58: Lechadas de Cemento

34

FIGURA Nº- 9: Cementación defectuosa en el casing

Fuente: BJ Services. Manual de cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis

Page 59: Lechadas de Cemento

35

3.2.2. Perdida por filtrado

El control de filtrado de las lechadas de cemento es un factor muy importante en

cementaciones ya que cuando la lechada de cemento atraviesa zonas de baja presión y

permeables ocurren pérdidas de fluidos. Como el volumen de la fase acuosa decrece, la

densidad de la lechada aumenta, ocasionando cambios en las propiedades de la lechada

(Reología, tiempo de espesamiento, etc.) con respecto al diseño original. Esto se reduce

en un aumento en la viscosidad de la lechada y una rápida depositación del revoque del

filtrado, restringiendo el flujo, tal como se muestra en la figura 10.

FIGURA Nº- 10: Control de pérdida de la lechada de cemento

Fuente: BJ Services. Manual de cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis

Page 60: Lechadas de Cemento

36

Los factores que influyen en la pérdida por filtrado son: el tiempo, la presión, la

temperatura y la permeabilidad, tal como se muestra en la figura 11.

El API ha especificado un ensayo para medir la filtración en 30 minutos con 100 a 1000

PSI de presión en un aparato llamado filtro prensa.

FIGURA Nº- 11: Cámaras de filtración de baja presión

Fuente: Q.MAX, Drilling Fluids

Elaborado por: TIXI, Luis

3.2.3. Calor de hidratación

Al ser mezclado el cemento con el agua ocurre una reacción exotérmica acompañada

con una considerable liberación de calor. Mientras mayor sea la masa de cemento,

mayor será la evolución del calor.

El calor de hidratación, llamado algunas veces calor de la reacción o calor de solución,

se ve influenciado por la fineza y por composición química del cemento, por los

aditivos, y por el medio ambiente en el fondo del pozo.

Page 61: Lechadas de Cemento

37

3.3. EQUIPOS UTILIZADOS EN EL LABORATORIO DE CEMENTACIÓN

Los equipos de laboratorio son importantes para determinar las especificaciones

requeridas de la lechada de cemento, ya que es aquí donde se van a simular las

condiciones del pozo, y observar cual de los aditivos, ya sean estos retardadores,

aceleradores, la cantidad de agua, las condiciones de presión y de temperatura a las

cuales será sometido el cemento, estas especificaciones serán de mucha utilidad para

realizar un buen trabajo de cementación, ya que si el cemento es de mala calidad se

requerirá realizar cementaciones remediales, lo cual implicaría costos adicionales.

Generalmente, se efectúan los siguientes ensayos para cementación:

1. Ensayos de tiempo de espesamiento a temperaturas de circulación de fondo

comprendidas entre los 32° y los 600°F y presiones de fondo de 0 a 40.000 PSI.

2. Resistencia a la compresión a temperaturas estáticas de fondo comprendidas

entre los 0°F y los 750°F y presiones de 0 a 20.000 PSI.

3. Análisis ultrasónico de desarrollo de la resistencia del cemento.

4. Viscosidad.

5. Agua libre.

6. Reología.

7. Resistencia de gel.

8. Pérdida de filtrado.

9. Pérdida de circulación.

10. Arrastre de aire, formación de espuma y densidad de la lechada.

11. Compatibilidad lodo/espaciador/cemento.

Page 62: Lechadas de Cemento

38

12. Remoción del lodo y humectabilidad del espacio anular.

13. Expansión del cemento.

3.3.1. Consistómetro

Consistómetro de presión atmosférica

El consistómetro de presión atmosférica, es un aparato dentro del cual se vierte la

lechada de cemento dentro de una celda, en su parte interior contiene una paleta la

misma que servirá para mantener en movimiento a la lechada de cemento.

El equipo, calibrado a una temperatura comprendida entre 32° y 200°F, se mantiene

calentando aproximadamente por unos 20 minutos; se utiliza para acondicionar

lechadas, para realizar los ensayos destinados a determinar la cantidad de agua libre

existentes en una lechada, la misma que no debe ser mayor al 5% en la lechada de

relleno y en la lechada de cola al 3%, así como también la cantidad de pérdida por

filtrado y las propiedades geológicas de una lechada.

Consistómetro presurizado

Es un equipo que contiene una celda cilíndrica en su interior para colocar la lechada de

cemento, esta se mantiene con un movimiento rotativo; provisto de un equipo de paletas

fijas, todo el contenido se encuentra en una cámara de alta presión, tal como se muestra

en la figura 12.

Con instrumental calibrado para trabajar hasta 40.000 PSI y 600°F, se emplea en los

ensayos de tiempo de espesamiento para medir el tiempo durante el cual una lechada en

particular permanece en estado fluido bajo ciertas condiciones de laboratorio que

simulan las condiciones de pozo.

Page 63: Lechadas de Cemento

39

Estas pruebas resultan de utilidad al comparar varios cementos de pozos petroleros.

FIGURA Nº- 12: Consistómetro presurizado

Fuente: BJ Services. Laboratorio de Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis

3.3.2. Balanza presurizada

El funcionamiento de este equipo es simple y básico, en el recipiente se llena de fluido,

en este caso la lechada de cemento, se tapa el recipiente, luego con la bomba se

presuriza, después es colocado en la balanza para ser pesado.

Page 64: Lechadas de Cemento

40

3.3.3. Viscosímetro Fann

El viscosímetro Fann, disponible en dos modelos (las series 34 y 35), es un instrumento

versátil que se utiliza en el laboratorio para efectuar ensayos de viscosidad (figura 13).

El modelo de la serie 34 posee dos velocidades de prueba, 600 y 300 rpm, y una

posición neutral para determinar la gelificación tixotrópica de los fluidos de perforación,

es decir su Reología.

FIGURA Nº- 13: Viscosímetro Fann 35

Fuente: BJ Services. Laboratorio de Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis

Page 65: Lechadas de Cemento

41

Este módulo se usa para evaluar los fluidos tales como fluidos plásticos Bingham. El

modelo de la serie 35 es una versión de seis velocidades que se emplea para hacer

ensayos a 600, 300, 200, 100, 6 y 3 rpm sin detener la rotación, se lo hace a temperatura

ambiente. Muestra el esfuerzo de corte (lecturas del Fann) continuamente en una escala

graduada y permite observar características de viscosidad en función del tiempo.

Las lecturas para determinación de parámetros reológicos que se requieren actualmente

son las lecturas a 300, 200,100, 6 y 3 rpm, por lo que el viscosímetro de la serie 34 ya

no cumple los requerimientos del API.

La lechada se introduce en una celda que en su interior contiene una paleta que

mantiene en movimiento a la misma. La muestra obtenida la colocamos en una probeta

de 250 ml, esperamos por un tiempo de 2:00 horas para saber la cantidad de agua libre

que se desprendió.

3.3.4. Analizador ultrasónico de la lechada de cemento (uca)

Es un instrumento que se emplea para monitorear el desarrollo de la resistencia a la

compresión de una muestra de cemento, el mismo que en la parte superior derecha tiene

un programador en el cual se digitan los valores de Temperatura circulante y

Temperatura estática; también se verifica la densidad de la lechada, ya que según esta

cambia la concentración de los aditivos colocados al cemento (figura 14).

La diferencia de tiempo que registra un impulso ultrasónico al ser transmitido y recibido

a través de una celda de ensayo, es traducida en un valor de resistencia a la compresión

por una unidad micro-procesadora central capaz de efectuar ocho pruebas

independientes al mismo tiempo sin destruir las muestras.

Page 66: Lechadas de Cemento

42

FIGURA Nº- 14: Ultrasonic Analyzer

Fuente: BJ Services. Laboratorio de Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis

Como no se rompen las muestras sometidas a ensayos, es posible utilizar una muestra

de ensayo para remplazar numerosos ensayos cuando se desea conocer el desarrollo de

la resistencia para distintos tiempos de curado a una temperatura específica.

Los datos sobre resistencia de cualquier período pueden recuperarse si se solicita al

microprocesador que los alimente en un plotter computarizado, que producirá un gráfico

del desarrollo de la resistencia a la compresión en función del tiempo de curado.

El UCA permite al operador determinar cuándo el cemento ha alcanzado un nivel

satisfactorio de desarrollo de resistencia a la compresión y le evita tener que esperar que

transcurra un tiempo arbitrario de curado para determinar si es conveniente proseguir

con las operaciones seguras (figura 15).

Cuando se realizan cementaciones a doble etapa por lo general se dan de 18 a 20 horas

para que fragüe el cemento, después de este tiempo se puede continuar la operación.

Page 67: Lechadas de Cemento

43

FIGURA Nº- 15: Analizador de ultrasonido del Cemento

Fuente: BJ Services. Laboratorio de Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis

3.4. EQUIPO DE SUPERFICIE

Los equipos de superficie son los encargados de preparar la lechada para posteriormente

ser bombeada. Se encarga de mezclar, controlar el peso y de bombear correctamente la

lechada. A continuación presentamos una breve descripción de algunos equipos

superficiales que se usan generalmente en las operaciones de cementación.

3.4.1. Cabezas de cementación

Las Cabezas de Cementación, es la conexión en la parte superior del casing, para

realizar el enlace con las líneas de cementación. Siempre se utilizan porque proveen un

sello ajustado con el casing. Este equipo va conectado al Landing Joint, que es una junta

que sirve de conexión entre la cabeza de cementación y el casing.

Page 68: Lechadas de Cemento

44

El utilizar este equipo provee de un método confiable y fácil para lanzar los tapones

dentro del casing antes y después del cemento en los trabajos de cementación.

Existen diferentes tipos:

1. Swage (Simple botella) - Se remueve cada vez que se requiera enviar un tapón.

2. Single-plug container - Tiene en espera solo un tapón.

3. Double-plug container - Tiene en espera dos tapones.

4. Rotating head - Tiene en espera tapones y permite rotación del casing.

3.4.2. Silos en la base de la Compañía contratista

Los silos tenemos de diferentes tamaños, los más pequeños son los mismos que vienen

montados en el bulk para transportar el cemento hasta el campo, y los más grandes se

tienen en la locación ya que permiten un mayor almacenamiento del cemento.

Tienen una tubería donde se carga el cemento seco, otra línea de aire que servirá para

presurizarlo, y así mismo una línea de alivio para liberar la presión dentro del tanque.

3.4.3. Camión Bulk

Estos camiones son los encargados de transportar el cemento hacia la locación, para

posteriormente ser mezclados con agua, recordemos que al transportar el cemento este

va sin ser mezclado, únicamente lo que lleva en su mezcla, son los aditivos.

Son cargados mediante líneas de aire, lo cual hace que el cemento se presurice.

Page 69: Lechadas de Cemento

45

3.4.4. Camiones cementadores - PSM

El mezclador de lechadas de precisión (PSM), es un sistema de mezclado de cemento

re-circulador, el cual permite preparar y controlar la densidad de lechadas consistentes

para un amplio rango de densidades (figura 16).

FIGURA Nº- 16: Camión PSM (Pressure Slurry Mixer)

Fuente: Halliburton. Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

Compacto y liviano, el PSM utiliza la energía de mezclado de la lechada que se re-

circule mientras se incorpora el cemento a granel al sistema y mezcla exhaustivamente

la lechada resultante. El PSM, ha sido diseñado tomando en cuenta al operador y al

encargado de mantenimiento y plantea pocos problemas de mantenimiento. El sistema

posee muy pocas partes móviles y se controla con una sola palanca.

Las versiones móviles de PSM son las unidades de cementación tales como el Modelo

118 (compacto), el Modelo 148 (tractor-remolque) y el Modelo 138 (compacto).

El PSM ha sido diseñado para brindar un control preciso de la densidad (puede mezclar

cualquier lechada bombeable con una diferencia de apenas ± 0,2 libras/galón), una densidad

constante (el sistema mantiene una lechada homogénea durante todo el trabajo),

mezclado a altos caudales (superiores a los 10 BPM), mezclado con densidades pesadas

Page 70: Lechadas de Cemento

46

(lechadas de hasta 22 Lb/gal a 4 BPM), mezclado continuo a cualquier caudal deseado

para satisfacer los requerimientos normales de cementación y mezclado en batches de

cantidades sumamente pequeñas de lechada. La unidad consta de los siguientes

componentes:

1. Una consola de comando, que alberga todos los controles en un lugar central y

permite al operador ingresar la densidad deseada antes de que se inicie la

cementación.

2. Un micropocesador, que monitorea constantemente la densidad de mezclado y

ajusta el flujo total para mantener la densidad deseada.

3. Dos Densímetros DB-IV, uno de los cuales mide continuamente la densidad de

la lechada en la cubeta pequeña de circulación y el otro que mide la densidad

final de la lechada. Ambos emplean una celda de peso electrónica para mayor

precisión y confiabilidad.

4. Un mini monitor (3305), que muestra en tiempo real el desarrollo de un trabajo

(seis parámetros: dos de presión, dos de flujo y dos de densidad) y registra la

densidad final de la lechada, a fin de tener un registro permanente de la

cementación.

3.4.5. Mini monitor

Es un sistema portátil (figura 17), de registro de datos y monitoreo que se utiliza en

cementaciones, acidificaciones y pequeños trabajos de fracturamiento. La unidad, es

resistente y adecuada para ser usada en operaciones de campos petroleros y costa afuera

(Off Short).

Page 71: Lechadas de Cemento

47

El mini monitor se compone de una pantalla o display de altura y remotas, el grabador

analógico de cuatro canales, la impresora externa, el densímetro nuclear, los

transductores de presión y los pick-ups magnéticos.

FIGURA Nº- 17: Mini Monitor

Fuente: Halliburton. Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

3.4.6. Densímetro

Densímetro neumático

El densímetro neumático consta de un tubo en U pivotado y sustentado por una celda de

peso y accionador neumático. El tubo en U está pivotado sobre dos pivotes flexibles y

acoplado a los niples de entrada de fluido a través de acoplamientos flexibles especiales.

Monitorea continuamente la densidad de la lechada durante las operaciones de

mezclado con el PSM.

La entrada de la lechada al densímetro es conectada al múltiple de descarga de la bomba

por medio de una rejilla y un orificio. Cuando la bomba se encuentra en

funcionamiento, la lechada fluye a través del tubo en U del densímetro y se devuelve al

tanque de mezclado.

Page 72: Lechadas de Cemento

48

Se envía entonces una señal neumática del densímetro al panel de control donde se

muestra la densidad de la lechada en un medidor en libras por galón. En un extremo del

densímetro se encuentran un manómetro de presión de aire, un bloqueador del tubo en

U y un drenaje de filtro de aire.

Densímetro electrónico

El densímetro electrónico consta de un tubo en U pivotado que se sustenta en una celda

de peso electrónica. El tubo en U se encuentra montado sobre dos pivotes y acoplado a

los niples de entrada de fluido. Tanto el tubo en U como los niples de entrada de fluido

están fabricados de acero inoxidable tipo 316 y los acoplamientos son de neopreno.

El rango estándar de medición del densímetro es de 0 a 25 Lb/gal (0,00 a 3,00 gramos por

centímetro cúbico).

La lectura de densidad se realiza por medio de un cable estándar que se conecta al

módulo de la pantalla del DB-IV. La salida auxiliar del módulo de la pantalla puede

alimentar un monitor 3305 ó 3600. Por consiguiente, el DB-IV puede emplearse cuando

está conectado a un monitor 3305 ó 3600 localmente o a distancia por medio de un

cable estándar.

Densímetro nuclear

El densímetro nuclear de cemento es un sistema de monitoreo de densidad diseñado

específicamente para cementaciones. Consta de una unidad pantalla/grabadora, un

equipo fuente/detector y un indicador remoto opcional. Un detector recibe un haz de

radiaciones, proveniente de una pequeña fuente nuclear, que atraviesa la tubería y la

lechada de cemento.

Page 73: Lechadas de Cemento

49

El detector amplifica la cantidad de radiación absorbida por el fluido, que luego se

muestra en una pantalla de cristal líquido (LCD) grande y de fácil lectura. Luego, se

produce un trazado calibrada en el registrador integral de gráficos de tira de papel.

3.5. EQUIPO DE SUBSUELO

Los equipos de flotación que se utilizan son: zapatos guías, collares flotadores, tapón

inferior (de fondo) y superior (de tope), centralizadores, rascadores, dispositivo de doble

etapa, entre otros (figura 18). A continuación se presenta una breve descripción de los

accesorios de cementación utilizados en un trabajo a doble etapa.

FIGURA Nº- 18: Accesorio de cementación utilizado en trabajo a doble etapa

Fuente: DOWELL SCHLUMBERGER, Cementing

Elaborado por: TIXI, Luis

Page 74: Lechadas de Cemento

3.5.1. DV

Esta herra

permite la

para que

bombear a

Existen do

la misma

de la prim

Tool

amienta se u

a disminució

quede a la

a dos alturas

os tipos una

que es lanz

mera etapa, u

utiliza cuand

ón de la pre

profundida

s diferentes

a mecánica

zada desde

una vez hech

FI

Fuente: D

5

do se realiz

sión hidrost

ad deseada

para cemen

y otra hidr

la superfici

ho esto es p

IGURA Nº

DOWELL SCHL

Elaborado p

50

zan cementa

tática; el DV

de tal man

ntar a doble

ráulica, la p

ie, y la últim

posible cont

- 19: DV T

LUMBERGER

por: TIXI, Luis

aciones a do

V Tool baja

nera que es

e etapa.

rimera se a

ma se abre

inuar con la

Tool

R, Cementing

oble etapa (

a roscado co

ste dispositi

abre median

hidráulicam

a cementaci

(figura 19),

on el casing

ivo permita

nte una bala

mente luego

ión.

,

g

a

a

o

Page 75: Lechadas de Cemento

51

3.5.2. Torpedo y tapones de cementación del DV Tool

El torpedo es la herramienta, la cual rompe el DV Tool para continuar con la

cementación como se notó anteriormente, los tapones de cementación de esta

herramienta, son de diferentes tipos y cada uno cumple con una función específica,

entre estos están los tapones de la primera etapa el torpedo abridor, tapón de cierre,

entre otros.

3.5.3. Collar flotador y válvula de inserto flotadora

La función del collar flotador es permitir que el casing este flotando dentro del pozo de

acuerdo al llenado parcial y al resultado del efecto de flotación, están ubicados junto o

más arriba del zapato. Al accionar la válvula previene una contra presión o los

reventones o surgencias (blow out) a través del casing (una importante función es

cuando las formaciones de alta presión están expuestas durante la bajada del casing),

sirve para control durante las paradas del desplazamiento.

Actúa como una válvula check, la misma que opera dejando pasar el flujo del fluido

hacia una sola dirección previniendo el retorno de este después de haber terminado el

desplazamiento.

Así mismo los Collares de etapas son usados para aislar intervalos débiles o secciones

largas de un pozo durante los trabajos de cementación primaria, al utilizar dispositivo(s)

por etapas, un trabajo de cemento extenso puede ser eficientemente reducido en dos o

tres etapas.

De igual manera los collares pueden ser operados en cualquiera de los dos sistemas,

hidráulica o mecánicamente. La operación mecánica requiere uso de diseños pre-

establecidos. Se utilizan tapones de cierre y "torpedo" (dispositivo de apertura).

Page 76: Lechadas de Cemento

52

3.5.4. Zapato guía

El zapato guía es un dispositivo que se instala en el extremo inferior del primer tramo

de Casing, tiene la punta redondeada y se utiliza para guiar el casing hasta la

profundidad real (TD - True deep) a través de la perforación evitando que el casing se

incruste en la formación o vaya desmoronando la pared del pozo.

Se usa primero como seguridad en caso de que falle la válvula del collar flotador y

segundo para tener un mejor ingreso del casing al hueco.

Existen diferentes tipos de zapatos guías según las necesidades, se pueden utilizar el

zapato guía, el zapato flotador con válvula check y el zapato flotador con doble válvula

check.

3.5.5. Tapones de cementación

Para un trabajo de cementación se necesitan tapones, se van a utilizar dos tipos uno

inferior y otro superior, el propósito de usar el primer tapón es limpiar la película de

lodo que se adhiere dentro del casing, separando los fluidos delante de la lechada de

cemento, y evitar de esta forma la contaminación de la lechada, el tapón inferior es

lanzado antes de bombear la lechada de cemento y es desplazado mediante el cabezal de

cementación con fluidos de desplazamiento.

Después que el cemento es mezclado y bombeado, se lanza el tapón superior y, a

continuación, el fluido de desplazamiento.

El trabajo de cementación finaliza cuando el tapón superior asienta sobre el tapón

inferior en el collar flotador, collar de asiento o cualquier otro dispositivo que se haya

instalado en el fondo del casing.

Page 77: Lechadas de Cemento

53

3.5.6. Rascadores

Son dispositivos mecánicos anexos al casing para limpiar las paredes del pozo cuando

éste es reciprocado o rotado en las operaciones previas de los trabajos de cementación

primaria. Existen varios tipos de rascadores, entre ellos los de alambre o cable, existen

también los rascadores sólidos o divididos estos son instalados en la cañería mientras

ésta es bajada en el pozo.

Los rascadores por reciprocado se instalan en intervalos de 15 a 20 pies a través de la

sección a cementar, mientras los rascadores por rotación normalmente se utilizan en

lugares opuestos a la zona de interés.

3.5.7. Centralizadores

Uno de los objetivos principales durante una cementación es suministrar una

distribución razonablemente uniforme de la lechada de cemento alrededor de la cañería.

Los centralizadores mantienen la cañería separada de las paredes del pozo. Contribuyen

a deslizar la cañería por el pozo y proporcionan una separación en todo el largo de la

zona de interés que minimiza la canalización del lodo a través de la lechada de cemento

(figura 20).

Un tipo de centralizador que se emplea ampliamente cuenta con varios flejes de acero

soldados a anillos terminales también de acero. Normalmente, se ubica un centralizador

en cada tramo de tubería, el cual se colocará atravesando zonas productoras o zonas

débiles (es decir, cuando sea fundamental contar con un anillo de cemento efectivo).

Quizás sea necesario colocar los centralizadores más cercanos entre sí en aquellas

secciones del pozo en donde se desvíe la tubería de la vertical.

Page 78: Lechadas de Cemento

54

FIGURA Nº- 20: Centralizer

Fuente: DOWELL SCHLUMBERGER, Cementing

Elaborado por: TIXI, Luis

Se puede prevenir la presión diferencial cuando la cañería se "pega" por largas esperas

en zonas de pérdidas de circulación. Es frecuente usarlos en conjunto con los

rascadores. Pueden ser flexibles, rígidos, sobre medida, del tamaño del pozo. etc.

Existen varios tipos de centralizadores, entre los principales tenemos:

Bow spring centralizer sub.- Diseñado para pozos con tolerancia muy pequeña. Es

parte integral del casing. Disponibles un modelo para rotación y un modelo sin rotación.

Short spiral rigid centralizer.- Para uso cuando se requiere una buena cementación

primaria, incluyendo pozos desviados y horizontales. El hueco debe estar bien

consolidado y dentro de medida.

Non Weld centralizer.- Reduce la fricción en huecos desviados. Se usa para ubicar

liners y packers, y también en cementación por etapas. Las aletas en forma de U ayudan

a maximizar el flujo de fluidos. Permite obtener 100% de separación (standoff).

Page 79: Lechadas de Cemento

55

Canasta de cemento.- Son una ayuda para retener y soportar la lechada de cemento en

el espacio anular. Se utilizan para proveer soporte adicional al peso de la columna de

cemento. Se utilizan en situaciones donde se encuentran formaciones que pierden o

cuando el cemento se pierde en el fondo.

3.5.8. Turbo centralizadores

Los turbo-centralizadores están diseñados para incrementar el flujo turbulento en el

espacio anular, por esta razón cumplen dos funciones, esa es la razón por la cual se

conoce a esta herramienta así.

3.5.9. Packers externos para el casing

Estos pueden ser de caucho sólido o inflables, se utilizan en cementaciones primarias

para reducir costos con operaciones de reparación. Es usado frecuentemente en lugar de

la canasta de metal donde se requiere un control positivo. También ayudan a centralizar

el casing.

Page 80: Lechadas de Cemento

CAPÍTULO IV

Page 81: Lechadas de Cemento

56

CAPÍTULO IV

4. POZO EDÉN YUTURI F-74

El estudio explica la metodología aplicada en el pozo Edén Yuturi F-74, a continuación

se menciona todo el proceso de cementación a doble etapa del liner de 7”.

Cuando el Company Man evalúo los datos de perforación considerando que en un

tiempo predeterminado el pozo está listo para ser cementado, solicitó a la compañía

designada para realizar la operación y coordinó las operaciones que se llevó a cabo en

un cierto número de días.

La estrategia de la compañía Cementadora fue ofrecer un programa tentativo de

cementación el cual fue revisado que todo esté en orden, la cual fue aprobado para que

el día previsto se ejecute la operación.

El Ingeniero de cementación de la compañía de servicios a contratar calculó el día

exacto de la operación, este Ingeniero y el supervisor empezaron a despachar ciertos

equipos hacia la locación del pozo y cada uno de ellos fue llenado con el cemento más

los aditivos a usar para cada una de las etapas. Adicionalmente los equipos designados o

escogidos para realizar la cementación fueron puestos a punto en la base de las

operaciones.

El supervisor organizó el personal para la operación, escogió los operadores, buleros,

ayudantes y personal misceláneo para las diferentes actividades esperando el momento

para ejecutar la operación.

Page 82: Lechadas de Cemento

57

4.1. PROGRAMA DE CEMENTACIÓN

En la realización de este programa de cementación se aplico a un liner de producción de

7” para obtener una exitosa cementación en la zona/arena de interés.

Una vez que se mezcla y bombea la última lechada, se comienza a bombear fluido de

desplazamiento por la tubería de producción o perforación.

Cuando se introduce la lechada de cemento, ésta es desplazada hacia la parte inferior del

casing de producción, luego va el tapón que impide el retorno del cemento, se deja

fraguar y después se continúa con la siguiente etapa.

Una vez finalizado el desplazamiento, a veces se hace salir el exceso de cemento

haciéndolo bajar por el espacio anular para luego subirlo hacia la superficie por la

tubería de perforación. Luego, se extrae la tubería de perforación del hoyo.

4. 1.1. Calidad, Seguridad y Medio Ambiente

Se revisó la documentación requerida para realizar la operación de cementar el

liner, permisos de trabajo, análisis de riesgo, reunión pre-operacional.

Se discutió el plan de respuesta a emergencia en caso de tener un spill de los

productos de Well Services.

Se mantuvo en línea las hojas de seguridad de los materiales, todo el personal

debe conocer su ubicación.

Se revisó el procedimiento operacional y cálculos con el Representante del

cliente y el Representante de Schlumberger en locación.

Page 83: Lechadas de Cemento

58

Toda persona tiene el derecho y la responsabilidad de detener la operación si se

observa un riesgo o se sigue un procedimiento fuera de las normas tanto de

Schlumberger como las del Cliente.

Se utilizó el equipo de protección personal durante todo el tiempo en locación.

4.2. CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Para diseñar una buena lechada de cemento se consideró notablemente realizar un

estudio de los pozos geológicamente similares ya cementados en las locaciones vecinas.

4.2.1. Circulación del pozo y acondicionamiento del lodo

Con el liner en el fondo se procedió arrancar la circulación del pozo y se monitoreo los

caudales y presiones de circulación, para el acondicionamiento del hueco se considero

las siguientes condiciones:

Procedimiento:

1. Se inició con la limpieza de las zarandas dejando libres de sólidos de

perforación.

2. La densidad de entrada y salida del lodo se mantuvo en el mismo peso.

3. La presión de circulación se mantuvo en un perfil plano graficada en contra del

tiempo.

De igual manera las presiones observadas durante la circulación se mantuvo estable en

450 psi con lodo a 8 bpm, se esperó una variación de 25% de lo real con lo simulado,

por lo que una presión aceptable previa a la cementación fue de aprox. 900 psi.

Page 84: Lechadas de Cemento

59

Fue recomendable reciprocar el liner durante la circulación y la cementación del pozo,

la longitud se recomendó entre 10-15 ft en superficie, esto permitió una buena longitud

en fondo (> 5 ft) suficiente para eliminar zonas muertas y mover lodo gelificado que

puede quedar en zonas estrechas del anular.

Una vez que las condiciones de pozo “limpio” fueron observadas se procedió a

acondicionar el lodo bajando las condiciones reológicas tanto como sea posible para

obtener un TY no mayor de 15 lbf/100 ft2 tanto a la entrada como a la salida del pozo y un

PV tan bajo como sea posible. De igual manera se logro la reducción del la formación

de geles en el lodo.

4.3. CENTRALIZACIÓN

El shoe track que consta de dos juntas de casing fue centralizado con 2 centralizadores

por junta tipo Bow Spring.

La centralización fue basada en la experiencia de los pozos ya cementados en el campo.

La centralización fue diseñada con centralizadores tipo Bow Spring con un stop collars

por centralizador para asegurar que el centralizado sea ubicado según diseño.

El simulador mostró una buena adherencia de cemento y una buena remoción, sin

embargo los datos fueron actualizados con el último survey y con el caliper, los fluidos

fueron adecuados dependiendo de los últimos resultados y estado del hueco.

Page 85: Lechadas de Cemento

60

4.3.1. Pre-flujos y lechada

Se bombeó, tren de lavador y espaciador detallado en la secuencia de bombeo,

espaciador MUDPUSH II de 12.5 ppg y FlexSTONE de 14.5 ppg se utilizó el cemento

para cubrir la zona de interés hasta el colgador del liner.

La lechada contenía fibra de tipo CemNET como contingencia para evitar posibles

pérdidas de circulación debido a la alta presión hidrostática presente en el pozo, la

concentración de fibra fue de 1.2 lb/bbl de lechada Tail.

4.3.2. Planes de contingencia

1. Al observar presiones elevadas durante la circulación del pozo (>25% sobre la

simulación) se analizó con el cliente los riesgos de proceder con la operación al

no lograr alcanzar los caudales recomendados de desplazamiento y tener pobre

remoción de lodo.

2. Al observar pérdida de retornos, se redujo el caudal de bombeo hasta recuperar

circulación, al obtener un buen retorno luego, se procedió a subir el caudal

nuevamente al caudal de diseño.

3. Al no observar el asentamiento del tapón con el volumen teórico calculado,

solamente se sobre desplazó máximo a la mitad de la capacidad del shoe track

con la autorización del Representante del Cliente en sitio.

Page 86: Lechadas de Cemento

61

4. Como la unidad de Well Services no pudo bombear al caudal de diseño el

desplazamiento, se procedió a cambiar las bombas del taladro, para lo cual las

mismas se encontraban listas y con suficiente suministro de lodo para continuar

el desplazamiento al igual que con un buen control de volúmenes.

5. Al observar cavitación en la unidad de bombeó, se detuvo el bombeo de la

lechada, para asegurarse que la unidad sea correctamente sebada y continuar con

el bombeo.

4.4. PROCEDIMIENTO OPERACIONAL RECOMENDADO

1. Se circuló el pozo hasta que no hubo retorno de sólidos de perforación en las

sarandas.

2. Se procedió acondicionar el lodo para bajar las condiciones reológicas del lodo tanto

como sea posible.

3. Durante la circulación se realizó la reunión pre-operacional, Schlumberger, Cliente y

terceras partes se encontraron presentes durante esta reunión, para tratar los siguientes

temas:

Seguridad Calidad y Medio Ambiente

Secuencia operativa

Designación de responsabilidades

Planes de contingencia

Rutas de escape

EPP requerido

Page 87: Lechadas de Cemento

62

4. Se conectó la cabeza de cementación y se realizó la prueba de línea a 4500 psi por 5

minutos.

5. Se procedió asentar el colgador de acuerdo a las recomendaciones de la Compañía

operadora.

6. Una vez que el colgador se asentó, se procedió a probar circulación y se aseguro que

las presiones y el caudal se encuentren dentro de los parámetros de diseño.

7. Se mantuvo circulando el pozo mientras la lechada de cola se estuvo pre-mezclando.

8. Cuando la lechada de cola estuvo premezclada se procedió a bombear los fluidos,

como se muestra en la siguiente tabla 2.

Tabla Nº- 2: Píldora premezclada de cemento

Píldora dispersa lodo(lodo Acondicionado +surfactante) @ 9.9 ppg 30 bbl @ 5 bpm

Clear PILL @ 8.43 ppg 20 bbls @ 5 bpm

MUDPUSH II @ 12.5 ppg 20 bbl @ 5 bpm

Clear PILL @ 8.43ppg 60 bbl @ 5 bpm

MUDPUSH II @ 12.5ppg 40 bbl @ 5 bpm

Dardo limpiador de drill pipe

FlexSTONE @ 14.5 ppg 57 bbl @ 5 bpm

Fuente: Schlumberger Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

9. Se lanzo el dardo y se desplazó con 204.1 bbl de fluido, como se muestra en la

siguiente tabla 3.

Page 88: Lechadas de Cemento

63

Tabla Nº- 3: Píldora dispersa de lodo

MUDPUSH 10 bbl @ 9 bpm Bombas de Well Services

Agua 60 bbl @ 9 bpm Bombas de Well Services

Lodo 130 bbl @ 9 bpm Bombas de Well Services

Lodo 4.1 bb @ 3 bpm Bombas de Well Services

Fuente: Schlumberger Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

En caso de no asentar el tapón con el volumen teórico calculado, se sobre-desplazó

únicamente la mitad del shoe track (1.5 bbl) previa la autorización del Supervisor de

Pozo.

La bomba del taladro se encontraba lista para continuar el desplazamiento en caso de

existir algún percance con las bombas de Well Services.

10. Se asentó el tapón con 500 psi arriba de la presión final de desplazamiento,

manteniendo esta presión por 3 minutos.

4.4.1. Descripción del Pozo Edén Yuturi F-74

En el siguiente cuadro (tabla 4), se mostrará toda la información del pozo cementado

con el liner de producción de 7”.

Page 89: Lechadas de Cemento

64

Tabla Nº- 4: Condiciones óptimas de una cementación de liner 7”

Configuración Liner Etapa : Single Tipo de pozo: Land

Etapa Previa MD : 8385.0 ft OD : 9 5/8 in Peso : 47.0 lb/ft

TR/Liner MD : 10049.0 ft OD : 7 in Peso : 26.0 lb/ft

T.P. MD : 8185.0 ft OD : 5 in Peso : 49.3 lb/ft

Colgador del Liner 8185.0 ft

Cople de Retención MD 9955.1 ft

Zapata de la TR/Liner MD 10049.0 ft

Mud Line 0.0 ft

MD TOTAL 10049.0 ft

BHST (Temp. Estática de Fondo) 187 degF

Diámetro de Barrena 8 1/2 in

Diámetro nominal del Agujero (OH) 8.500 in

Exceso en el anular 30.0 %

Diámetro equivalente del Agujero (OH) 8.901 in

Volumen Total del Agujero (OH) 128.1 bbl (incluyendo el exceso)

Fuente: Schlumberger Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

4.4.2. Sistema de lodo utilizado en el pozo Edén Yuturi F-74

En la siguiente tabla se mostrará toda la información del tipo del lodo utilizado en el

pozo durante la cementación del liner de producción de 7 in (tabla 5).

Page 90: Lechadas de Cemento

65

Tabla Nº- 5: Sistema de lodo usado en el liner de producción

Fluido Original Lodo

9.80 lb/gal

Vol. Desplazamiento 204.1 bbl

Volumen de TP (DP) 136.3 bbl

Volumen Total 401.0 bbl

Tope de Cemento TOC 8185.0 ft

Fuente: Schlumberger Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis.

4.5. PROGRAMA DE BOMBEO DE LODO

En la siguiente tabla se mostrará toda la información del programa de bombeo del lodo

utilizado en el pozo durante la cementación del liner de producción de 7” (tabla 6).

Tabla Nº- 6: Sistema de bombeo de lodo

Nombre Gasto

(bbl/min)

Vol.

(bbl)

Tiempo por

etapa (min)

Vol. Acumul.

(bbl).

Temp. bombeo

(degF)

ClearPILL 5.0 20.0 4.0 20.0 80

MUDPUSH II 5.0 20.0 4.0 20.0 80

ClearPILL 5.0 60.0 12.0 60.0 80

MUDPUSH II 5.0 40.0 8.0 40.0 80

FlexSTONE 5.0 57.0 11.4 57.0 80

Page 91: Lechadas de Cemento

66

Tabla Nº- 6: Sistema de bombeo de lodo

(Continuación)

Pause 0.0 0.0 5.0 0.0 80

MUDPUSH II 9.0 10.0 1.1 10.0 80

Water 9.0 60.0 6.7 60.0 80

Mud 9.0 130.0 14.4 130.0 80

Mud 3.0 4.1 1.4 134.1 80

Total 01:07 401.0 bbl

Fuente: Schlumberger Dpto. Cementación.

Elaborado por: TIXI, Luis

4.5.1. Colocación de Centralización.

HERRAMIENTAS PROFUNDIDAD (ft)

Tope del centralizador 8385.0 ft

Fondo Medido 10037.3 ft

Zapato Guía 10049.0 ft

NB Usado 70

COLOCACIÓN DEL CENTRALIZADOR

Fondo MD (ft) Nombre Cent. /Joint Cent. Nombre Min. STO (%) @ Prof.(ft)

10049.0 70 2/1 S (3/16'')A 70.0 8417.8

Page 92: Lechadas de Cemento

67

DESCRIPCIÓN DEL CENTRALIZADOR PRUBAS DEL CENTRALIZADOR

Cent. Nom. Casing OD

(in)

Max. OD

(in)

Min. OD

(in)

Origen Hueco

(in)

Corrida

(lbf)

Restaurando

(lbf)

S1102570-7-4-25

(3/16'')A

7 9.874 8.000 Houma 8.500 415.90 2891.04

4.6. DISEÑO DE LA LECHADA

MEZCLA LECHADA

FlexSTONE Fluido de Mezcla: 4.144 gal/sk Volumen: 57.0 bbl

Densidad en seco: 139.21 lb/ft3 Rendimiento: 1.30 ft3/sk Cantidad: 245.63 sk

Peso del Saco: 100 lb Porosidad: 42.5 % Fracción Sólida: 57.5 %

FLUIDO BASE

Tipo : Agua Fresca Densidad : 8.32 lb/gal Fluido Base: 2.909 gal/sk

ADITIVOS

Código Concentración Función

D175 0.030 gal/sk mezcla Anti-espumante

D080 0.025 gal/sk mezcla Dispersante

D600G 1.000 gal/sk mezcla GASBLOK

D197 0.160 gal/sk mezcla Retardador Acc

D075L 0.020 gal/sk mezcla ANTIGEL

D174 6.000 % BWOB Expandir

Page 93: Lechadas de Cemento

68

MEDIDAS VISCOSIMÉTRICO

Tipo de viscosímetro : 35 (rpm) At 150 degF

Geométria : R1B5 (deg)

Spring No : 1.0 300 128.0

200 98.5

100 69.0

60 52.0

30 42.0

6 28.5

3 22.5

Viscosidad : (cP)

Fuera de Gel en 10 segundos 24.94 lbf/100ft2

Fuera de Gel en 10 minutos 35.63 lbf/100ft2

Page 94: Lechadas de Cemento

69

4.6.1. Requerimiento de Materiales

Aditivos Cantidad Total Cantidad

de Items

Nombre Empaque

D181 3438.8 lb 32 sack 110 lb

D166 5895.0 lb 108 sack 55 lb

D178 2947.5 lb 59 sack 50 lb

G 12281.3 lb 131 sack 94 lb

D112 84.0 lb 2 sack 50 lb

D182 126.0 lb 6 sack 25 lb

M117 632.0 lb 7 sack 100 lb

F103 37.5 gal 1 drum 55.0 gal

D151 19056.8 lb 191 sack 100 lb

J557 30.0 gal 6 Caneca 5.0 gal

HCL-5-100 200.0 gal 4 Tambor 55.0 gal

D174 1473.8 lb 30 sack 50 lb

D175 7.4 gal 2 can 5.0 gal

D080 6.1 gal 2 pail 5.0 gal

D600G 245.6 gal 5 drum 54.0 gal

D197 39.3 gal 8 pail 5.0 gal

D075L 4.9 gal 1 Caneca 55.0 gal

Page 95: Lechadas de Cemento

70

4.6.2. Requerimientos de agua de mezcla

Agua 2520 gal

Agua Fresca 5843 gal

4.6.3. Preparación de mezcla

Volumen : 60.0 bbl Densidad : 8.32 lb/gal

Agua 60.000 bbl

MUDPUSH II Volumen : 70.0 bbl Densidad : 12.50 lb/gal

Código Cantidad Diseño

Agua Fresca 48.401 bbl

D112 84.000 lb 1.200 lb/bbl especial

D182 126.000 lb 1.800 lb/bbl especial

M117 392.000 lb 5.600 lb/bbl especial

F103 17.500 gal 0.250 gal/bbl especial

D151 19056.750 lb 272.24 lb/bbl especial

ClearPILL Volumen : 80.0 bbl Densidad : 8.37 lb/gal

Código Cantidad Diseño

Agua Gresca 37.702 bbl

J557 30.000 gal 0.375 gal/bbl Agua

HCL-5-100 200.000 gal 2.500 gal/bbl Agua

M117 240.000 lb 3.000 lb/bbl Agua

F103 20.000 gal 0.250 gal/bbl Agua

Page 96: Lechadas de Cemento

71

FlexSTONE

Volumen : 57.0 bbl Densidad : 14.50 lb/gal

Rendim. : 1.30 ft3/sk

Fase Sólida Fase Líquida

Mezcla : (lb) Diseño Agua de Mezcla 24.2 bbl 10 bbl

LAS

Diseño

FlexSTONE 24562 lb Agua Fresca 17.01 bbl 7.020 bbl

D174 1473 lb 6 % BWOB D175 7.369 gal 3.041 gal 0.03 gal/sk

Mezcla

D080 6.14 gal 2.534 gal 0.025

gal/sk

Mezcla

D600G 245 gal 101.37 gal 1 gal/sk

Mezcla

D197 39.3 gal 16.220 gal 0.16 gal/sk

Mezcla

D075L 4.913 gal 2.027 gal 0.02 gal/sk

Page 97: Lechadas de Cemento

CAPÍTULO V

Page 98: Lechadas de Cemento

72

CAPÍTULO V

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

Una vez realizado este trabajo se determinó lo siguiente:

5.1. CONCLUSIONES.

Hoy en día la tecnología ofrece un sin número de posibilidades al momento de mejorar

un trabajo, en el campo petrolero es de suma importancia que estos se faciliten,

permitiendo realizar trabajos de calidad en menos tiempo y al menor costo.

Con este antecedente se concluye:

El régimen de bombeo empleado para la cementación del liner de producción de

7”, permitió entrar en turbulencia a los diferentes fluidos proporcionando una

mejor limpieza de las paredes del hoyo.

El valor de presión empleado (2500PSI) para el cierre del dispositivo de doble

etapa fue alta en consecuencia de la gran diferencia de presión obtenida durante

el desplazamiento con agua de la locación.

La densidad de la lechada (13,5 para la cabeza y 15,8 para la cola, en la primera

etapa fue de 13,50 en el relleno para la segunda etapa) y presiones desarrolladas

durante la operación concuerdan con las establecidas en el simulador.

En el intermedio de la operación se coordinó con el supervisor del taladro en

mantener la recirculación del lodo de perforación en el pozo, esto permitió

desplazar a regímenes altos, condición necesaria para una buena remoción de las

paredes del hoyo.

Page 99: Lechadas de Cemento

73

5.2. RECOMENDACIONES.

Se recomienda que conjuntamente con el Supervisor del equipo y de Well

Services deben revisar tanto los cálculos de cementación como el procedimiento

de cementación.

Es recomendable monitorear constantemente retornos, si se pierde circulación

durante la cementación, reducir el caudal de bombeo hasta recuperar circulación,

sin detener el bombeo.

Es extremadamente importante que el personal de lodo debe encargarse del

monitoreo del volumen de los tanques para detectar posibles pérdidas.

La máxima presión simulada es de 2650 psi previo a la reducción de caudal al

final del desplazamiento, durante esta fase no se deberá exceder esta presión en

superficie ya que se corre el riesgo de sufrir pérdidas a la formación.

Page 100: Lechadas de Cemento

74

BIBLIOGRAFÍA:

• Schlumberger, Introduction to open hole interpretation, Quito, Ec, 1998, en

Dowell, (SCHLUMBERGER) Manual, “problemas con la lechada de cemento”,

February 2001.

• IMCO, Manual de fluidos de cementación.

• MANUAL, Laboratorio De Lodos Y Cementos. Alvaro Ladron G., Martin H.

Año: 1993. Signo Topográfico: 10-105-Cce.

• MCRAY AND COLE, Oil Well Cementing – Technology.

• MANUEL, Normas Y Procedimientos De Fraguado Api Para Lechadas De

Cemento. Henry Ferney Caicedo Rincon, S Andra Valderrama Velazquez, Año:

1992

• MANUAL, Relación De Volumen De Cemento Bajo Condiciones Estáticas Y

Dinámicas. Constanza Vargas Castellanos, Hector Sanchez Gutierrez. Año:

1993.

• Dirección Nacional de Hidrocarburos (DNH). Ing. Marcelo Rosero Fluidos de

Cementación. 2008.

Page 101: Lechadas de Cemento

75

CITAS BIBLIOGRÁFICAS:

1. Ing. James Halliburton Libro Cementing System, Página número 25.

2. Ing. Carlos Castro Libro “Cementing Control”, Edition 2001 Página número 95.

3. Ing. L. Jijón, Manual Weatherford. Pág. 56

4. Ing. Marco Corrales, Libro Cementación Primaria. Página número 7.

5. Ing. Luis Jarramillo, BJ Services. Página número 26.

6. Ing. J. Guaján, BJ Services. Páginas número 65.

7. Manual, BJ Services “Cementing, Oil Well Control” Edition 2006, Página

número 48.

Page 102: Lechadas de Cemento

ANEXOS

Page 103: Lechadas de Cemento

76

ANEXO Nº- 1: Datos informativo del pozo EDÉN YUTURI F- 74.

Page 104: Lechadas de Cemento

77

ANEXO Nº- 2: Secuencia de fluidos usado en el Pozo.

Page 105: Lechadas de Cemento

78

ANEXO Nº- 3: Programa de Bombeo.

Page 106: Lechadas de Cemento

79

ANEXO Nº- 4: Comportamiento de la presión en cabeza.

Page 107: Lechadas de Cemento

80

ANEXO Nº- 5: Comportamiento de la presión en anular.

Page 108: Lechadas de Cemento

81

ANEXO Nº- 6: Colocación de centralización.

Page 109: Lechadas de Cemento

82

ANEXO Nº- 7: WELLCLEAN I Simulator (Cubrimiento de cemento).

Page 110: Lechadas de Cemento

83

ANEXO Nº- 8: WELLCLEAN II Simulator (Cubrimiento de cemento).

Page 111: Lechadas de Cemento

84

ANEXO Nº- 9: Descripción de fluido tipo MUDPUSH II.

Page 112: Lechadas de Cemento

85

ANEXO Nº- 10: Descripción de fluido tipo ClearPILL.

Page 113: Lechadas de Cemento

86

ANEXO Nº- 11: Descripción de fluido tipo FLEXSTONE.

Page 114: Lechadas de Cemento

87

ANEXO Nº- 12: Requerimiento de Materiales.

Page 115: Lechadas de Cemento

88

ANEXO Nº- 13: Requerimientos de Agua de Mezcla.