revisión de la tecnología de cementación
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2 KTC J B J une2004
Schlumb
ergerPrivate
Agenda
Cementacin Primaria Criterios para una Cementacin Exitosa
Reologa
Cementacin Secundaria
Aditivos de Cementacin
Pruebas de Laboratorio
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3 KTC J B J une2004
Schlumb
ergerPrivate
ObjetivosAl finalizar este modulo, los participantes seran
capaces de: Nombrar los diferentes revestidores primarios
en un pozo
Enumerar los criterios para una cementacinexitosa
Enumerar y explicar los tipos de rgimen de
flujo y sus modelos reolgicos Entender los mtodos para la ejecucin de una
cementacin secundaria
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4 KTC J B J une2004
Schlumb
ergerPrivate
Objetivos Explicar el porque los aditivos son agregados a
una lechada Enumerar las familias de aditivos de
cementacion
Nombrar los diferentes equipos usados en laspruebas de laboratorio
Analizar los resultados de laboratorio
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5 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Cementacin Primaria
La introduccin de unmaterialcementante en el espacio anularentre revestidor y hoyo, se realizacon el objetivo de: Aislar zonas
Soportar las cargas axiales delos revestidores a ser corridosposteriormente
Proveer soporte y proteccin alrevestidor
Proteger el hoyo
AguaPotable
Zona Impermeable
Salmuerao Petroleo
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6 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Objetivos de una Cementacin Primaria
Aislar totalmente las zonas (Adherencia Hidrulica)
Soportar las cargas axiales (Adherencia al esfuerzoaxial)
Proteger el revestidor
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7 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Tipos de Revestidores
Conductor
Superficie
Intermedio Revestidores deProduccino Liners
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8 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Conductor
Propsito: Previene wash outs Proveer elevacin al niple de flujo
Problemas:
Flujo de agua superficiales Bajas Temperaturas (Costa Afuera) Perforacin a travs de hidratos
gaseosos bajo condiciones de aguasprofundas (Costa Afuera)
Otros: Se consideran grandes excesos Cementacin Stab-in es comun Lechadas de cemento neto aceleradas
Revestidor de 30 en Hoyode 36
o
Revestidor de 20 en Hoyo 26
@30 ft - 200 ft
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9 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Cementacin a travs de la Tubera dePerforacin (Stab-in)
Puntos Claves: Menor contaminacin del cemento
Menor canalizacin
Menor Desplazamiento
Bombear hasta que el cemento llegue asuperficie
Tiempo de trabajo menor (Tiempo detaladro)
Menos cemento
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10 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Cementacin Externa (TopJ ob)
Puntos Claves: Traer el cemento hasta la
superficie
Se usan Tubos No-API
Max. profundidad 250-300 ft Presiones muy altas debido a la
friccin
Conexiones No-standards
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11 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Revestidor de Superficie Propsitos:
Proteger las formaciones de aguapotable
Revestir zonas inconsolidadaso zonasde prdidas
Proveersoporte mecnico para lasoperaciones posteriores (BOP, etc.) Problemas:
Flujode aguas superficiales Perforacin a traves de hidratos
gaseosos (Costa Afuera) Otros:
Lechadas ligera y de cola Grandes excesos ( 50 - 150 %)
Revestidor de 16 enHoyo de 20
oRevestidor de 13 3/8 en
Hoyo de 17 @
100 ft 3000 ft
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12 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Revestidor(es) Intermedio(s)
Revestidor de 13 3/8 en Hoyo de 17 o
Revestidor de 9 5/8 en Hoyo de 12 entre
3000 to 10,000 ft (vertical o desviado)
Propsito:
Aislamiento del hoyo en secciones detrabajo
Problemas:
Zonas de sobre-presin, prdidas,
formaciones salinas, lutitas deleznables Rango entre la presin de poro y la presin
de fractura muycercano
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13 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Revestidor Intermedio(s)
13 3/8 casing in 17 holeorRevestidor de 9 5/8 en Hoyo de 12
@3000 to 10,000 ft (verticales o desviados)
Otros :
Son frecuentes las cementaciones en dos etapas Se requierenbuenas prcticas de cementacion Tope del cemento hasta superficie o la zapata
anterior Comunmente se usan lechadas de barrido
seguidas por lechadasde cola con alta resistenciaa la compresin
Lechadas Especiales (ligeras, pesadas, sistemassalinos, etc)
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14 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Cementacin en dos Etapas
Puntos Claves: Aislamiento de Zonas (Separacin)
Reduccin de la presin hidrosttica
Dejar zonas en el anular sin cementar
(cemento a TD y en la superficie)
1ra Etapa
Collarde
Etapas
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15 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Revestidor de Produccin o Liner
Dimetros Comunes:4 , 5, 7, 9 5/8
Propsitos: Aislar la zona productiva de otras
formaciones y fluidos en esta Servir de proteccinal equipo de
produccin Levantamiento artificial Completaciones Mltiples Rejillas para control de arena
Cubrir revestidores intermedios daados o
bajo fatiga
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16 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
15
Liner o Camisa
Puntos Claves: Menos Revestimiento es
necesario
Pozos mas profundos
El espacio anular es maspequeo
Se requieren equiposespeciales
Tapon del Liner
Dardo LimpiadorDe la TP
Colgador
Zapata Anterior
Solape del Liner
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17 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Diseando un Trabajo de Cementacin
Calcular los volumenes de fluidos
Capacidaddel Hoyo
Altura Anular
Capacidaddel Revestidor
Bajo Costo implica:
Basados en :
Buen Mezclado y Bombeo econmico STAB-IN ?
( Lechada, Lavador, Espaciador, Volumen deDesplazamiento )
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18 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Verificar que el pozo este bajo control: Simularel proceso de cementacin
Presin de Poro de la Formacin Presin de Fractura de la Formacin Presin de Estall ido de los tubulares Presin de Colapso de los tubulares
Verificar la temperatura y eltiempode frague (espesamiento)
Pozo bajo control al correr el
revestidor
Calcular las presiones estticas y dinmicasycompararlas con :
Diseando un Trabajo de Cementacin
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19 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Disear una eficiente remocin de lodosparaevitar canalizaciones y garantizar unbuenaislamientode la zona
Remover el revoque (enjarre)
Optimizar el volumen de los pre-flujos y
rata de bombeo
Optimizar las propiedades de los fluidos
Optimizar la rata de bombeo
Optimizar la centralizacin del revestidor
Diseando un Trabajo de Cementacin
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Schlumbe
rgerPrivate
Criterios a seguir
Para una Cementacion Exitosa
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21 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Criterios a seguirpara una CementacionExitosa
Conceptos:
Remocin de Lodos
Accesorios del revestidor(Casinghardware)
Propiedades de la Lechada
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22 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Conceptos
DiseoPlaneac in &
Diseo de Lechada
EVALUACINRegistros, Informac in,
Histor ia del Pozo
EJ ECUCINM ezc la de Lechada
& Colocac in
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23 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Factores que pueden afectarun trabajo de Cementacin
Pobre
Centralizacin
Zonas Lavadas:Rgimen de
Flujo Incorrecto
Canalizacin:
Incompatibilidad delos pre-flujos o mala
remocin de lodos
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24 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Remocin del Lodo
Es un proceso de 3 pasos, a seguir antes decementar: Limpieza del hoyo
Acondicionamiento del lodo de perforacin
Desplazamiento del lodo del espacio anular
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25 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Remocin del Lodo (Continuacin)
Limpieza del hoyo Propiedades del lodo controladas & optimizadas Viajes de limpieza > 95% volumen total del hoyo debe estar en
circulacin Registro o perfil del hoyo fluidos marcadores
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26 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Remocin del Lodo (Continuacin) Acondicionamiento del lodo
Rompimiento de los geles Bajar PC + VP Reduccinde slidos de perforacin < 6%
Aplicar la mnima tasa de bombeo para alcanzar flujototal alrededor del revestidor
Desplazar el lodo del anular Optimizacin de la colocacin de la Lechada --->
CemCADE Centralizacin del revestidor (STO > 75%) Movimiento del revestidor
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27 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Criterios para la remocin efectiva del Lodo
Centralizacin del revestidor
Movimiento del revestidor
Raspadores Tapones
Lavadores y espaciadores
Seleccin del rgimen de flujo
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28 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
El Revestidor Ideal
Revoque fino e impermeable(no gelificado o no-consolidado)
BHST al tope del cemento > BHCT a TD
Espacio AnularMnimo: 3/4
Espacio Anular Ideal: 1-1/2
Hoyo y LodoAcondicionadosApropiadamente
Dimetro ExactoHoyo Estable
Uniforme (sin zonas lavadas ni restricciones)
Sin inlujos de la formacinSin prdidas de fluidos del pozo
Revestidor centrado en el Hoyo
BHST y BHCT reales
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29 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Centralizacin del Revestidor
Variaciones relativas del flujo en funcin de la excentricidaVariaciones relativas del flujo en funcin de la excentricidadd
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 20 40 60 80 100
WW
% Stand-off =w
RH - RCX 100
% STAND% STAND--OFF = % deOFF = % de SeparacinSeparacin APIAPI
R
elacin
R
elacindedetasas
tasas
dedeflujo
flujo
enel
enel
lado
ladoancho
anchoyel
yellado
ladoestrecho
estrecho
RC
RH
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30 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Mnima separacin del 75% segn norma de SLB (67% del API)
Centralizador Rgido Centralizadores Espiral & Turbolizer
Centralizacin del revestidor
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31 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Influencia de la Centralizacin del Revestidor(Stand-Off)
En Flujo Laminar
V2 = 4V1 (For 67%)
En Flujo Turbulento
V2 = 1.64 V1 (For 67%)VVnarnar VVwidewide
DDii
DDoo
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32 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Efectos de la Centralizacinen la Remocin de Lodos
Disminucin de la separacin (Stand-off)
Lodo
Cemento
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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33 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Video S 15: Importancia de la Centralizacin
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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34 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Movimientos del RevestidorROTACIN
Comienza Rotacin
Lodo removido casi
totalmente
Revestidor Inmvil
Cemento Fluyendo
Lodo
Gelificado
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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36 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Raspadores y cuellos de retencin
Raspador Rotante RaspadorReciprocante
Cuello Modelo J 10H Cuello Modelo J 5H
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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37 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Tapones
Separar los fluidos
Limpiar el Revestidor
Indicacin positiva en superficie
Tapn Superior Tapn Inferior
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38 KTC J B J une2004
Schlumbe
rgerPrivate
Lavadores Qumicos
Fluidos de Baja Viscosidad
Usualmente a base de Agua
Pueden contener surfactantes
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39 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Separar el cemento del lodo Efecto de incompatibilidad Remover el lodo del anular
Flujo Turbulento a bajas ratas de bombeo
Erosionar, diluir y dispersar las partculas Cambiar la humectabilidad del revestidor y
formacin
Funcin de los Surfactantes Aligerar la columna hidrosttica
Lodos base agua o base aceite
Lavadores Qumicos (Continuacin)
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40 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Fluidos densificados viscosos para separar lodoy lechada
Remocin de lodos
Compatibilidad con lodos y lechadas de cemento
Reologa especifica
Baja para flujo turbulento Ajustable para flujo laminar efectivo
Espaciadores
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SchlumbergerPrivate
Propiedades de laLechada
F t l Di d l l h d
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42 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Factores en el Diseo de la lechada quepueden afectar una Cementacin
Encogimiento
o micro anillos
Agua libre
migracin de agua
Percol de gas Percolacin de gas
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43 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Propiedades de las Lechadas
Densidad de la lechada Reologa de la lechada Agua libre
Tiempo de frage o espesamiento Resistencia a la compresin Prdida de filtrado
Compatibilidad
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44 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
ReologaReologa es la ciencia que estudia el flujo y la deformacinReologa es la ciencia que estudia el flujo y la deformacin
de la materiade la materia
SiSi sese aplicaaplicaunauna fuerzafuerza
FLUIDOSFLUIDOS
fluirnfluirn
SiSi sese aplicaaplica
unauna fuerzafuerza
SLIDOSSLIDOS
sese rompernrompern
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45 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
EnEn cementacincementacin dede pozospozos
Reologa (Continuacin)
NecesitamosNecesitamos lala reologareologa parapara determinardeterminar::
mezclabilidadmezclabilidad yybombeabilidadbombeabilidaddeldel cementocemento
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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46 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
EvaluarEvaluar lala mezclabilidadmezclabilidad yy bombeabilidadbombeabilidad de lade la lechadalechada
DeterminarDeterminar tasatasa dede bombeobombeo apropiadaapropiada oo parapara obtenerobtener unaunaremocinremocin dede lodoslodos efectivaefectiva yy buenabuena colocacincolocacin de lade la lechadalechada
CalcularCalcular laslas presionespresiones debidasdebidas a laa la friccinfriccin
CalcularCalcular elel caballajecaballaje hidrulicohidrulico (HHP)(HHP) parapara unun trabajotrabajo
AplicacionesAplicaciones de lade la ReologaReologa dede CementacinCementacin
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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47 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
LaboratorioLaboratorio CemCADECemCADETMTMOperacionesOperaciones
MezclabilidadMezclabilidad //bombeabilidadbombeabilidad
ParmetrosParmetros reolgicosreolgicos
RemocinRemocin dede lodoslodos efectivaefectiva
CaidasCaidas dede presinpresin porpor friccinfriccin
HHPHHP necesariosnecesarios
PresionesPresiones realesreales
ReologaReologa ((altaalta) =) =PresionesPresiones ((altasaltas) = HHP (altos)) = HHP (altos)
AplicacionesAplicaciones de lade la ReologaReologa dede CementacinCementacin
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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48 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Flujo Laminar
El movimiento es deslizante (en estratos)
La velocidad en la pared =0
La velocidad es mxima en el centro del perfil de flujo Vmax=2 V
Donde V = Velocidad media de la partcula
V = 0
V = 0
V max
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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49 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Flujo Turbulento
El Movimiento es rotacional
La Velocidad media de las partculas es uniforme, a lo largode toda la tubera
DIRECCIN del FLUJO
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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50 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Modelos Reolgicos
Newtoniano
Velocidad de Corte
EsfuerzodeCorte
Bingham
1.1. PlsticoPlstico de Binghamde Bingham
2. Herschel2. Herschel--BulkleyBulkley3.3. LeyLey dede PotenciaPotencia
4.4. NewtonianoNewtoniano
Ley de Potencia
Herschel-Bulkley
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51 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Effectos adversos causados por el agua libre
Canalizacin
Llenado incompleto
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52 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Tiempo de Frage (Espesamiento)
Si la BHCT estimada es muy baja:
se anticipan problemas
Si la BHCT estimada es muy alta: Uso ineficiente de los aditivos
Baja resistencia a la compresin
Adherencia pobre (a la formacin y a la tubera)
Migracin de fluidos
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53 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Prediccin de la Temperatura Factores bsicos que afectan el desempeo del
cemento Temperatura Presin
La Temperatura tiene la mayor influencia y afecta:
El tiempo de frage La resistencia a la compresin La prdida de filtrado
La reologa EL agua libre
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54 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Resistencia a la Compresin
Pobre proteccin contra las fuerzas laterales
sistema estable
sistema inestable
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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55 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Mantener una relacin fluido/cemento constante Densidad constante Rendimiento diseado Tiempo de fraguado
Resistencia a la compresin Reologa Propiedades constantes
Evitar el taponamiento anular o presiones de
bombeo excesivamente altas Reducir el dao a la formacin
Control de la Prdida de Filtrado
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56 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Contaminacin Lodo - Cemento
Acelera o retarda el Tiempo de Fraguado
Reduce la resistencia a la compresin
Reduce la adherencia hidrulica
Aumenta la prdida de filtrado
Cambia las propiedades reolgicas
C i i b
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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57 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Criterios para obtener unaCementacin Exitosa
Concepto D.E.E.
Remocin de lodos
Centralizacin, movimientos del revestidor, lavadores y espaciadores Accesorios de la tubera de revestimiento
Raspadores y tapones
Propiedades de la lechada Densidad, Reologa, Agua Libre, Tiempo de Fraguado, Resistencia a
la Compresin, Prdida de Filtrado, Pruebas de Compatibilidad
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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Schlumber
gerPrivate
Cementacin
Secundaria
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59 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Tapones Balanceados
Un tapnbalanceado puede ser usado para:
Abandonar un pozo.
Desviarun pozo. Sellar perforaciones no-deseadas. (Forzamiento) Tapar zonasde prdida de circulacin.
Abandonaruna seccin no-deseada de un pozo.
T B l d
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60 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Tapones BalanceadosUn tapncorrectamente colocado debe dejar la cantidad
diseada de lechada(regularmenteen altura), luegoderetirar la tubera de perforacin:
Tapndiseadotericamente
Tapncon la tuberadentro de l
con la Tubera afuerade l
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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61 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Forzamiento
Inyeccin de la lechada
A travs de perforaciones ode fugas en el revestidor
A travs de canales en elanular revestidor / agujero
Presiones de inyeccin por
debajo o por encima de lapresin de fractura
CEMENTO
revestidor
FORMACION
CEMENTO
DESHIDRATADOLechada
tubing
packer
CANAL DETRAS
DEL REVESTIDOR
CEMENTO
INICIAL
Aplicaciones
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62 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Aplicaciones
Reparacin de cementaciones primarias Aislamiento de zonas
Abandono de zonas
Fugas en el revestidor Prdidas de circulacin
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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63 KTC J B J une2004
Schlumber
gerPrivate
Concepto Bsico
Proceso de filtrado:
Un diferencial de presin esaplicado sobre la lechada
Frente a un medio poroso
Formacin de depsito de slidos
o revoque sobre la cara de laformacin
cemento
revestidorCEMENTO
INICIAL
FORMACIN
CEMENTODESHIDRATADO
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7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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64 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Efectos del Control de Filtrado
Perforaciones Partialmente llenas
Perforaciones completamente llenas
Revestidor parcialmentetaponado
Taponamientocompleto del revestidor
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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65 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Forzamientos - Mtodos
Tcnica de Bombeo Vacileo (por excitacin) =bombeo intermitente
Continuo
Tcnica de Colocacin Alta Presin Inyectando por encima de la presin de fractura Baja Presin Inyectando por debajo de la presin de fractura
Herramientas Instalando empacador retenedor en el subsuelo
Forzando desde la superficie (Bradenhead) con las BOP cerradas
Con tubera continua (flexible) - Coiled Tubing
i d j i
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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66 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Forzamiento de Baja Presin
Presin de forzamiento por debajo de la presin de fractura Es el mejor mtodo a usar en la zona productora Pequeos volmenes de lechada Se aplica en :
Zonas mltiples Largos intervalos Pozos con bajas presiones (baja BHP) Formaciones naturalmente fracturadas
-
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67 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Forzamiento de Alta Presin
Es necesario fracturar para colocar el cemento en los espacios Son necesarios grandes volmenes
Se aplica en:
Zapatas
Topes de liner Forzamientos en bloque
Lavador o cido por delante para reducir las tasas de bombeo,requeridas para fracturar
F i t C ti
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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68 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Forzamiento Continuo
El bombeo es continuo hasta que la presin final es alcanzada Fluidos limpios en el hoyo
Grandes volmenes de lechada sin control de filtrado Forzamiento de alta o baja presin
Aplicaciones: Flujo de agua
Abandono de perforaciones
Aumentar el tope del cemento
Zapatas de los revestidores
Tope de Liners Zonas con prdidas de circulacin
-
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69 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Forzamiento Continuo
Presin(psi)
Tiempo (minutos)
Se bombea la lechada en forma continua hastaalcanzar la presinfinal
Es aplicado en forzamientos de alta o baja presin
Por lo general se bombean grandes volmenes de lechada
F i t I t it t
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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70 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Forzamiento Intermitente
Bombeo por etapas (en forma intermitente) Bajas tasas de bombeo Pequeos volmenes de lechada Largos tiempos de ejecucin Aplicaciones:
Reparacin de canales en cementaciones primarias
Largos intervalos de perforaciones abiertas o zonas mltiples
Cura de prdidas de circulacin
Forzamiento Intermitente
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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71 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Rata de 0.25 - 0.5 bpm
De 10 a 20 min. (por cada vacileo)
D
Tiempo (minutos)
Pres
in(psi)
A B CD
Forzamiento Intermitente
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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SchlumbergerPrivate
Aditivos de
Cementacin
Condiciones en un Pozo
-
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73 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Condiciones en un Pozo
Prdidasde circulacinTemperatura
FormacionesPermeables
Remocin de LodoPresin por friccinMezclabilidadBombeabilidad
Control del pozoSobrepresin
Formaciones dbiles
Retrogresinde la resistencia
Antiespumantes
Espumantes (CementoEspumado)
Control de gas
Condiciones en un Pozo
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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74 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
CATEGORA DE ADITIVOSOLUCIONES
ESTABILIDAD DE FLUIDOSCONTROL DE FILTRADO
RETROGRESIN DE LA COMPRESION PRODUCTO DE LA HIDRATACIN SILICA
ESPUMANTES ESTABIL - ESPUMA AGENTES ESPUMANTES
ESPUMA TENDENCIA A LA ESPUMA ANTI-ESPUMA
PRDIDAS DE CIRCULACINCAPACIDAD DE TAPONAR
PROPIEDADES DE TAPNDENSIDAD
AGENTES GELIFICANTESDISPERSANTES
LCM
EXTENDEDORES
REMOCIN DE LODOPRESIN POR FRICCIONMEZCLA/BOMBEABILIDAD
REOLOGA
TIEMPO DE FRAGERETARDADORES
ACELERADORES
FORMACIONES PERMEABLES FLAC
CONDICIONES ESPECIALES O ANORMALES
PARMETRO DE LA LECHADAPROBLEMA
CONTROL DEL POZO
SOBRE PRESINFORMACIONES DBILES
DENSIDADAGENTES DE PESO
EXTENDEDORES
TEMPERATURA
Condiciones en un Pozo
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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75 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Aditivos de Cementacin
Aceleradores y Retardadores Cambian el Tiempo de
Frage
Modifican la velocidad de
desarrollo de la resistencia Extendedores
Reducen la densidad
Aumentan el rendimiento
Agentes de Peso Aumentan la densidad
Dispersantes Mejoran la remocin
Mejoran la mezclabilidad
Lechadas de agua reducida
Reducen las presiones porfriccin (Low Tyand Pv)
Controladores de Filtrado
Materiales para prdida de
circulacin (LCM)
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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76 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Aditivos Especiales
Antiespuma/Desespumantes
Aditivos para mejorar la Adherencia
Aditivos Expansivos
Aditivos para controlar la migracin de Gas Sistemas Tixotrpicos
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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77 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Antiespumantes
Que causa la Espuma? Propiedades de los materiales Mala humectacin de las partculas slidas
Por que usar antiespumantes? Para prevenir la gelificacin / prevenir una pobre hidratacin Para prevenir cavitacin en las bombas Para obtener y bombear una densidad real
Propiedades de los antiespumantes
Deben ser Insolubles en el fluido espumante Deben tener una superficie ms activa que el fluido espumante
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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78 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Aceleradores
S001 (CaCl2-slido) 1 - 4 % BWOC La pureza debe ser : S001 =77% CaCl2concentracin Reaccin Exotermica
D044 (NaCl)
-
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79 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Efectos Secundarios del CaCl2
Aumenta la temperatura Calor de Solucin del CaCl2 Efecto acelerador adicional (en superficie?)
Expansin del revestidor Aumenta la reologa (gelificacin)
Es Posible un aumento en la permeabilidad
Disminuye la resistencia a los sulfatos
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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80 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
D044 Cloruro de Sodio
No muy eficiente como acelerador
Actua como acelerador
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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81 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Densidad de la Lechada
CambiandoCambiandoLaLa DensidadDensidadDe laDe la LechadaLechada
MsMs LivianaLiviana
Ms Agua*
AbsorbentesMateriales Ligeros
DensidadDensidad MsMs BajaBaja
Cemento Neto15.6 ppg Clase A15.8 ppg Clase G16.4 ppg Clase H
MsMs PesadaPesada
Menos Agua
Material PesadoDispersantes
DensidadDensidad MsMs AltaAlta
Clasificacin de los Extendedores
-
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82 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Clasificacin de los Extendedores Extendedores base agua
Agua Arcillas (Bentonita) D020, D128 Extendores qumicos (Silicatos) D075, D079
Solidos de baja densidad
Puzolana (Fly ashes) D035, D056, D061, D602 Kolite y Gilsonite D042, D024 Perlita expandida D072 Ceniza silica (Microsilica) - D154, D155
Materiales de muy baja densidad Nitrgeno - CEMENTO ESPUMADO Microesferas de cermica - D124 (LITEFILL)
Extendedores de Cemento
-
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83 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Extendedores de Cemento
Bentonita
LITEPOZ 3 D035
LITEPOZ 7 D061
TXI Lightweight Cement D911
Diacel D D056
Perlita Expandida D072
Metasilicato de Sodio D079
Silicato de Sodio D075
LITEFIL D124
Cemento Espumado
Microslica D154 / D155
LiteCRETE*
UltraLiteCRETE *
Densidad de la Lechada (lb/gal)Extendedor oSistema Ligero 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1512 14.7
10.8 13.6
12 14.2
11 14.5
10.6 13.8
11 14.5
14.511.5
9 12
156
1511
11.2
1310.5
* Mark of Schlumberger
10.57.5
Extendedores Bentoniticos
-
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84 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Extendedores Bentoniticos
Arcillas Bentonticas
Tratadas
(Mejor Hidratacin)
No-Tratadas
MontmorilonitaD020: AguaFresca
AtapulgitaD128: Agua de Mar
Propiedades GeneralesExtendedor base agua
SG =2.65Mezclado en seco o pre-hidratadoConcentracin0 - 20% BWOC
Econmico y ampliamente disponibleDisminuye la resistencia a la compr.Aumenta la permeabilidadViscosifica las Lechadas ( + slidos)
Extendedores Qumicos
-
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85 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Extendedores QumicosSilicato y Metasilicato de Sodio (D075 - D079)
Reacciona con los cationesen el cemento (Ca++, Mg++)
Forma un gel viscoso ygelatinoso
Encapsula el agua adicional Baja separacin de agua libre
Reologas bajas para flujoturbulento
Mejores propiedades y
mezclabilidadque lechadasbentonticas
Mejor resistencia a lacompresin que laslechadas bentoniticas
No controla la prdida de
filtrado (usar D167 UNIFLAC) Se requieren bajasconcentraciones
Ca-Silicato actua comoacelerador
Usar retardador D110
Retardarcin de los sistemas de
-
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86 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Retardarcin de los sistemas deCemento
Aplicaciones: Revestidores Intermedios y de produccin
Forzamientos y Tapones
Altas temperaturas y profundidades
Retardadores
-
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87 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
X
X
X
X
XX
X
X
X
X
X
D13/D81D13/D81 with Dispersant
D800/D801
D800/D801 with D93/L10
D110D110 with D93/L10
D28/D150
D28/D150 with D121
D28/D150 with D93
D74 - for RFC only
D177 UNISET LT
D161 UNISET HT
BHCT oFRetardadores
100 200 300 400
140100 185
125 250
250 310
300175
300 375
220 300
350300
400300
100 140
450
250
100
Fresca Mar 37%NaCl
XX
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Retardadores
80
250
Retardadores
-
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88 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Probables Efectos Negativos de los Retardadores enlas Lechadas: Gelificacin (ej. Lignosulfonatos)
Dispersin
Aumento de la Prdida de Filtrado Incompatibilidad
Retrasan el desarrollo de la resistencia a la compresin
e a dado es
Propiedades Individuales de los
-
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89 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
UniSET - LT: D177 Retardador de Baja Temperatura Sal Orgnica
Retardador de Baja a media temperatura
Teora de la Nucleacin
No debe ser usado con D075, D155 o cualquier otra forma denanoslica
Es Compatible ya sea con agua fresca o de mar
Baja sensibilidad al tiempo de frague con cambios de
temperatura
Propiedades Individuales de losretardadores UniSET
UNISET* LT Sensibilidad a la
-
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90 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
UNISET LT Sensibilidad a laConcentracin
0
2
4
6
8
10
TiempodeFra
ge(horas)
0.05 (140) 0.15 (185) 0.30 (220)Concentracin en gal/sk (Temperatura en deg F)
Conc - 10% Conc Conc +10%
* Mark of Schlumberger
UNISET* LT Sensibilidada la
-
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91 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
UNISET LT Sensibilidada laTemperatura
0
2
4
6
8
10
12
TiempodeFra
ge(horas)
130 - 140 - 150 172 - 185 - 198Temperatura (deg F)
* Mark of Schlumberger
0.05 gal/sk
0.15 gal/sk
Propiedades Individuales de los
-
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92 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Propiedades Individuales de losretardadores UniSET
UniSET - HT: D161 Retardador de Alta Temperatura Es una mezcla de Sales Organofosttica e inorgnicas
Retardador de media a altas temperaturas
Teora de la Adsorcin
Ms tolerante a: Variaciones de concentraciones
Variaciones de temperatura Esfuerzo de corte
Rpido desarrollo de resistencia a la compresin Compatible con sistemas salinos hasta 25% NaCl
Prdida de Filtrado
-
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93 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Prdida de Filtrado
Definicin Es el Filtrado o fase acuosa, perdida en la formacin
Revoque depositado sobre la superficie
de la formacin
Porque las lechadas pierden agua? Presin Diferencial
Medio Permeable (formacion)
Relacin Agua/cemento? Hidratacin
Prdida de Filtrado
-
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94 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Etapas en la Prdida de Filtrado Prdida de Filtrado Dinmica
Prdida de Filtrado Esttica
Efectos de la Prdida de Filtrado en las propiedadesde la Lechada Tiempo de Fraguevs. concentracin de agua
Dao a las formaciones por el filtrado
Migracin de gas, a travs del revoque de cemento y pobrecalidad del cemento
Prdida de Filtrado
Efectos de la Prdida de Filtrado en las
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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95 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
propiedades de la lechada
DISMINUYE AUMENTA
RendimientoAgua Libre
Tiempo de FragueSedimentacinEncogimiento VolumetricoRemocion de Lodos (-Efic)Hidrosttica (psi/ft)
Densidadde la LechadaViscosidadPlstica
Punto CedenteResistencia CompresivaAdherencia
Tiempo de Fraguado vs.Densidad
-
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96 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Tiempo de Fraguado vs. Densidad
TiempodeFraguado
PuntoCedente
160
40
16.415.6
TiempodeFraguado(min)
PuntoCeden
te
Densidad de la Lechada (ppg)
Mecanismos para Controlar la Prdida
-
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97 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Mecanismos para Controlar la Prdidade Filtrado
Reducir la permeabilidad del revoque (enjarre) Partculas de materiales para llenar los espacios
Partculas de Polimeros para taponar los poros
Pelcula de polmero sobre los poros y el cemento cubriendolos
Cambiar la distribucin de partculas con el uso de dispersantes
Aumentar la Viscosidad de la fase acuosa Agregando polimeros solubles en agua
Agregando agentes gelificantes Efecto relativamente pequeo comparado con la reduccin de
permeabilidad
M i
-
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98 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Mecanismos
Taponamento por Particulas Taponamento por Polimeros
Aditivos para Controlar la Prdida de
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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99 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Aditivos para Controlar la Prdida deFiltrado
Particulas: Partculas FLACs: D020, D600G, D500
LatexFLACs: D600G,D700
Polmeros Solubles en Agua: Derivados de la Celulosa: D059, D112
Polmeros Sintticos No-Inicos: D159, D160
Polmeros Sintticos (UniFLAC): D167, D168
Caractersticas del UniFLAC*
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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100 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Caractersticas del UniFLAC*
UniFlac S: D167 Universal FLAC (Slido)
UniFlac L: D168 Universal FLAC (Lquido)
Diseos ms Robustos, Nobles y Simples Amplio rango de aplicaciones
Un set de aditivos puede cubrir completamente lasnecesidades de todos los revestidores
Caractersticas del UniFLAC* (Cont )
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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101 KTC J B J une2004
Schlumberg
erPrivate
Caractersticas del UniFLAC (Cont.) Ventajas
Simplicidad al Disear
Baja Sensibilidad a los diferentes lotes de cemento
Baja Sensibilidada las variaciones de temperatura
Sinergia con los retardadores universales (UniSET) Aceleracion a baja temperaturas
Beneficios
Un aditivo FLAC para la mayora de las aplicaciones Mejoramiento de la calidad de Servicio
Tiempo de Equipo (menos tiempo de espera)
Rango Operativo FLAC
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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102 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Rango Operativo FLAC
Valores Lmites de Prdida de Filtrado
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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103 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Valores Lmites de Prdida de Filtrado
Valores Tpicos: (prueba API, 1000 psi) Prevencin de migracin de Gas 30 - 50 ml/30 min
Cementacin de Liners
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
104/127
104 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Dispersantes con FLACs
Mecanismos de accin: Dispersan los granos de cemento, mejorando el empaque,
reduciendo la permeabilidad
Floculados con sal, accin de taponamento
SIN DISPERSANTE CON DISPERSANTEREVOQUE
EMPAQUE ALEATORIO
ALTA PERMEABILIDAD
EMPAQUE ORDENADO
BAJ A PERMEABILIDAD
Dispersantes
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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105 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
spe sa esReologa de las Lechadas
Volumen de particulas slidas / volumen total de fluido Interacciones entre las partculas Reologa de la fase acuosa
Se puede cambiar con los dispersantes
Porque usar dispersantes? Reducen la viscosidad y punto cedente Flujo Turbulento es mas facil de alcanzar Reducen las presiones debido a la friccin
Mejoran la mezclabilidadde las lechadas (Tyms bajo) Lechadas de agua reducida (densidades de hasta 18 lb/gal) Mejoran la eficiencia de los aditivos para control de filtrado
Tipos de Dispersantes
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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106 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Tipos de Dispersantes
Sulfonados Polinaftaleno Sulfonato de Sodio (PNS) D065, D080
Polimelaminas Sulfonadas (PMS) D145A
Polimeros Aromaticos D065A, D080A
Polimeros Organicos D604M, D604AM
Lignosulfonatos Acido Hidroxicarboxilico derivado D081
de la Lignita Acidos Hidroxicarboxilicos D121
Densidadde la Lechada
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
107/127
107 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Densidad de la Lechada
CambiandoCambiando lalaDensidadDensidadDe laDe la LechadaLechada
MasMas LivianaLiviana
Mas Agua*
AbsorbenteMaterial Lig
DensidadDensidad MasMas BajaBaja
Cemento Neto15.6 ppg Clase A15.8 ppg Clase G16.4 ppg Clase H
MasMas PesadaPesada
Menos Agua
Material PesDispersante
DensidadDensidad MasMas AltaAlta
Agentes de Peso
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
108/127
108 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Agentes de Peso
Requerimientos Gravedad Especfica Alta
Tamao y distribucin de partculas Compatible (Sed)
Baja Adsorcin de agua (eficiencia) Disponibilidad y costo aceptable
Pureza y consistencia del producto
Inerte
Agentes de Peso Comunes
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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109 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Agentes de Peso Comunes
Agua Adicional
gal/lb
D031 Barita 4.22 0.0240
D076 Hematita 4.95 0.0023
D907 Cemento 3.2 0.0529
D157 (tetraoxido de Mn) Mn3O4 4.7 - 4.9
CODIGO AGENT SG
Retrogresin
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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110 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Retrogresin Por encima de 230 degF la temperatura esttica
(BHST) desestabiliza el cemento, causando:
Una reduccin en la resistencia compresiva
Un Incremento en la permeabilidad
Efecto causado por la conversin del gel C-S-H
Se previene agregando de 30 a 40% BWOC de slica,reduciendo la relacin C/S ratio del gel C-S-H
Arena de Slica D030yHarina de Slica D066
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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111 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Arena de Slica D030 y Harina de Slica D066PROPIEDAD D030 - Arena de Slica D066 Harina de Slica
Tamao de PartculaTamao de Malla US
~10% +12%1.12 gal/sk 1.34 gal/sk
Gravedad Especfica 2.63 2.63
Alta Densidad Preferida AlternativaBaja Densidad Alternativa Preferida
Sedimentacin Alternativa PreferidaMezclabilidad Preferida AlternativaPor encima de 300deg F Alternativa Preferida
Agua agregada
Applicaciones
70 - 200 >200
Aditivos Antisedimentantes
-
7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin
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112 KTC J B J une2004
SchlumbergerPrivate
Aditivos Antisedimentantes Los aditivos antisedimentantes reducen:
El Agua Libre La Sedimentacin
La Inestabilidad de las Lechadas
Son compatibles con todos los productos decementacin
Solo afectan la reologa de la lechada
Rango de Temperatura : hasta 300 deg F
Agente Antisedimentante: D153: 0.1 - 1.5 % BWOC
Antisedimentante Lquido: D162: 0.005 - 0.025 gal/sk
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SchlumbergerPrivate
Pruebas de
Laboratorio
Resultados de las pruebas deL b t i
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114 KTC J B J une2004
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Laboratorio
En cursos anteriores se estudio que antes deejecutar un trabajo, el laboratorio debe realizary emitir un reporte de las siguientes pruebas:
lTiempo de Frague (TT) en Bc.
l Prdida de Filtrado (cc / 30 mins).
l Reologa (300,200,100,60, 30,6,3).
l Resistencia a la Compresin (12 & 24 hr).l Agua Libre (%).
Funciones del Laboratorio
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115 KTC J B J une2004
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Se ejecutan dos tipos de pruebas :
1. Evaluacin de las Lechadas Etapa de diseo de la lechada
Medicin de las propiedades especficas de las lechadas bajocondiciones simuladas de fondo de pozo
Etapa de Ejecucin Monitorear la preparacin y mezcla de los productos
2. Caracterizacin Qumica Anlisis quantitativo y qualitativo de los componentes de la
lechada antes del mezclado Cemento Aditivos Fluido de Mezcla
Evaluacin de las Lechadas
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116 KTC J B J une2004
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Se rigen por el comite API de Estandarizacin de cementospetroleros Normas :10A & 10B
Esta publicacin consiste de:
Especificaciones para las
pruebas de lechadas decemento neto Procedimientos
operacionales para todas laslechadas
Procedimientos diseados parasimular las condiciones de fondode pozo
Presin / Temperatura
Propiedades de la Lechada
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117 KTC J B J une2004
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p
Agua Libre y Sedimentacin
Separacin de agua de la lechada esttica
Migra, acumulndose en bolsillos o al tope de lacolumna de cemento
Resultado = Aislamiento Zonal Incompleto
Densidad
Balancear las presiones subyacentes
Resistencia a la compresin final
Propiedades de la Lechada Continuacin
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118 KTC J B J une2004
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p
Bombeabilidad (Consistencia) Tiempo durante el cual la lechada es bombeable
Prdida de Filtrado
Deshidratacin de la lechada durante la etapa decolocacin
Reologa
Modelo de Rgimen de Flujo
Propiedades del Cemento Endurecido
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119 KTC J B J une2004
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p Adherencia
Cemento - Revestidor & Cemento - Formacin
Resistencia a los Sulfatos Reaccin a los sulfatos de Magnesio y Sodio
Prdida de la resistencia a la compresin Resquebrajamiento por esfuerzos
Retrogresin
Prdidad de la resistencia a temperaturas >230F (110C).
Permeabilidad Lechadas Ligeras
Flujograma de Pruebas
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120 KTC J B J une2004
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Flujograma de Pruebas
COMPATIBILIDADCEMENTO-ESPAC-LODO
TIEMPO DE FRAGUADO
REPORTE DE LABORATORIO
RESISTENCIA A LACOMPRESIN
REOLOGADENSIDAD
AGUA LIBRE FILTRADO
SOLICITUD DEPRUEBAS
Equipos de Prueba
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121 KTC J B J une2004
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Waring Blender - Mezclador de Lechadas
Nota:
El mezclador Waring impartemucha ms energa de mezcla
de la que es usada realmenteen el campo, con los equiposde mezcla actuales, por lotanto las condiciones de
mezcla en el campo no sonrealmente simuladas.
Equipos de Prueba
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122 KTC J B J une2004
Schlumberge
rPrivate
Balanza Presurizada - para medir la densidad
Una en localizacin, otra en el Laboratorio
Equipos de Prueba
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123 KTC J B J une2004
Schlumberge
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Viscosmetro Rotacional - para determinar la Reologa
Resortede Torsin
CilindroInterno
Rotor
Bob
Taza
C i t t d t i l ti d f
Equipos de Prueba
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124 KTC J B J une2004
Schlumberge
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Consistmetro - para determinar el tiempo de frage
HPHT
Atmosfrico
Filt P d t i l did d filt d
Equipos de Prueba
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125/127
125 KTC J B J une2004
Schlumberge
rPrivate
Filtro Prensa - para determinar la prdida de filtrado
HPHT Baja Presin
Resistencia a la Compresin
Equipos de Prueba
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126 KTC J B J une2004
Schlumberge
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Resistencia a la Compresin
UCA No DestructivoMtodo Destructivo
Conclusin
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Schlumberge
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Al completar el mdulo se tienen elementos para:
Nombrar los diferentes tipos de revestidores primarios Enumerar los criterios para ejecutar una buena cementacin Enumerar y explicar los dos tipos de regimenes de flujo y
modelos reolgicos
Conocer los mtodos para ejecutar las cementacionessecundarias Explicar el por qu de los aditivos son agregados a la lechada Enumerar las familias de aditivos de cementacin
Enumerar los diferentes equipos de laboratorio utilizados paramedir las propiedades de las lechadas Analizar los resultados de laboratorio