CEMENTACIONES SECUNDARIAS Squeeze cementing (a presión) Tapones de cemento.

Presentación del tema: "CEMENTACIONES SECUNDARIAS Squeeze cementing (a presión) Tapones de cemento."— Transcripción de la presentación:

1 CEMENTACIONES SECUNDARIAS Squeeze cementing (a presión) Tapones de cemento

2

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

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

5 Métodos de cementación a presión l Métodos de colocación: ØBullhead ØSpotting ØTapón balanceado (Bradenhead o Packer) ØCoiled Tubing l Modos de operación ØBaja presión ØAlta presión l Herramientas ØPackers para Squeeze ØRetenedores de cemento l Procedimientos: ØRunning squeeze (contínuo) ØSqueeze con hesitación ØSqueeze con circulación

6 Método de un Squeeze “Bullhead” Presión de bomba en Csg. 500 - 1000 psi Cemento Fluido de desplazamiento Lodo o fluido de desplazamiento 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 Presión de bomba en Csg. 500 - 1000 psi

7 Método “Spotting” 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 Presión de bomba en Csg. 500 - 1000 psi

8 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

20   H2  H1 PF  Over-burden Squeeze a alta presión Orientación de la fractura l Fracturas verticales donde la presión de fractura es menor que la presión de overburden (sobrecarga)

21 Squeezing

22 Cement Node Primary Cement Formation Dehydrated Cement 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 Construcción de nódulos de cemento

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

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

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

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

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

28 Porqué establecer un caudal de inyección? l 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”. l Es esto cierto?

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

30 Estimación del caudal de inyección matricial (Ley de Darcy)

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

32 l Reglas de dedo: ØEl volumen de cemento no debe exceder el volumen de la sarta de tratamiento para el squeeze ØUse dos sacos de cemento por pie de perforación ØSi el caudal de inyección luego de la fractura es 2.0 BPM o mayor: ®Volumen mínimo 100 sacos ØSi 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.)

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

34 Operaciones con Coiled Tubing (Squeeze a través de Tubing) l Ventajas ØSe ahorra tiempo ØSe ahorra dinero ØFlexibilidad en el bombeo ØMejor colocación de los fluidos ØReducción del daño de formación ØSeguridad

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

36 Requerimientos de cementación para Squeeze con CT l Pérdida por filtrado Ø 30 cc’s/30 min. l Resistencia a la compresión Ø1000 psi en 12 Hrs. l Tiempo de espesamiento Ø6 - 8 Horas a BHTT l Fluido libre ØCero cc’s con ángulo de 45°

37 l Reologías Ø@ R.T. ®PV; 200 a 350 ®YP; 70 a 130 Ø@ BHTT ®PV; 70 a 130 ®YP; 10 a 25 l Nodos Ø0.75 a 1” ØRevoque de filtrado resistente Requerimientos de cementación para Squeeze con CT - (cont.)

38 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  Localiza el tope de lodo  Lava fuera el lodo contaminado  Identifica el tope de lodo Pildora viscosa Perforaciones Salmuera

39 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  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 Píldora viscosa Cemento Perforaciones Agua dulce Salmuera

40 Contaminación del cemento  Bombea fluido contaminante y baja las boquillas para desplazar 1 bbl de cemento por bbl de fluido contaminante  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 Fluido contaminante Cemento/Fluido cont. (50/50) Nóduloss de cemento deshidratado Lodo/Fluido contam.50/50

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

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

43 Diseño de lechada para Squeeze l Consideraciones: ØViscosidad ØTiempo de espesamiento ØResistencia a la compresión ØControl de pérdida por filtrado ®Presión del squeeze ØVolumen de lechada

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

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

46 Resistencia a la compresión l Alta resistencia a la compresión ØSoporte para golpes cuando se bajan herramientas, perforación, etc. ØPara prevenir la rotura (quebradura) cuando se re- perfora l Cemento parcialmente deshidratado (revoque de filtrado) ØDesarrolla suficiente resistencia ØNo es una cuestión importante

47 Control de filtrado l Squeeze a baja presión ØLechada para llenar los agujeros ØEscasa formación de nódulos de cemento l Importante en formaciones permeables ØMuy baja permeabilidad ®200 ml/30 minutos ØBaja a media permeabilidad ®100 a 200 ml/30 minutos ØAlta permeabilidad (>100 md) ®25 a 100 ml/30 minutos

48 l Squeeze a alta presión ØMedia a alta permeabilidad ®200 a 500 ml/30 minutos Control de filtrado (cont.)

49 l 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: ØAlta pérdida por filtrado ®300 a 800 ml/30 minutos ØLos materiales para pérdida de circulación pueden ser beneficiosos ØLechadas de cabeza y cola (con hesitación) ®De cabeza 300 a 800 ml/30 min ®De cola < 300 ml/30 minutos Control de filtrado (cont.)

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

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

52 Squeeze con hesitation l Es un método práctico para pequeños volúmenes de lechadas l Aplicación intermitente de presión a bajo caudal Ø0.25 a 0.5 bpm l Cada aplicación de presión se separa por un período de corte para permitir la pérdida por filtrado Ø10 a 20 minutos

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

54 2,400 2,000 1,600 1,200 800 400 0 020406080100120140160 Presión en superficie, psi Tiempo, minutos A BCD Comportamiento de las presiones en un Squeeze con hesitación 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

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

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

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

58 Buenos hábitos ! l Reunión de Seguridad Pre-trabajo ØRevisar procedimientos ØDiscutir potenciales problemas ØEstablecer procedimientos alternativos l Registrar bien los datos ØPresión ØTiempo ØDensidades, caudales y volúmenes

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