CEMENTACIONES SECUNDARIAS Squeeze cementing (a presión) Tapones de cemento

Squeeze Cementing

Razones para realizar una Cementación Squeeze Reparar un trabajo de cementación primaria Canalización del cemento en el lodo Espacios sin cemento debido a pérdidas Tapar zonas productoras de agua Tapar zonas gasíferas Reparar pérdidas de casing Abandonar zonas depletadas Cerrar zonas seleccionadas para la inyección por agua Sellar zonas de pérdidas de circulación Sellar la migración de fluidos

Cementaciones squeeze Objetivos de un squeeze Tipos de formación Métodos para cementaciones squeeze Colocación de la lechada Estableciendo un caudal de inyección Diseño de la lechada Ensayos de laboratorio Razones de fallas

Métodos de cementación a presión Métodos de colocación: Bullhead Spotting Tapón balanceado (Bradenhead o Packer) Coiled Tubing Modos de operación Baja presión Alta presión Herramientas Packers para Squeeze Retenedores de cemento Procedimientos: Running squeeze (contínuo) Squeeze con hesitación Squeeze con circulación

Método de un Squeeze “Bullhead” Presión de bomba en Csg. 500 - 1000 psi Presión de bomba en Csg. 500 - 1000 psi Se bombea el cemento con el packer fijado Se desplaza el lodo a la formación Se mantiene la presión en anular Se aplica la presión de squeeze Fluido de desplazamiento Cemento Lodo o fluido de desplazamiento

Método “Spotting” Presión de bomba en Csg. 500 - 1000 psi Stinger fuera del packer Se ubica el cemento Se inserta en el packer Se aplica presión en Csg. Desplaza cemento Se aplica el squeeze a presión

Método “Bradenhead” Se ubica y balancea el cemento similar a un tapón balanceado Se retira la sarta de tratamiento Se cierra el anular Se aplica el squeeze a presión

Squeeze a través de un Packer Método del tapón balanceado Se ubica una píldora viscosa Se retira sarta por arriba de la píldora Se bombea el espaciador y el cemento tal como un tapón balanceado Se corta el desplazamiento (1 a 2 barriles) para aseguar el flujo fuera del drill pipe * Esta condición niega el principio real del método “tapón balanceado” Lodo Packer Espaciador Cemento Píldora viscosa Viscous Pill Lodo

Squeeze a través de un Packer Método del tapón balanceado (cont.) Salir por arriba del tope de cemento (500 ft) Fijar el packer y realizar el squeeze Una vez completado el squeeze, librar el packer Circular por inversa cualquier exceso de cemento y espaciador fuera del pozo Lodo Lodo Espaciador Cemento Píldora viscosa Lodo Packer

Squeeze a través de un Retenedor de cemento Bajar en el pozo con cable o drill pipe un retenedor de cemento Fijar el retenedor Si usa cable, bajar drill pipe con setting tool Si usa drill pipe con el retenedor, mantenga el setting tool en el retenedor (válvula abierta) Lodo Lodo Retenedor

Squeeze a través de un Retenedor de cemento - (cont.) Circule el cemento hacia el fondo del drill pipe Mantenga el setting tool dentro del retenedor y presurice (squeeze) el cemento Lodo Espaciador Cemento Cemento Lodo Retenedor

Squeeze a través de un Retenedor de cemento - (cont.) Salga con el setting tool fuera del retenedor y circule por inversa el exceso de cemento y espaciador Retire la sarta fuera del pozo Lodo Cemento Lodo Retenedor

Pre-conceptos acerca de las cementaciones squeezes “La lechada de cemento ingresa en los espacios porales de la formación”

Un mito: “todo el cemento ingresa en la matriz de la formación” From Rike and Rike, SPE 9755

Pre-conceptos acerca de las cementaciones squeezes “La lechada de cemento ingresa en los espacios porales de la formación” “Todas las perforaciones están abiertas”

Un mito: “todas las perforaciones están abiertas” From Rike and Rike, SPE 9755

Pre-conceptos acerca de las cementaciones squeezes “La lechada de cemento ingresa en los espacios porales de la formación” “Todas las perforaciones están abiertas” “Altas presiones de squeeze crean un pancake horizontal”

Un mito: “se crea un pancake horizontal de cemento” From Rike and Rike, SPE 9755

Squeeze a alta presión Orientación de la fractura Fracturas verticales donde la presión de fractura es menor que la presión de overburden (sobrecarga) Primary Cement Filter Cake Mud Filtrate Vertical Fracture Dehydrated Casing H2 H1 PF  Over-burden

Squeezing

Construcción de nódulos de cemento Node Primary Formation Dehydrated Casing Cement Nodes FLUID LOSS (P = 1,000 psi) 800 ml / 30 min 150 ml / 30 min 50 ml / 30 min 15 ml / 30 min 6 inch Casing

Cementaciones squeeze a “Baja presión” Las presiones de fondo de pozo se mantienen por debajo de la presión de fractura de la formación Se intenta llenar las perforaciones y cavidades conectadas con cemento deshidratado El volumen de cemento es pequeño Se requiere control de la hidrostática para prevenir fracturar la formación. Use un factor de seguridad Usa bajos caudales de inyección La presión por fricción es despreciable Las perforaciones deben estar libres de lodo y/o sólidos Los nódulos de cemento deben ser pequeños

Cementaciones Squeeze a “Alta presión” La presión de tratamiento en fondo de pozo es mayor que la presión de fractura de la formación Las fracturas se crean en las perforaciones o adyacentes a ellas El fluido delante del cemento es desplazado en las fracturas La lechada de cemento llena la fractura y agujeros o canales conectados Las presiones posteriores aplicadas deshidratan la lechada de cemento en las paredes de la fractura Cuando se aplica una presión final de squeeze todos los canales se llenan con un revoque de filtrado

Cuándo realizar un squeeze con Alta presión? Cuando los agujeros y canalizaciones del cemento detrás del casing no están conectados con las perforaciones Cuando las pequeñas rajaduras o roturas dejan pasar gas pero no tomarán cemento Aplicación para cementos Ultra Finos Cuando las perforaciones están tapadas o los detritros delante del cemento no pueden ser removidos Cuando no se dañan zonas productoras dañadas

Squeeze de Alta presión (cont.) La extensión de las fracturas inducidas es función del caudal de bombeo y volumen de lechada El volumen de lechada es dependiente del caudal de bombeo: Alto caudal = fracturas grandes Grandes fracturas = grandes volúmenes Deben utilizarse volúmenes mínimos de cemento que permitan atravesar las perforaciones Lodo de perforación o fluidos de baja pérdida por filtrado no deben bombearse delante del cemento Use un ácido débil o agua como preflujo

Ensayo de inyección Se usa agua, lavador químico o ácido débil Usado para asegurarse que todas las perforaciones están abiertas Ayuda a estimar el caudal de inyección …? Ayuda a estimar la presión para realizar el squeeze …? Ayuda a estimar el volumen de cemento …? Si no se obtiene inyección, se debe utilizar un ácido inyectado bajo condiciones matriciales para lavar las perforaciones

Porqué establecer un caudal de inyección? Para determinar si se puede ingresar con los fluidos a la formación y a qué caudal “POR DEBAJO DEL GRADIENTE DE FRACTURA DE LA FORMACIÓN”. Es esto cierto?

Dos caudales de inyección Máximo caudal al cual la formación tomará fluido y no se fracturará la formación Mínimo caudal necesario para desplazar el cemento en la primer hesitación Siempre establecido con un fluido limpio Evitar utilizar lodo

Estimación del caudal de inyección matricial (Ley de Darcy)

Volumen de lechada de cemento “Reglas de dedo” ...? Dependiente de la longitud del intervalo a ser cementado con un squeeze Por conveniencias de trabajo se preparan 10 a 20 barriles Volúmenes para squeeze con alta presión deben minimizarse Fractura a bajo caudal de bombeo Mantener presión debajo de la presión de propagación de la fractura Qué acerca del volumen para squeeze a baja presión?

Volumen de lechada de cemento “Reglas de dedo” ...? (cont.) El volumen de cemento no debe exceder el volumen de la sarta de tratamiento para el squeeze Use dos sacos de cemento por pie de perforación Si el caudal de inyección luego de la fractura es 2.0 BPM o mayor: Volumen mínimo 100 sacos Si el caudal de inyección luego de la fractura es menor de 2.0 BPM: Volumen mínimo 50 sacos

Volumen de lechada de cemento “Reglas de dedo” ...? (cont.) Otra “Regla de dedo” Cemento Sx = R x 20,000 / P R - Caudal de inyección, BPM P - Presión de inyección a R, psi Si el volumen Sx calculado es: < 50 use 50 sacos > 200 use 200 sacos ¿Qué puedo esperar de las “reglas de dedo”?

Operaciones con Coiled Tubing (Squeeze a través de Tubing) Ventajas Se ahorra tiempo Se ahorra dinero Flexibilidad en el bombeo Mejor colocación de los fluidos Reducción del daño de formación Seguridad

Aplicaciones con Coiled Tubing Estimulación de pozos Registros de cable y producción Perforación (cañoneo, baleo) Cementaciones a presión Llenado con fluidos de limpieza Consolidación de arena

Requerimientos de cementación para Squeeze con CT Pérdida por filtrado < 60 y > 30 cc’s/30 min. Resistencia a la compresión 1000 psi en 12 Hrs. Tiempo de espesamiento 6 - 8 Horas a BHTT Fluido libre Cero cc’s con ángulo de 45°

Requerimientos de cementación para Squeeze con CT - (cont.) Reologías @ R.T. PV; 200 a 350 YP; 70 a 130 @ BHTT PV; 70 a 130 YP; 10 a 25 Nodos 0.75 a 1” Revoque de filtrado resistente

Desplazamiento del lodo con CT - (cont.) Colocación del lodo Extrae boquillas hacia arriba mientras se bombea para mantener la interface lodo- salmuera 10 a 15’ arriba de las boquillas Bombea 1 bbl de exceso Salmuera Perforaciones Pildora viscosa Localiza el tope de lodo Lava fuera el lodo contaminado Identifica el tope de lodo

Desplazamiento del cemento y Squeeze con CT - (cont.) Circula el cemento hacia abajo Retira las boquillas hacia afuera mientras bombea el cemento para mantener la interfase Cemento/Lodo 100 ft arriba de las boquillas Volumen de cemento definido a partir de los registros de evaluación de cemento Salmuera Agua dulce Perforaciones Cemento Píldora viscosa Retira boquillas fuera del cemento Cierra espacio anular y aplica una presión de squeeze de 1500 a 2000 psi por arriba de la presión de Reservorio. Presuriza y mantiene durante 40 minutos

Contaminación del cemento Bombea fluido contaminante y baja las boquillas para desplazar 1 bbl de cemento por bbl de fluido contaminante Fluido contaminante Cemento/Fluido cont. (50/50) Nóduloss de cemento deshidratado Lodo/Fluido contam.50/50 Fluido contaminante 50 ft dentro del lodo Retira boquillas y bombea el fluido contaminante a un caudal de 1 bbl por 2 a 3 bbls de fluido contaminante de cemento anterior

Lavado por inversa con CT El cemento contaminado debe ser lavado por inversa fuera del pozo al día siguiente o luego que el cemento ha fraguado. Inyecte agua con jet mientras va a 50 ft por debajo del tope original de lodo Lave por inversa y retire las boquillas a una caudal de 1 bbl por bbl bombeado Repita la circulación por inversa 2 veces más o hasta que los retornos sean limpios Evalúe con CET, repita si es necesario Si todo está Ok, reperfore y ensaye Nódulos de cemento deshidratado Lodo, Cemento y contaminante Píldora viscosa

Controlando el desarrollo del squeeze La presión es transmitida a la formación sobre todo el intervalo perforado El tiempo de espesamiento de la lechada de cola es más largo que el tiempo de espesamiento de la lechada de cabeza La deshidratación comienza en la cara de la formación “RARAMENTE SE USA LECHADA CON CEMENTO PURO”

Diseño de lechada para Squeeze Consideraciones: Viscosidad Tiempo de espesamiento Resistencia a la compresión Control de pérdida por filtrado Presión del squeeze Volumen de lechada

Viscosidad de la lechada de cemento Baja viscosidad. La lechada puede ingresar en las pequeñas fracturas y fisuras de la formación Preferentemente, las lechadas tienen dispersantes Alta viscosidad. Se utilizan para cementación de agujeros grandes (cavidades) La lechada no fluirá dentro de pequeñas restricciones a menos que se aplique alta presión La elevada resistencia de gel restringe el movimiento de la lechada

Tiempo de espesamiento Se requiere un tiempo para el trabajo más un tiempo adicional para reversar el exceso de cemento de un squeeze Temperatura y presión Son más elevadas que en cementaciones primarias Usa los programas de ensayos del API Pozos poco profundos (y baja temperatura) Tiempo corto (2 a 3 hrs) Se utilizan aceladores Pozos profundos y squeeze con hesitación Tiempo largo (varias horas)

Resistencia a la compresión Alta resistencia a la compresión Soporte para golpes cuando se bajan herramientas, perforación, etc. Para prevenir la rotura (quebradura) cuando se re-perfora Cemento parcialmente deshidratado (revoque de filtrado) Desarrolla suficiente resistencia No es una cuestión importante

Control de filtrado Squeeze a baja presión Lechada para llenar los agujeros Escasa formación de nódulos de cemento Importante en formaciones permeables Muy baja permeabilidad 200 ml/30 minutos Baja a media permeabilidad 100 a 200 ml/30 minutos Alta permeabilidad (>100 md) 25 a 100 ml/30 minutos Low pressure squeeze does not fracture the formation High pressure squeeze does fracture the formation

Control de filtrado (cont.) Squeeze a alta presión Media a alta permeabilidad 200 a 500 ml/30 minutos

Control de filtrado (cont.) En formaciones de carbonatos con fracturas, fisuras naturales, el cemento puede ingresar una distancia importante desde el borde de pozo, difícil para la re-perforación: Alta pérdida por filtrado 300 a 800 ml/30 minutos Los materiales para pérdida de circulación pueden ser beneficiosos Lechadas de cabeza y cola (con hesitación) De cabeza 300 a 800 ml/30 min De cola < 300 ml/30 minutos

Squeeze contínuo (“running”) sin paradas El cemento es bombeado continuamente hasta alcanzar la presión final de squeeze Esto puede lograrse por encima de la presión de fractura de la formación Cuando se detiene el bombeo, la presión final de squeeze se mantiene y monitorea La caída de presión debido a la filtración de la lechada (pérdida por filtrado) debe aplicarse nuevamente hasta alcanzar la presión final del squeeze

Squeeze contínuo (“running”) sin paradas (cont.) Se repite el procedimiento tantas veces hasta que la presión permenece constante durante varios minutos Volúmenes grandes de lechadas (10 a 100 barriles de lechada)

Squeeze con hesitation Es un método práctico para pequeños volúmenes de lechadas Aplicación intermitente de presión a bajo caudal 0.25 a 0.5 bpm Cada aplicación de presión se separa por un período de corte para permitir la pérdida por filtrado 10 a 20 minutos

Squeeze con hesitation (cont.) La pérdida por filtrado inicial es alta A media que se va construyendo el revoque de filtrado y aumenta la presión aplicada, decrecen las pérdidas por filrado Se aplican varias hesitaciones, la diferencia entre la presión inicial y la presión final resultan cada vez menores

Comportamiento de las presiones en un Squeeze con hesitación 2,400 2,000 1,600 1,200 800 400 20 40 60 80 100 120 140 160 Presión en superficie, psi Tiempo, minutos A B C D A = Pérdida de agua de la lechada B = No hay filtrado de la lechada, por lo tanto el squeeze se ha completado C = Se alivia la presión D = Prueba de la presión final

Técnica de hesitación (cont.) El final del squeeze se alcanza cuando las pérdidas por filtrado no son evidentes Para pérdidas, en formaciones permeables un primer período de hesitación de hasta 30 minutos es razonable Para formaciones muy cerradas de baja permeabilidad, un primer período corto de hesitación de ± 5 minutos es suficiente

Recomendaciones generales Asegurarse que el agujero (pozo) está libre Asegurarse que las perforaciones están abiertas Realizar un lavado ácido si es necesario Realizar un squeeze a baja presión siempre que sea posible Usar lechadas con baja pérdida por filtrado El volumen de lechada no debe exceder el volumen de la sarta de tratamiento

Recomendaciones generales (cont.) No es esencial una alta presión final para el squeeze Mezcla de la lechada en “batches” Disponer de un tiempo adecuado para el fragüe del cemento basado en la resistencia a la compresión requerida

Buenos hábitos ! Reunión de Seguridad Pre-trabajo Revisar procedimientos Discutir potenciales problemas Establecer procedimientos alternativos Registrar bien los datos Presión Tiempo Densidades, caudales y volúmenes

Planificación Establecer dos caudales de inyección Determinar el gradiente de fractura Determinar la BHSqT Determinar el tope existente de cemento Determinar la presión poral de formación