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CEMENTACIÓN DE POZOS
Ing. Julio Contreras.
C.I.V. 177.869
CEMENTACIÓN DE POZOS.
Es un proceso que consiste en mezclar en
superficie cemento seco + aditivos + agua;
por medio de métodos y equipos
mecánicos especiales.
En una relación pre – definida, dicha
mezcla se bombea al pozo a través del
revestidor y se coloca en el espacio anular
comprendido entre el revestidor y la
formación hasta una altura definida
previamente
OBJETIVOS DE LA CEMENTACIÓN
• Excluir las aguas de las formaciones
productivas.
• Proteger
al
revestimiento
de
presiones externas.
• Sellar zonas no productivas.
• Proteger la tubería de los efectos de
corrosión.
OBJETIVOS DE LA CEMENTACIÓN
• Evitar la migración de fluidos entre
diferentes zonas.
• Controlar pérdidas de circulación.
• Sellar zonas de fluidos no deseables.
TIPOS DE CEMENTACIÓN.
En la operación de perforación se
efectúan
por
lo
menos
dos
cementaciones, sin embargo en la
historia completa de un pozo
petrolero pueden ser muchas las
operaciones de cementación que
pueden efectuarse. Entre ellas
tenemos:
TIPOS DE CEMENTACIÓN.
• Cementaciones de todo el espacio anular entre
el hoyo y la tubería de revestimiento, cuando
estas son relativamente cortas (revestimiento
superficial).
• Cementación del espacio anular, solamente en
una sección inferior (revestimiento intermedio y
de producción)
• Cementación de intervalos de espacio anular
en pozos relativamente profundos (cementación
por etapas)
TIPOS DE CEMENTACIÓN.
• Cementación en zonas bien definidas
para excluir producción de agua, gas o
para abandonamiento (cementación
forzada)
• Cementaciones para formar puentes
que obstruyan ciertos intervalos.
CEMENTACION PRIMARIA.
La cementación primaria se realiza a
presiones suficientes, para que la
mezcla de cemento bombeada por el
interior de la sarta revestidora sea
desplazada a través de la zapata que
lleva el extremo inferior de la sarta y sea
colocada en el lugar adecuado sin el
mayor inconveniente posible.
CONSIDERACIONES EN
CEMENTACIONES PRIMARIAS
• Establecer con claridad la geometría del
hoyo lo ideal es que este sea 3´´ más
grande que el diámetro del revestidor
(mínimo aceptable 1.5´´) centralizado y sin
socavamientos.
• Tratar en lo posible de conocer la geología
del área atravesada, como mínimo se
debe conocer el tipo de formaciones.
CONSIDERACIONES EN
CEMENTACIONES PRIMARIAS
• Determinar la presión de fractura en el
fondo del hoyo para seleccionar la
densidad máxima de la lechada y de la
máxima tasa de bombeo.
• Conocer y determinar el tipo de lodo
utilizado durante la perforación, así
como su densidad y sus propiedades
reológicas.
CONSIDERACIONES EN
CEMENTACIONES PRIMARIAS
• Establecer con claridad la altura de la
columna de cemento.
• Manejar con precisión la temperatura
estática y circulante del fondo.
• Verificar las condiciones especiales
existentes que pudiesen influir en el
proceso de cementación.
CONSIDERACIONES EN
CEMENTACIONES PRIMARIAS
• Estimar el tiempo de bombeo el factor
de seguridad y el régimen de flujo.
• Seleccionar el diseño inicial de la
lechada para las pruebas de
laboratorio.
• En la medida de lo posible diseñar con
la máxima densidad permisible por la
formación.
CONSIDERACIONES EN
CEMENTACIONES PRIMARIAS
• Controlar rigurosamente el filtrado, el
agua
libre,
el
tiempo
de
espesamiento, la densidad de la
lechada, la compatibilidad de los
fluidos entre otros.
CEMENTACIONES SECUNDARIAS
Son aquellas que se realizan, con la
finalidad de reparar o corregir
cementaciones
primarias
defectuosa, o problemas que se
presentan en el pozo a lo largo de su
vida productiva.
• Cementaciones de tapones de
cemento.
• Cementaciones forzadas.
CEMENTACIONES DE TAPONES DE
CEMENTO.
Consiste en colocar una mezcla de
cemento cubriendo toda el área
seccional del hoyo o del revestidor a la
profundidad de interés.
• Para abandonar un pozo.
• Para desviar el pozo y colocar una
herramienta de desviación
CEMENTACIONES DE TAPONES DE
CEMENTO.
• Para abandonar zonas o formaciones
no productoras inferiores y producir
formaciones superiores.
• Para realizar un forzamiento de
cemento con el objetivo de corregir
una pérdida de circulación o sellar
perforaciones en los revestidores
CEMENTACIONES DE TAPONES DE
CEMENTO.
Los tapones de cemento, generalmente se
colocan en hoyos desnudos y se usa tubería de
perforación para colocar el cemento en el sitio
requerido.
En vista de que el hoyo, siempre esta lleno de
fluido de perforación o de completación se
requiere que encima de la mezcla agua –
cemento se coloque cierta porción de agua
para mejorar el fraguado del cemento.
CUIDADOS PARA DISEÑAR Y COLOCAR
UN TAPÓN
• Conocimiento del diámetro del hoyo.
• Diseño cuidadoso de las lechadas para los
requerimientos del tapón.
• Uso de fluido espaciador antes y después
de la mezcla.
• Rotación de la tubería para limpiar la
pared.
• Colocar la tubería hasta el fondo del tapón
y levantarla lentamente al colocar la
mezcla.
PROCEDIMIENTO PARA COLOCAR
UN TAPÓN DE CEMENTO
• Calcular el volumen de mezcla.
• Determinar el nivel del cemento,
cuando la tubería este dentro de la
mezcla.
• Fijar un nivel de espaciador en el
anular y balancear las columnas de
fluidos.
PROCEDIMIENTO PARA COLOCAR
UN TAPÓN DE CEMENTO
• Calcular el
desplazante.
volumen
• Determinar el nivel
espaciador en el hoyo.
• Preparar el programa.
de
fluido
del
fluido
CEMENTACIÓN FORZADA.
Consiste en forzar la mezcla de
cemento a alta presión hacia las
formaciones en puntos determinados,
para corregir ciertas anomalías, a
través de orificios que por cañoneo
son abiertos en los revestidores.
CEMENTACIÓN FORZADA.
• Corregir un trabajo de cementación
primaria.
• Sellar zonas de perdida de
circulación.
• Sellar perforaciones indeseables.
• Tapar fugas en el revestimiento.
EQUIPOS DE CEMENTACIÓN.
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•
En el proceso de cementación se
utiliza un juego de herramientas:
Zapata guía.
Zapata diferencial.
Cuello flotador.
Cabezal de cementación.
Tapones de cementación.
Centralizadores.
Raspadores.
ZAPATA GUÍA
Es un niple que se coloca
en la parte inferior del
primer tubo para permitir
una libre introducción de
la tubería en el hoyo. Su
forma es esférica en la
parte inferior hace que el
contacto con la pared del
hoyo sea lo más suave
posible.
ZAPATA DIFERENCIAL
Tiene un dispositivo interno
que no permite que la
tubería
se
llene
completamente de fluido,
de esta forma ejerce una
flotación y ayuda con el
peso de la tubería. El
dispositivo interno puede
convertirse en una válvula
de retención.
CUELLO FLOTADOR.
Esta herramienta se coloca en el
extremo superior del primer tubo y el
extremo inferior del segundo tubo. Se
transforma por medio mecánicos en
una válvula de retención lo que
permite que el fluido circule de la
tubería al espacio anular y no del
espacio anular hacía la tubería.
CABEZAL DE CEMENTACIÓN.
Esta pieza se coloca en la parte
superior del tubo que asoma a la
superficie.
Se une por mangueras de acero a los
sistemas de mezclado y bombeo del
cemento. Posee dos cámaras de
alojamiento para los tapones de
cementación y un juego de válvulas
que permiten la operación completa.
TAPONES DE CEMENTACIÓN
Son dispositivos que se introducen
en la tubería de revestimiento
durante la operación del bombeo de
cemento. Se usan dos tapones, los
cuales separan la mezcla agua –
cemento del fluido en el pozo y del
fluido desplazante al mismo tiempo.
TAPONES DE CEMENTACIÓN
El tapón inferior limpia la pared de la tubería
del fluido en el pozo y el tapón superior limpia
la tubería de la mezcla agua – cemento.
El tapón inferior esta diseñado de tal manera
que a presiones de 300 a 400 Lppc se rompa
un diafragma y permita la continuación de flujo
de cemento.
El tapón superior es una pieza casi sólida y al
llegar al cuello flotador obstruye el flujo, lo que
indica que la mezcla agua – cemento ha sido
colocada en el sitio determinado
CENTRALIZADORES
Son herramientas que se
colocan en la tubería de
revestimiento
para
mantenerla centralizada en
el hoyo. La centralización
de la tubería permite que el
espesor del cemento sea
uniforme alrededor de toda
la tubería, evitando así
crear un desbalance en las
presiones externas
RASPADORES
Se colocan con el
objeto de desprender el
revoque que se ha
formado en la pared del
pozo para facilitar que
el cemento cubra y se
adhiera directamente a
las
formaciones
productoras
RASPADORES RECIPROCANTES
• Limpian por movimiento reciprocante
del
revestimiento
durante
la
cementación del pozo.
• Se colocan en la zona de completación
con un espaciamiento de 20 pies.
• Se colocan con anillos, previamente
colocados en el revestidor.
• Es el tipo de raspador más usado.
RASPADORES ROTATIVOS.
• Limpian el revoque por movimientos de
rotación del revestimiento.
• Se usan en aquellos pozos en donde la
profundidad de asentamiento del
revestimiento es crítica.
• Se pueden soldar en el revestidor o se
colocan en anillos.
• Originan mucho esfuerzo de torsión.
CARACTERÍSTICAS DEL CEMENTO
El cemento es un material fino con grandes
propiedades de endurecimiento que resulta de
pulverizar la escoria que se produce al calcinar
materiales calcáreos con cierto porcentaje de
arcilla. Tiene una gravedad específica de 3.14
Este material en contacto con el agua forma
una mezcla espesa que lentamente va
endureciendo hasta formar un sólido fuerte y
compacto.
CARACTERÍSTICAS DEL CEMENTO
La solidificación de la mezcla se realiza
en tres etapas:
• Fraguado rápido de 2 a 3 horas.
• Endurecimiento de 18 a 24 horas.
• Solidificación después de 24 horas.
CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS
CLASE REQ. AGUA
PESO
PROFUNDIDAD
(Gal/saco)
(Libras/galón)
RECOMENDADA
A
5,2
15,6
6000
B
5,2
15,6
6000
C
6,3
14,8
6000
D
4,3
16,3
12000
E
4,3
16,3
14000
F
4,3
16,3
16000
G
5
15,8
8000
H
4,3
16,3
8000
CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS
Los cementos clase A y B son los
llamados cementos portland, son los
más económicos y más fácil para
conseguir.
• El cemento clase A es el que se usa
en las construcciones civiles.
• El cemento clase C tiene un aditivo
que permite el fraguado rápido.
CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS
• Los cementos clase D, E y F se
conocen como cementos retardados.
Esta propiedad la ejerce debido a un
compuesto orgánico agregado en su
fabricación.
• Los cementos clase G y H son
fabricados
bajo
estrictas
recomendaciones químicas.
PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN
LA CEMENTACIÓN
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•
Profundidad.
Temperatura.
Presión hidrostática del lodo.
Relación agua – cemento.
Relación agua – cemento máxima.
Relación agua – cemento normal.
PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN LA
CEMENTACIÓN
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•
Relación agua – cemento mínima.
Tiempo de operación.
Tiempo de espesamiento.
Tipo de fluido de perforación.
Resistencia a la compresión.
Agua para mezclar.
Densidad de la mezcla.
Filtración.
ADITIVOS DEL CEMENTO.
Son los elementos responsables de
modificar el comportamiento del
cemento de manera tal que pueda ser
colocado sin problemas entre el
revestidor
y
la
formación,
desarrollando las propiedades según
sea el diseño pre – establecido
ajustado a las necesidades de campo.
ADITIVOS DEL CEMENTO.
Aceleradores: estos reducen el
tiempo de espesamiento de la
lechada y ayudan a aumentar la tasa
de desarrollo de la resistencia a la
compresión.
Retardadores:
incrementan
el
tiempo de espesamiento de la
lechada.
ADITIVOS DEL CEMENTO.
Extendedores:
conocidos
como
adelgazantes, disminuyen la densidad
de la lechada. También reducen la
cantidad de cemento por unidad de
volumen de la lechada.
Densificantes: aumentan la densidad
de la lechada.
ADITIVOS DEL CEMENTO.
Dispersantes: utilizados para reducir la
viscosidad aparente de la lechada.
Agentes de control de perdida de
fluido: controlan la perdida de la fase
acuosa de la lechada de cemento.
Agentes de control de perdida de
circulación: controlan la perdida de
cemento hacia las formaciones débiles.
GRACIAS...