CEMENTACIÓN DE POZOS CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

OBJETIVOS DE UNA CEMENTACIÓN GAS OIL AGUA La cementación es un proceso que consiste en colocar una lechada de cemento en el espacio anular formado entre las formaciones que se han perforado y la cañería (Casing) que se instala en un pozo para producir petróleo, gas y/o agua. CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

OBJETIVOS DE UNA CEMENTACIÓN GAS OIL AGUA Desde 1903, el mayor y principal objetivo de una cementación primaria ha sido proveer una aislación de las zonas expuestas en el borde de pozo que contienen los fluidos y separarlas efectivamente. Para alcanzar este objetivo, un sello hidráulico (anillo de cemento) debe conseguirse entre las formaciones y el casing de manera de evitar la canalización y/o migración de los fluidos a través del mismo. Estos requerimientos han producido que la cementación sea la operación más importante que se realiza durante la terminación de un pozo. CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

PROCESO DE CEMENTACIÓN La cementación es un proceso que incluye: Diseño y ensayo de una lechada de cemento Mezclado y transporte de cemento y aditivos Mezclado y bombeo en el pozo Una lechada de cemento se define como: Un fluido que resulta de mezclar agua y aditivos al cemento seco, o bien, a mezclas de cementos. CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

RAZONES PARA CEMENTAR Soportar la sarta de casing y que el cemento se adhiera perfectamente a la formación y al casing, (“sello hidráulico impermeable”). Sellar zonas de pérdidas de circulación. Proteger el casing de la corrosión producida por las aguas subterráneas. Prevenir surgencias (blow-outs) de la formaciones que están expuestas. Proteger el casing de las cargas y esfuerzos cuando se re-perfora para profundizar un pozo. Prevenir el movimiento de fluidos entre zonas. CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIONES PRIMARIAS De simple etapa Conductor Superficie Intermedio Producción Liner de perforación Liner de producción Dos o más etapas Superficie Intermedio Producción Liner CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIONES PRIMARIAS (cont.) Misceláneas Cemenación de casing desde superficie por espacio anular (“Top Out”, 1”, o “macaroni”) Inner String Scab* Liner * Generalmente no se la menciona “cementación primaria” CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

TERMINOLOGÍA DE LAS CEMENTACIONES (#1) CABEZA DE CEMENTACIÓN MANIFOLD DE CEMENTACIÓN TAPÓN SUPERIOR CASING NTERMEDIO O DE SUPERFICIE ESPACIO ANULAR CASING EN CASING EXTERNAL CASING PACKER (OPCIONAL) CANASTAS DE CEMENTACION (OPCIONALES) TAPÓN INFERIOR DIRECCION DEL FLUJO CASING ZAPATO DE CASING ANTERIOR RASCADORES POZO ABIERTO ESPACIO ANULAR ENTRE CASING/POZO CENTRALIZADORES COLLAR FLOTADOR ZAPATO FLOTADOR (ZAPATO GUÍA) AGÜJERO DE RATÓN CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

TERMINOLOGÍA DE LAS CEMENTACIONES (#2) LODO ESPACIADOR FLUIDO DE DESPLAZAMIENTO TOPE DE CEMENTO (TOC) LECHADA DE CABEZA (LEAD) ZAPATO CASING ANTERIOR POZO ABIERTO LECHADA DE COLA (TAIL) COLLAR FLOTADOR JUNTA DEL ZAPATO ZAPATO FLOTADOR (ZAPATO GUÍA) AGÜJERO DE RATÓN CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

PROGRAMAS DE CASING CONFIGURACIÓN TÍPICA Casing Conductor 40´a 1,500 ft (12 a 450 m) Casing de Superficie 100´a 5,500 ft (30 a 1650 m) Casing Intermedio 4,000 a 16,000 ft (1200 a 4800 m) Casing de Producción 5,000´a 20,000 ft (1500 a 6000 m) CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING CONDUCTOR Características Objetivos Sartas cortas (“shallow”) -- usualmente menores de 100 ft (30 m) de profundidad Grandes diámetros -- O.D. 20" hasta 36" o mayores Debe fijarse en superficie (encadenarse) durante la cementación Objetivos Proteger las zonas lavadas debajo del equipo Se levanta con un niple campana y un niple de flujo de fluido Establecer retornos a superficie Dirigir los retornos a la pileta de lodo No se requiere en todos los pozos CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING CONDUCTOR Características de las lechadas: Clase A, G, H o de la construcción (común) con aceleradores. Una lechada de cabeza (lead) de llenado y económica. Una lechada de cola (tail) con cemento puro A veces se utiliza un concreto pre-mezclado (hormigón elaborado) Procedimientos para cementar: Si no se utilizan tapones de goma, sólo se desplaza el casing. A menudo con Drill Pipe (Inner String) CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING DE SUPERFICIE (GUÍA) Características: Requerido por Regulaciones, Leyes y/o Decretos de Gobierno en cada área y país. 100´ a 5,000 pies (30 ~ 1500 m) o mayores. O.D. desde 7.5/8” hasta 20” o mayores Necesita fijarse en superficie (encadenado) mientras se cementa. Se circula cemento hasta superficie El pozo puede ser severamente erosionado Las pérdidas de circulación pueden ser un gran problema CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING DE SUPERFICIE (GUÍA) - Cont. Objetivos: Proteger las zonas de agua dulce. Ofrecer una conexión para montaje de las BOP en superficie. Tratar zonas de formaciones inconsolidadas. Sellar zonas de pérdidas de circulación. Soportar las sartas de Casing siguientes para profundizar el pozo Cementos utilizados: Lechada de cabeza (relleno) seguida por una lechada de cola de alta resistencia. Cementos de elevada resistencia en pozos profundos. ¿? CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING DE SUPERFICIE (GUÍA) - Cont. Procedimientos para cementar: Se deben utilizar tapones de goma (de limpieza) inferior y superior. A veces se cementa a través de drill pipe Centralizar el casing y fijar las juntas del zapato y de superficie. A veces es seguido de una cementación desde superficie (por anular) “top out” CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING DE SUPERFICIE Trabajo típico Pozo 12.1/4” Cemento Clase H + 2 % CaCl2 65 % de exceso Casing de Superficie 9.5/8” - 40 lb/ft, J-55 Desplazamiento agua dulce D = 8.34 lb/gal Collar Flotador @ 510 ft (155 m) Válvula de flotación (Collar) Zapato Guía @ 550 ft ( 168 m) Lodo de perforación D = 9.5 lb/gal Profundidad Total @ 580 ft (177 m) CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING INTERMEDIO Características: 4,000 a 16,000 ft (1200 ~ 4800 m) o mayores profundidades (amplio rango) O.D. 6.5/8” hasta 20”; 9.5/8” es muy común A menudo con circulación hasta superficie Algunas veces solamente dentro del casing de superficie Raramente cementado solamente en la sección del fondo Se puede terminar el pozo (completación) en este casing intermedio CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING INTERMEDIO (cont.) Objetivos: Casos de zonas críticas Pérdidas de circulación Zonas con altas presiones Zonas con mantos salinos Las B.O.P. siempre están instaladas Soportar sartas que se instalarán posteriormente Pueden realizarse como trabajos de cementación en una sola etapa o en multiples etapas (dos o más) CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING INTERMEDIO (cont.) Procedimientos y cementos: Lechadas muy variadas Generalmente con lechadas de relleno y de alta resistencia (de cola) Se deben utilizar tapones de goma (de limpieza) de inferior y superior. A veces cementado a través de Drill pipe A veces se cementan en etapas ¿? CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING INTERMEDIO (cont.) Programa típico de entubación Casing Conductor 40´a 1,500 ft (12 ~ 450 m) El cemento puede ser desplazado hasta superficie o parte dentro del Casing de Superficie Casing de Superficie 100´ a 5,500 ft (30 ~ 1600 m) Cuando se cementan Casing inermedios, generalmente se utilizan dos lechadas, una de cabeza (“lead”) y una de cola (“tail”). Casing Intermedio 4,000´a 16,000 ft (1200 ~ 4800 m) CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING DE PRODUCCIÓN Características: Objetivos: 1,700´ a 20,000 ft (510 ~ 6000 m), o más profundos Diámetros más comunes: 4.1/2” , 5.1/2” y 7” Objetivos: Completar el pozo para producción Proveer control de presión Cubrir agüjeros o una sarta de Casing intermedio dañado Control del pozo cuando se perfora (punzado, baleo) CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING DE PRODUCCIÓN (cont.) Cementos usados: Lechada de relleno (de cabeza) seguida de una lechada de alta resistencia (de cola) Cementos de alta resistencia frente a las zonas productivas Procedimientos de cementación: Normalmente se utilizan espaciadores de buena calidad Es común desplazar con fluidos para perforar (cañonear, punzar, balear) Desplazar y lavar bombas y líneas antes de cementar es una buena práctica Usar tapones de goma de limpieza inferior y superior es una buena práctica ¿? CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING DE PRODUCCIÓN (cont.) Programa típico de entubación Conductor 40' a 1,500' Casing de superficie 100' a 5,500' Intermedio 4,000' a 16,000' Casing de Producción 5,000' a 20,000' CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

POZO PROFUNDO - Cont. PROGRAMA DE ENTUBACIÓN Tie-back Casing Conductor 40' a 1,500' Superficie 100' a 5,500' Intermedio 4,000' a 16,000' Tie-back Stub Liner Drilling Liner 5,000' a 20,000' Tie-back Casing Liner de Producción 6,000' a 25,000' CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIONES EN ETAPAS Variación importante de una cementación primaria Dos etapas (2-stage) Trabajos realizados comúnmente en 2 etapas Intermedias Producción (y liner, recientemente) Básicamente similares a otras cementaciones de casing Cementación de la parte inferior del casing Apertura del dispositivo de etapas Cementación a través del dispositivo de la parte superior del casing Tres Etapas (3-stage), (4-stage ?) Similares principios básicos CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIONES EN ETAPAS - Cont. Objetivos Prevenir la fractura de la formación (presión hidrostática muy alta en la columna de cemento) Cubrir algunas zonas sin necesidad de llenar completamente una columna de cemento Cementar arriba de una zona de pérdida de circulación Escaso chance por colapso de casing Trabajar con mayores diferenciales de temperatura Variedad de cementos utilizados, según los objetivos y el problema a resolver Procedimietos de cementación: apertura del dispositivo de etapas tan rápido como se pueda (A.S.A.P.) CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIONES EN 2 - ETAPAS 2da. etapa 1ra. etapa CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIONES DE LINERS Sarta de tubería que se baja en un pozo y se fija en el último casing instalado y normalmente no llega hasta superfie Liner de perforación Liner fijado antes de alcanzar la profundidad total del pozo (TD), en pozo abierto hasta el Casing intermedio para control de fluidos de perforación y el pozo (también llamado Liner de protección) Liner de Producción Liner fijado a la profundidad total dentro del liner de perforación o dentro de un casing intermedio, para producción de una zona de interés CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIONES DE LINERS (cont.) Tie-Back Stub Liner Sarta corta de casing desde el tope de un liner fijado anteriormente y hacia arriba dentro de un casing intermedio o un liner fijado anteriormente Tie-Back Casing Sarta de casing desde el tope de un liner fijado previamente hacia arriba y hasta superficie Scab Liner Sección corta de casing de menor diámetro que el diámetro interior del casing instalado para tapar una rotura o agujero en el casing existente CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

POZO PROFUNDO PROGRAMA DE CASING Liner de Perforación Conductor 40' a 1,500' Csg. Superficie 100' a 5,500' Intermedio 4,000' a 16,000' Liner de perforación 5,000' a 20,000' CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

POZO PROFUNDO PROGRAMA DE CASING Tie-Back Stub-Liner Conductor 40' a 1,500' Csg. Superficie 100' a 5,500' Intermedio 4,000' a 16,000' Tie-back Stub Liner Liner de Perforación 5,000' a 20,000' CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

POZO PROFUNDO PROGRAMA DE CASING Liner de Producción Conductor 40' a 1,500' Csg. Superficie 100' a 5,500' Intermedio 4,000' to 16,000' Tie-back Stub Liner Liner de perforación 5,000' to 20,000' Liner de Production 6,000' a 25,000' CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

POZO PROFUNDO PROGRAMA DE CASING Tie-back Casing Conductor 40' a 1,500' Csg. Superficie 100' a 5,500' Intermedio 4,000' a 16,000' Tie-back Stub Liner Liner de Perforación 5,000' a 20,000' Tie-back Casing Liner de Producción 6,000' a 25,000' CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

Scab Liner Scab Liner Agujero en Casing Sellos CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

¿Porqué bajar un Liner? Control de pozo Costo inicial más bajo La principal razón para bajar un liner es proveer una solución de bajo costo para vida total del pozo, esto es durante la perforación, ensayos, terminación y producción. Control de pozo Cuando se perforan zonas de alta presión (anormales), los liners pueden prevenir las surgencias aislando estas zonas y permitiendo disponer de zonas con presiones normales hacia arriba del pozo. También los tie-back liners se utilizan para sellar casing dañados. Costo inicial más bajo Se evalúa la zona potencial vía aislación total desde la superficie. Usar un liner en lugar de un casing hasta superficie es más económico Instalación rápida Es mucho más rápido bajar el liner con el drill pipeI que instalar una sarta larga de casing a la misma profundidad. CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIÓN DE SARTAS POR ANULAR - “TOP OUT JOB” Otros nombres muy comunes: Top Job Top out 1” (“One inch”) Sarta “Macaroni” Sarta “Spaghetti”, etc. De diámetros muy pequeños: Tubería de línea Tubing Drill Pipe Cemento acelerado CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIÓN DE SARTAS POR ANULAR - Cont. Se baja la tubería (caño, tubing, o línea) lo más profunda posible en el espacio anular entre el Casing y pozo abierto Usualmente desde 100´ (30 m) hasta varios cientos de pies. Algunas veces, sólamente de 20´a 60 ft Se han efectuado trabajos hasta 3,400 ft (1030 m). Cemento acelerado y mezclado a través de un caño de 1” Cuando se tienen retornos en superficie, se detiene el mezclado, se retira y lava la tubería. CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIÓN DE SARTAS POR ANULAR - Cont. El objetivo es llenar con cemento el espacio anular y alrededor de todo el tope del casing de superficie. Se realiza cuando se han perdido retornos en superficie. Se realiza cuando el cemento cae (desciende) en el espacio anular luego de un trabajo. Se realiza, también, para reforzar alrededor del tope del casing en superficie y en cualquier caso. CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

Pérdidas de circulación “TOP OUT JOB” Tubería de 1” Cuando se pierde circulación y no se han obtenido retornos durante la cementación. Al finalizar, generalmente se baja una tubería de 1” en el espacio anular entre el casing y el pozo abierto y se bombea el cemento a través de la misma y se observan los retornos en superficie. Casing de Superficie Pérdidas de circulación CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIÓN “INNER STRING” Casing de gran diámetro bajado a T.D. Se baja Drill pipe dentro del casing -- el stinger ajusta en el collar Se utiliza un collar o zapato especial que acepta el stinger Tag-in (alguas veces llamado "stab-in") Latch-in Screw-in CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIÓN “INNER STRING” (Cont.) Pueden o no utilizarse tapones Se deben tomar pre-cauciones con el colapso de casing Se mezcla y bombea cemento hasta que circula en superficie Se reduce el tiempo y volumen de desplaza-miento CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIÓN “INNER STRING” Equipos y accesorios CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI