Cementación Primaria de Pozos Prep.: Ing. Jairo C. Molero Ing. Orlando Zambrano Mendoza.

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1 Cementación Primaria de Pozos Prep.: Ing. Jairo C. Molero Ing. Orlando Zambrano Mendoza

2 OBJETIVO Analizar los diferentes elementos involucrados en la planificación y ejecución de la operación de Cementación de Pozos de manera segura, eficiente, cumpliendo con los requerimientos precisos que son establecidos por las diferentes empresas de servicios Cementación Primaria de Pozos

3 CONTENIDO  Introducción a la Perforación del pozo  Litología - Estratigrafías  Definición de las Presiones en un pozo y Diseño de Puntos de Asentamiento de Revestidores  Cementación de pozos  Función del Proceso de la Cementación de Pozos  Tipos de Cementación  Fases de la Perforación. Fases de la Cementación  Naturaleza del cemento  Proceso de fabricación  Composición química  Tipos de Cemento  Clasificación API  Propiedades. Pruebas de Laboratorio Cementación Primaria de Pozos

4 CONTENIDO  Aditivos utilizados para el diseño de la lechada  Aceleradores  Retardadores  Entendedores  Densificantes  Dispersantes  Control de pérdida de fluido  Control de perdida de circulación  Especiales  Equipos de Cementación  Zapatas guía y flotadora  Cuello flotador  Cabezal de Cementación  Tapones  Centralizadores Cementación Primaria de Pozos

5 CONTENIDO  Raspadores  Espaciadores y Lavadores  Tipos y Diseños de las Lechadas de Cemento  Pasos a seguir para el diseño de la lechada  Mecanismos de desplazamiento  Otros factores a considerar  Equipos de flotación y tapones de desplazamiento  Consideraciones del tiempo de espera de espesamiento  Ecuaciones para cálculos generales. Ejercicios  Procedimientos para realizar una Cementación. Análisis General. Cementación Primaria de Pozos

6 CONTENIDO  Análisis de Problemas durante el Proceso de Cementación  Cementación de Pozos no Convencionales. Análisis General  Evaluación de la Cementación. Análisis de Resultados  Recomendaciones para realizar una buena cementación. Cementación Primaria de Pozos

7 Introducción a la Perforación de Pozos

8 INTRODUCCIÓN Cementación Primaria de Pozos  Litología de la formación  Parte de la geología que estudia las diferentes formaciones que se encuentran en la litosfera o envoltura rocosa que constituye la corteza del globo terrestre : Lutitas, arcillas y limolitas Areniscas Carbonatos, yeso y dolomitas Domo de sal

9 INTRODUCCIÓN  Estratigrafías  La estratigrafía de un pozo esta relacionada con los diferentes tipos de formaciones que se atraviesan FM. TIPO D FM. TIPO E EOCENO MEDIO Lutitas de Paují Arena Basal A-9/A-10 Lutitas Fosilíferas grises a negruzcas Areniscas con intercalaciones lutíticas Arenas ( B0-B1-B2 Y B3) Areniscas cuarzosas de color gris claro intercaladas con lutitas negras y limolitas grises FM TIPO B MIOCENO FM TIPO C FM TIPO A EDAD FORMACIONMIEMBRO LITOLOGIA DESCRIPCION PLEISTOCENO Arenas y gravas macizas Lutitas de color gris claro, areniscas de color variable Lutitas de color verdoso conglomerados macizos Cementación Primaria de Pozos

10  Tipos de presiones. Definición  Presión Hidrostática (Ph)  Presión ejercida por una columna hidrostática de fluido en cualquier parte del hoyo, depende directamente de la densidad o peso del fluido en uso y de la columna vertical verdadera de dicho fluido  Presión del Yacimiento (Pyac)  Presión a la cual se encuentran los fluidos confinados dentro de la formación, dichos fluidos pueden ser agua, gas o petróleo. Existen tres tipos de Presión de Yacimiento: TIPOS RANGO (psi/pie) Sub-Normal < 0.433 Normal Normal 0.433 ≤ Normal ≤ 0.465 Anormal > 0.465 Cementación Primaria de Pozos INTRODUCCIÓN

11  Presión de Fractura (Pfrac)  Presión que resiste la formación a ser inyectada ó fracturada, generalmente a nivel de la zapata  Presión de Sobrecarga (Psc)  Presión ejercida por la masa de fluidos y sólidos existentes en los diferentes estratos atravesados, depende de la gravedad especifica de los fluidos y de los sólidos, así como del volumen poroso  Presión de Circulación (Pcirc)  Presión necesaria para vencer las pérdidas por fricción existentes en las diferentes áreas por donde el fluido circula. Un porcentaje de este valor influye durante la perforación directamente sobre la presión del yacimiento  A continuación, Gráfica de las Presiones en un Pozo, así como la Relación óptima entre las Presiones antes definidas: Cementación Primaria de Pozos INTRODUCCIÓN

12 Ph Pyac Pfrac Psc Pcirc Cementación Primaria de Pozos INTRODUCCIÓN

13  Relación entre las presiones  Ph > Pyac (200 a 500 psi por encima)  Ph < Psc (evita levantar los estratos)  Ph < PF (evita la fractura a nivel de la zapata)  Psc > Pyac (para conseguir los fluidos en el yacimiento)  % Pcirc + Ph > Pyac (evitar contingencias)  % Pcirc + Ph < PF (evitar fracturar)  % Pcirc + Ph < Psc (evitar levantar los estratos) Cementación Primaria de Pozos INTRODUCCIÓN

14 Densidad equivalente de fluido, ppg P. normal P. Anormal (Geopresión) PROFUNDIDAD, pies Densidad equivalente de fractura Densidad equivalente de fractura menos margen de arremetida Densidad del fluido mas margen de viaje Densidad equivalente de Pres. de Yac. Densidad equivalente, ppg Conductor Superficial Intermedio Producción Intermedio Diseño de Puntos de Asentamiento Cementación Primaria de Pozos INTRODUCCIÓN

15 Cementación de Pozos

16 CEMENTACIÓN DE POZOS  Función del Proceso de la Cementación de Pozos  La función principal es la fijación del revestidor a las paredes del hoyo para garantizar la perforación de la próxima fase, cumpliendo algunas de las siguientes razones:  Proteger y asegurar la tubería en el hoyo  Aislar zonas de agua superficial y evitar contaminación de las mismas  Aislar zonas indeseables y zonas de diferentes fluidos  Evitar o resolver problemas de pérdidas de circulación, pegas de tubería, abandono de zonas no productoras  Tipos de Cementación  Primaria  Secundaria Cementación Primaria de Pozos

17  Tipos de Cementación  Primaria  Una vez bajado los diferentes revestidores se realiza una Cementación convencional, utilizando para ello un procedimiento que involucra: tapones, espaciadores, lechadas (barrido y/o cola), aditivos generales de acuerdo al tipo de pozo, fluido de desplazamiento  Secundaria  Este tipo de Cementación se puede describir como el proceso de forzamiento de lechadas de cemento, debido a un defecto de la Cementación primaria o por sellar, abandonar o proteger la migración de fluidos.  Este tipo de Cementación conlleva a unos procedimientos más especializado para la solución de problemas existentes. CEMENTACIÓN DE POZOS Cementación Primaria de Pozos

18  Tipos de Cementación  En la perforación de un pozo se efectúan por lo menos dos cementaciones, sin embargo en la historia de un pozo petrolero pueden ser muchas las que pueden efectuarse:  Cementación de todo el espacio anular entre el hoyo y la tubería de revestimiento (Revestimiento superficial)  Cementación del espacio anular, solamente en una sección inferior (Revestimiento Intermedio o de Producción)  Cementación de intervalos de espacio anular en pozos relativamente profundos o de características especiales (Cementación por etapas)  Cementación en zonas bien definidas para excluir producción de agua,gas o para abandonamiento (Cementación forzada).  Cementación para formar puentes que obstruyan totalmente ciertos intervalos CEMENTACIÓN DE POZOS Cementación Primaria de Pozos

19  Fases de la Perforación  Son todas aquellas etapas necesarias para poder alcanzar la zona productora de hidrocarburos seleccionada. Dependiendo de ciertas características del yacimiento algunos pozos se perforan en dos o más fases  Fase IHoyo Piloto36”  Fase IIHoyo Conductor26”  Fase IIIHoyo Superficial17 ½”  Fase IVHoyo Intermedio12 ¼”  Fase VHoyo Producción8 ½” Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS Fases Convencionales

20 26” 17 1/2 ” 12 1/4” 8 1/2” Hoyo Conductor Hoyo de Superficie Hoyo Intermedio Hoyo de producción Fases de hoyos más comunes Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

21  Objetivo de los Revestidores:  Algunos de los objetivos generales de los revestidores que conformarían las Fases antes mencionadas son:  Piloto:  Es una tuberia hincada o pilote marino (percusiòn). Guía  Conductor:  Reduce al mínimo la pérdida de circulación a poca profundidad  Conducto por donde el lodo regresa a la superficie al comienzo de la perforación  Minimiza la erosión de sedimentos superficiales debajo del taladro  Protege de la erosión las tuberías de revestimiento subsiguientes  Sirve de soporte para el sistema desviador en caso de afluencia inesperada a poca profundidad Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

22  Objetivo de los Revestidores:  Superficial:  Soporta el resto de los revestidores  Protege de la corrosión cualquier tramo de tubería de revestimiento subsiguiente  Previene los derrumbes de los sedimentos no consolidados, más debilitados, que se hallan próximos a la superficie  Protege de la contaminación las arenas someras que contienen agua dulce  Proporciona resistencia a las arremetidas para poder perforar a mayor profundidad  Sirve de apoyo primario para los preventores (BOP´s) Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

23  Objetivo de los Revestidores:  Intermedio:  Permite utilizar grandes pesos de lodo sin dañar las formaciones superficiales  Controla las zonas de sal y las lutitas desmoronables de fácil desprendimiento  Producción / Camisas de Producción  Protege el ambiente en caso de una falla de tubería  Permite cambiar o reparar la tubería de producción  Aísla la zona productora de las demás formaciones  Crea un conducto de paso de dimensiones conocidas Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

24 Conductor Revestidor superficial Revestidor Intermedio Tieback de producción Tubería de producción Camisa de producción Arreglos más comunes Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

25 20” 13 3/8” 9 5/8 ” 7” Conductor Superficial Intermedio Liner Sarta de Revestimiento más común Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

26 Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

27 Fases de la Cementación Lechada de Barrido: Cemento clase “H” Volumen: 408 BLS Densidad: 98 lbs/pc (13.1 lbs/gal) Lechada de Anclaje: Cemento clase “H” Volumen: 154 BLS Densidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal) Lechada de Anclaje: Cemento clase “H”+Aditivos Volumen: 204 BLS Densidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal) Lechada de Anclaje: Cemento clase “H”+Aditivos Volumen: 204 BLS Densidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal) Lechada de Anclaje: Cemento clase “H”+Aditivos Volumen: 68 BLS Densidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal) Lechada de Anclaje: Cemento clase “H”+Aditivos Volumen: 68 BLS Densidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal) CEMENTACIÓN DE POZOS Cementación Primaria de Pozos

28 Naturaleza del Cemento

29 CEMENTACIÓN DE POZOS  Cemento. Definición  Los materiales para Cementación o adherencia, tales como rocas, piedras, arcillas o barros, son conocidos desde las más remotas civilizaciones  Restos de esos materiales aún pueden localizarse en todos los continentes del mundo, siendo el buen estado en el cual se encuentran las estructuras con esos materiales construidos, la mejor carta de presentación de su calidad y durabilidad  De esos materiales aglomerantes, el Cemento Portland es el más importante en términos de cantidad  La tecnología de Cementación avanza muy lentamente en la edad media e históricamente se le atribuye el crédito del descubrimiento del Cemento Portland a Joseph Aspdin, quien creo una patente en 1824 Cementación Primaria de Pozos

30 CEMENTACIÓN DE POZOS  Cemento. Definición  Se define como Cemento Portland al material compuesto principalmente de Silicato tricálcico, Silicato Dicálcico, Aluminato tricálcico y Ferroaluminato Tetracálcico  Esta composición, es capaz de endurecer en presencia de agua, de allí su nombre, y que una vez endurecido genera resistencia a la compresión, como resultado de la hidratación que tiene lugar, que involucra reacciones químicas entre el agua y los compuestos químicos presentes, y no por un proceso de deshidratación como generalmente se cree.  El desarrollo de su resistencia es predecible, uniforme y rápido, generándose un cuerpo sólido con una baja permeabilidad, e insoluble en el agua, propiedades estas que le permiten lograr y mantener el aislamiento zonal, que es el objetivo principal de una Cementación. Cementación Primaria de Pozos

31 CEMENTACIÓN DE POZOS PROCESO DE MANUFACTURA DEL CEMENTO Cementación Primaria de Pozos

32 POZO Fabrica de cemento TANQUE DE MEZCLADO ALMACEN DE ADITIVOS LABORATORIO TOLVAS DE CEMENTO, SILICA, BENTONITA... FILTRO COMPRESOR BALANZA ADITIVOS RECOLECTOR DE POLVO AIRE PRUEBA DE TANQUE PRUEBA PILOTO PROCESO GLOBAL DE CEMENTACIÓN CEMENTACIÓN DE POZOS Cementación Primaria de Pozos

33  Composición Química del Cemento  Los materiales básicos son:  Piedra Caliza (Carbonato de Calcio)  Arcilla  Aluminatos y Sílice  Óxidos de hierro  Componentes químicos principales  Silicato tricálcico (C 3 S)  Ca 3 OSiO 5 ó 3CaO.SiO 2  Silicato Dicálcico (C 2 S)  Ca 2 OSiO 2 ó 2CaO.SiO 2  Aluminato Dicálcio (C 3 A)  3CaO.Al 2 O 3  Ferroaluminato Tetracálcio (C 4 AF)  4CaOAl 2 OFe 3 O 4 Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

34  Componentes del Cemento (Análisis de Oxidación) Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS 1. SILICATO TRICALCICO 2. SILICATO DICALCICO 3. ALUMINATOTRICALCICO 4. FERROALUMINATO TETRACALCICO

35 Cementación Primaria de Pozos   Mezcla del Cemento   Mezcla de piedra Caliza y otros materiales ricos en Carbonato de Calcio con Arcilla y algo de Oxido de Hierro y Aluminio   Mezcla del Cemento   Mezcla de piedra Caliza y otros materiales ricos en Carbonato de Calcio con Arcilla y algo de Oxido de Hierro y Aluminio ++ Calor ( 2600-3000 ºF ) Calor ( 2600-3000 ºF ) Clinker (4-8%) Cemento Portland 50% Silicato Tricálcico (3CaO.SiO 2 ) 25% Silicato Dicálcico ( 2CaO.SiO 2 ) 4% Aluminato Tricálcico (3CaO.Al 2 O 3 ) 13% Ferro Aluminato Tricálcico o Tetracálcico ( 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 ) 3% Sulfato de Calcio ( CaSO 4 ) 3% Otros (MgO, Cal libre, Alcalis, Anhidrido Sulfurico) Materiales Iniciales Materiales Iniciales CaO(Caliza) SiO 2 ( Sílice ) Al 2 O 3 ( Arcilla ) Fe 2 O 3 ( Oxido Férrico ) + + Yeso CEMENTACIÓN DE POZOS

36 Composición Química del Cemento 12 5 5 30 50 G y H 12 2 2 54 26 D y E 8 8 8 8 16 58 C C 12 5 5 32 47 B B 8 8 8 8 24 53 A A C 4 AF C3AC3A C3AC3A C2SC2S C2SC2S C3SC3S C3SC3S COMPONENTES (%) CLASE API Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS

37 Cementación Primaria de Pozos CEMENTACIÓN DE POZOS  Influencia de los Componentes en las Propiedades de la Mezcla Agua-Cemento REQUERIMIENTOSCOMO OBTENERLOS 1. FRAGUADO RAPIDOAUMENTANDO EL % DE C 3 S 2. FRAGUADO LENTODECRECIENDO EL % DE C 3 S 3. BAJO CALOR DE HIDRATACION LIMITANDO EL C 3 S Y C 3 A 4. RESISTENCIA A LOS SULFATOS LIMITANDO EL C 3 A

38 CEMENTACIÓN DE POZOS  Características del Cemento  El cemento es un material fino con grandes propiedades de endurecimiento que resulta de pulverizar la escoria que se produce de calcinar materiales calcáreos con cierto porcentaje de arcilla.  Tiene una Gravedad Específica de 3,14,y en contacto con el agua forma una mezcla espesa que lentamente va endureciendo hasta formar un sólido fuerte y compacto. La solidificación de la mezcla ocurre en tres etapas : - a. Fraguado rápido : de 2 a 3 horas - b. Endurecimiento : de 18 a 24 horas - c. Solidificación : después de 24 horas  El Instituto Americano del Petróleo (API), ha especificado los tipos de cemento que deben usarse y las características que debe tener la mezcla agua cemento Cementación Primaria de Pozos

39 CEMENTACIÓN DE POZOS Clase de Cemento Requerimiento de Agua (gal/sxs) Densidad de la mezcla (ppg) Profundidad recomendada (pies) Temperatura estática de fondo º F A5,215,66.00080 - 170 B5,215,66.00080 - 170 C6,314,86.00080 - 170 D4,316,412.000170 - 230 E4,316,414.000170 - 230 F4,316,416.000230 - 320 G5,015,88.00080 - 200 H4,316,48.00080 - 200 Clasificación API del Cemento Cementación Primaria de Pozos

40 CEMENTACIÓN DE POZOS  Características del Cemento ClaseCaracterísticas A Sin condiciones especificas. B Resistente a Sulfatos C Rápida resistencia. D Alta presión y alta temp E Alta presión y alta temp F Cond. Ext. presión y temp. G Comp. Acelerad.y retard. H Comp. Acelerad. Y retard. Cementación Primaria de Pozos

41 CEMENTACIÓN DE POZOS  Propiedades Físicas de los Cementos API Cementación Primaria de Pozos PROPIEDADES FISICAS DE LOS CEMENTOS API PROPIEDADESCLASE A-B CLASE C CLASE G-H CLASE D-E GRAVEDAD ESPECIFICA (Promedio) 3.14 3.153.16 AREA SUPERFICIAL (cm 2 /gr.) 1500 – 1900 2000 – 2800 1400 – 1700 1200 – 1600 PESO POR SACO (libras) 94 VOLUMEN BRUTO (pie cubico) 1111 VOLUMEN ABSOLUTO (galones) 3.6 3.583.57

42 CEMENTACIÓN DE POZOS  Pruebas del Cemento  Al realizar una mezcla agua cemento se requiere conocer sus propiedades para una eficaz cementación, por lo que se realizan las pruebas siguientes :  Relación Agua-cemento  Filtración  Densidad  Tiempo de Espesamiento  Resistencia a la Compresión  Permeabilidad del Cemento  Calor de hidratación  Porcentaje de cal libre (Efecto del sulfato)  Reología  Relación Agua-Cemento: El API, recomienda usar 5,2 galones de agua por saco de cemento. Ver referencia de la Calidad del Agua de Mezcla Cementación Primaria de Pozos

43 CEMENTACIÓN DE POZOS  Calidad del Agua de Mezcla  Siempre es recomendable el uso de agua potable si está disponible. Sin embargo, en un taladro el agua se obtiene de una fosa abierta, un pozo perforado o una laguna. Esta agua puede contener contaminantes que pueden producir fallas en la cementación  Entre estos contaminantes están:  Fertilizantes disueltos en el agua de lluvia  Desperdicios en los causes  Productos de agricultura solubles (caña de azúcar, remolachas, etc )  Vegetación descompuesta que produce Ácido Húmico, los cuales reducen el tiempo de espesamiento del cemento  Todas las pruebas de laboratorio al cemento a usar, deben hacerse con el agua de campo que será utilizada al momento de la cementación  Calidad del Agua de Mezcla  Siempre es recomendable el uso de agua potable si está disponible. Sin embargo, en un taladro el agua se obtiene de una fosa abierta, un pozo perforado o una laguna. Esta agua puede contener contaminantes que pueden producir fallas en la cementación  Entre estos contaminantes están:  Fertilizantes disueltos en el agua de lluvia  Desperdicios en los causes  Productos de agricultura solubles (caña de azúcar, remolachas, etc )  Vegetación descompuesta que produce Ácido Húmico, los cuales reducen el tiempo de espesamiento del cemento  Todas las pruebas de laboratorio al cemento a usar, deben hacerse con el agua de campo que será utilizada al momento de la cementación Cementación Primaria de Pozos

44 CEMENTACIÓN DE POZOS  Filtración: La filtración del cemento puro es alta, unos 1000 cc en un filtro prensa a 1000 psi y durante 30 minutos usando una malla N. 323. Para una cementación primaria debe reducirse a un rango de 150 a 400 cc o menos. Cementación Primaria de Pozos

45 CEMENTACIÓN DE POZOS  Densidad: La relación entre el peso de la mezcla y su volumen. La densidad de la mezcla agua cemento varia de acuerdo a los aditivos usados. Se mide con la balanza de lodos Cementación Primaria de Pozos

46 CEMENTACIÓN DE POZOS  Tiempo de Espesamiento Se considera la mezcla no fraguada mientras mantenga su condición de bombeabilidad. El API considera el tiempo de espesamiento, al tiempo que transcurre desde su preparación hasta que alcance una viscosidad de 100 poises, se mide con un “Consistómetro”, donde se pueden simular las condiciones de hoyo Cementación Primaria de Pozos

47 CEMENTACIÓN DE POZOS  Resistencia a la Compresión: El API recomienda que la resistencia a la compresión de un cemento después de 24 horas de fraguado no debe ser menor de 500 psi. El cemento puro ofrece mayor resistencia que lo especificado, pero al usar aditivos se deben realizar pruebas porque estos reducen este parámetro. Analizador Ultrasónico de Cemento ( U.C.A ) Cementación Primaria de Pozos

48 CEMENTACIÓN DE POZOS  Permeabilidad : La permeabilidad de un núcleo de cemento fraguado, se determina midiendo la tasa de flujo a través del núcleo, a un diferencial de presión dado a través de la longitud del núcleo Cementación Primaria de Pozos

49 CEMENTACIÓN DE POZOS  Calor de hidratación: Al mezclarse el cemento con el agua, ocurre una reacción exotérmica con una considerable liberación de calor. Mientras mayor sea la cantidad de cemento, mayor es la liberación de calor.  Porcentaje de cal libre: El agua sulfatada es muy destructiva para los Cementos Portland, el deterioro se caracteriza por la expansión, perdida de resistencia, agrietamiento y falla del cemento Cementación Primaria de Pozos

50 CEMENTACIÓN DE POZOS  Reología: La reología de cementación es determinada utilizando un reómetro de seis velocidades equipado con la manga de rotor apropiada y el muelle de torsión y “bob”. Después de grabar las lecturas de dial correspondientes a las seis velocidades rotarias preseleccionadas (600, 300, 200, 100, 6 y 3 rpm), los diferentes parámetros reológicos pueden ser calculados – valores Vp, Pc, n y K Cementación Primaria de Pozos

51 Aditivos utilizados para el Diseño de la Lechada

52  Aditivos del Cemento  Todas las mezclas agua - cemento usadas en la industria petrolera, contienen algún aditivo para variar alguna propiedad de la mezcla original. Estos son utilizados para: Variar la Densidad de la mezcla Variar la Resistencia a la Compresión Variar el Tiempo de Fraguado Controlar la Filtración Reducir la Viscosidad Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

53  Aditivos del Cemento  Generalmente, se reconocen ocho (8) categorías de aditivos:  Aceleradores: Reducen el tiempo de espesamiento de la lechada, y ayudan a aumentar la tasa de desarrollo de la resistencia de compresión.  Retardadores: Incrementan el tiempo de espesamiento de la lechada.  Extendedores: Bajan la densidad de la lechada, y/o reducen la cantidad de cemento por unidad de volumen de la lechada. Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

54  Densificantes: Aumentan la densidad de la lechada.  Dispersantes: Reducen la viscosidad operante de la lechada.  Agentes de control de pérdida de fluido: Controlan la pérdida de la fase acuosa de la lechada hacia la formación.  Agentes de control de pérdida de circulación: Controlan la pérdida de la lechada hacia formaciones débiles.  Aditivos especiales: Son controladores de gas, anti- espumantes, fibras, etc. Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

55 Muestra de Aditivos del Cemento Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

56 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS  Definiciones Generales  Gravedad Especifica:  Se define como la relación entre la densidad de un fluido cualquiera y la densidad de un fluido patrón, siendo para el caso de los líquidos el agua. También puede obtenerse a partir de la relación de los gradientes de presión.  Requerimiento de Agua:  Es el volumen expresado en galones por cada saco de cemento necesario para preparar una mezcla agua- cemento con una determinada relación agua-cemento.  Relación agua-cemento RAC:  Es el porcentaje de agua necesario para preparar una mezcla nítida de acuerdo con el tipo de cemento.

57 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS  Definiciones Generales  Rendimiento:  El rendimiento del cemento en pies cúbicos por saco, es el volumen que será ocupado por el cemento, el agua de mezcla y los aditivos una vez que la lechada este mezclada. Esto variará dependiendo de la clase de cemento.  Mezcla Nítida:  Es la mezcla agua-cemento sin aditivos.  Densidad de la lechada:  Una mezcla estándar que comprenda 5 galones de agua y 94 libras (1 saco) de cemento, creará una lechada con una densidad de 15.8 lpg. La densidad de la lechada es ajustada variando, ya sea la proporción del agua de mezcla o el uso de aditivos. La mayoría de las densidades de lechada se encuentran en un rango 11-18.5 lpg

58 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS  Definiciones Generales  Rendimiento:  El rendimiento del cemento en pies cúbicos por saco, es el volumen que será ocupado por el cemento, el agua de mezcla y los aditivos una vez que la lechada este mezclada. Esto variará dependiendo de la clase de cemento.  Mezcla Nítida:  Es la mezcla agua-cemento sin aditivos.  Densidad de la lechada:  Una mezcla estándar que comprenda 5 galones de agua y 94 libras (1 saco) de cemento, creará una lechada con una densidad de 15.8 lpg. La densidad de la lechada es ajustada variando, ya sea la proporción del agua de mezcla o el uso de aditivos. La mayoría de las densidades de lechada se encuentran en un rango 11-18.5 lpg

59 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS  Definiciones Generales  Volumen bulk:  Es el volumen ocupado por un cierto peso de material seco incluyendo espacios vacíos entre las partículas sólidas.  Volumen absoluto:  Es el volumen ocupado por el mismo peso de material menos los espacios vacíos entre las partículas.

60 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Clase de cemento API Agua Mezclada Gal/Saco % Densidad de la Lechada Lbs/Gal Rendimiento de la lechada Pie 3 /Saco A 5.2 46 15.6 1.18 B 5.2 46 15.6 1.18 C 6.3 56 14.8 1.32 G 5.0 44 15.8 1.15 H 4.3 38 16.4 1.06 D,E,F 4.3 38 16.4 1.06 D,E,F 4.3 38 16.4 1.06   Propiedades de la mezcla agua-cemento

61 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS  Aditivos para reducir Densidad DENSIDAD (lbs/gal). G = (137.316 + 6.3545 x (%B)) / (8.8 + 0.6934 x (%B)) PORCENTAJE DE BENTONITA (Para una densidad conocida) %B = (8.8 x G – 137.316) / (6.3545 – 0.6934 x G) REQUERIMIENTO DE AGUA (Galones por saco de cemento) Vw = 5.2 + 0.65 x %B RENDIMIENTO DE LA MEZCLA (Pie 3 de mezcla por saco de cemento) R = 1.18 + 0.0927 x %B GRAVEDAD ESPECIFICA2.65 RANGO DE USO (Porcentaje en peso) CEMENTO NORMAL 0 – 8%CEMENTO MODIFICADO 9 – 16% REQUERIMIENTO DE AGUA: (1.3 gal / 2% de Bentonita) CLASIFICACION: CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46% B E N T O N I T A (Montmorillonita Sodica)

62 CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46% BENTONITA % REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc) DENSIDAD (lbs / gal) RENDIMIENTO (pie 3 / sc) 05.215.61.18 15.8515.11.27 26.5014.71.36 37.1514.41.46 47.8014.11.55 58.4513.81.64 69.1013.51.73 79.7513.31.83 810.4013.11.92  Efecto de la Bentonita en la Mezcla Agua-Cemento ADITIVOS UTILIZADOS Cementación Primaria de Pozos

63 DENSIDAD (lbs/gal). G = (137.316 + 1.3332 x (PG)) / (8.8 + 0.1522 x (PG)) PESO DE GILSONITA (Para una densidad conocida) PG = (8.8 x G – 137.316) / (1.33332 – 0.1522 x G) REQUERIMIENTO DE AGUA (Galones por saco de cemento) Vw = 5.2 + 0.04 x PG RENDIMIENTO DE LA MEZCLA (Pie 3 de mezcla por saco de cemento) R = 1.18 + 0.0203 x PG CLASIFICACION: CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46% Cementación Primaria de Pozos  Ecuaciones para determinar los efectos de la Gilsonita en la Mezcla Agua-Cemento ADITIVOS UTILIZADOS

64  GILSONITA (Asfalto Sólido Natural Completamente Inerte) EFECTO DE LA GILSONITA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46% GILSONITA (lbs / sc) REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc) DENSIDAD (lbs / gal) RENDIMIENTO (pie 3 / sc) 05.215.61.18 105.414.71.36 205.714.01.55 256.013.61.66 507.212.52.17 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

65 CLASIFICACION: CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46% DENSIDAD (lbs/gal). G = (137.316 + 4.3553 x (%D)) / (8.8 + 0.46374 x (%D)) PORCENTAJE DE DIATOMACEA (Para una densidad conocida) PD = (8.8 x G – 137.316) / (4.3553 – 0.46374x G) REQUERIMIENTO DE AGUA (Galones por saco de cemento) Vw = 5.2 + 0.41 x (%D) RENDIMIENTO DE LA MEZCLA (Pie 3 de mezcla por saco de cemento) R = 1.18 + 0.062 x %D Cementación Primaria de Pozos  Ecuaciones para determinar los efectos de la Diatomea en la Mezcla Agua-Cemento ADITIVOS UTILIZADOS

66 GRAVEDAD ESPECIFICA2.10 RANGO DE USO0 – 40% EN PESO REQUERIMIENTO DE AGUA:4.1 gal / 10% VOLUMEN ABSOLUTO0.05716 gal / lbs EFECTO DE LA TIERRA DIATOMACEA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO CEMENTO CLASE ARELACION AGUA- CEMENTO: 46% DIATOMACEA (%) REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc) DENSIDAD (lbs / gal) RENDIMIENTO (pie 3 / sc) 05.215.61.18 109.313.41.80 2013.412.42.41 3017.511.83.04 4021.611.33.66 Tierra Diatomacea Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

67 Barita (Sulfato de Bario Pulverizado) EFECTO DE LA BARITA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO CEMENTO CLASE ARELACION AGUA- CEMENTO: 46% BARITA (lbs / sc) REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc) DENSIDAD (lbs / gal) RENDIMIENTO (pie 3 / sc) 05.215.61.18 105.416.01.25 205.716.31.32 305.916.71.39 406.217.01.46 506.417.31.53 1007.618.31.88 1398.518.92.15 GRAVEDAD ESPECIFICA4.23 RANGO DE USO0 – 135 lbs/sc REQUERIMIENTO DE AGUA:2.4 gal / 100 lbs DENSIDAD MAXIMA RECOMENDABLE19.0 lbs / gal. Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

68 Barita (Sulfato de Bario Pulverizado) CEMENTO CLASES D-E RELACION AGUA- CEMENTO: 38% BARITA (lbs / sc) REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc) DENSIDAD (lbs / gal) RENDIMIENTO (pie 3 / sc) 04.316.51.05 104.516.91.12 204.817.31.19 305.017.61.26 405.317.91.33 505.518.11.40 1006.719.01.75 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

69 DENSIDAD (lbs/gal). G = (137.316 +1.2 x (PB)) / (8.8 + 0.0524 x (PB)) PESO DE BARITA (Para una densidad conocida) PB = (8.8 x G – 137.316) / (1.2 – 0.0524 x G) REQUERIMIENTO DE AGUA (Galones por saco de cemento) Vw = 5.2 + 0.024 x (PB) RENDIMIENTO DE LA MEZCLA (Pie 3 de mezcla por saco de cemento) R = 1.18 + 0.007 x PB CLASIFICACION: CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46%3  Ecuaciones para determinar los efectos de la Barita en la Mezcla Agua-Cemento Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

70 CLASIFICACION: CEMENTO CLASE D-E RELACION AGUA- CEMENTO: 38 %  Ecuaciones para determinar los efectos de la Barira en la Mezcla Agua-Cemento DENSIDAD (lbs/gal). G = (129.736 + 1.2 x (PB)) / (7.86 + 0.0524 x (PB)) PESO DE BARITA (Para una densidad conocida) PB = (7.86 x G – 129.736) / (1.2 – 0.0524 x G) REQUERIMIENTO DE AGUA (Galones por saco de cemento) Vw = 4.29 + 0.024 x (PB) RENDIMIENTO DE LA MEZCLA (Pie 3 de mezcla por saco de cemento) R = 1.05 + 0.007 x PB Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

71 Hematita (Oxido de Hierro Natural) GRAVEDAD ESPECIFICA5.02 RANGO DE USO0 – 100 lbs/sc REQUERIMIENTO DE AGUA:3% EN PESO DE HEMATITA EFECTO DE LA HEMATITA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46% HEMATITA (lbs / sc) REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc) DENSIDAD (lbs / gal) RENDIMIENTO (pie 3 / sc) 05.2015.61.18 105.2416.31.22 205.2716.91.25 305.3117.51.29 405.3418.01.32 505.3818.61.36 1005.5621.01.54 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

72 Hematita (Oxido de Hierro Natural) EFECTO DE LA HEMATITA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO CEMENTO CLASE D – E RELACION AGUA- CEMENTO: 38% HEMATITA (lbs / sc) REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc) DENSIDAD (lbs / gal) RENDIMIENTO (pie 3 / sc) 04.2916.51.05 104.3317.21.09 204.3617.91.12 304.4018.61.16 404.4319.11.19 504.4719.71.23 604.5120.21.26 704.5420.81.30 804.5821.21.33 904.6121.71.37 1004.6522.11.41 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

73 DENSIDAD (lbs/gal) G = (137.316 +1.03 x (PH)) / (8.8 + 0.0266 x (PH)) PESO DE HEMATITA (Para una densidad conocida) PH = (8.8 x G – 137.316) / (1.03 – 0.0266 x G) REQUERIMIENTO DE AGUA (Galones por saco de cemento) Vw = 5.2 + 0.0036 x (PH) RENDIMIENTO DE LA MEZCLA (Pie 3 de mezcla por saco de cemento) R = 1.18 + 0.00356 x PH CLASIFICACION: CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46%  Ecuaciones para determinar los efectos de la Hematita en la Mezcla Agua-Cemento Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

74 GRAVEDAD ESPECIFICA2.65 RANGO DE USO0 – 80 lbs/sc REQUERIMIENTO DE AGUA:NO REQUIERE AGUA ADICIONAL EFECTO DE LA ARENA DE OTAWA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO CEMENTO CLASE ARELACION AGUA- CEMENTO: 46% HEMATITA (lbs / sc) REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc) DENSIDAD (lbs / gal) RENDIMIENTO (pie 3 / sc) 05.215.61.18 105.215.91.24 205.216.21.30 305.216.51.36 405.216.71.42 505.216.91.48 605.217.11.54 705.217.31.60 8017.5 1.66 Arena de Otawa (Dióxido de Silice) Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS

75 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS CLORURO DE CALCIO (%) TIEMPO DE ESPESAMIENTO (Hrs: Min) PROFUNDIDADES (pies) 1000200040006000 04:404:003:362:25 21:551:431:261:10 40:580:520:50 Efectos del Cloruro de Calcio en el Tiempo de Espesamiento CLORURO DE CALCIO RANGO DE USO 0 – 4% EN PESO REQUERIMIENTO DE AGUA NO REQUIERE AGUA ADICIONAL TIPO DE CEMENTO TODAS LAS CLASES API Aceleradores de Tiempo de Fraguado

76 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Efectos del Cloruro de Sodio en el Tiempo de Espesamiento Cloruro de Sodio CLORURO DE SODIO (%) TIEMPO DE ESPESAMIENTO (Hrs: Min) PROFUNDIDADES (pies) 1000200040006000 04:404:003:362:25 23:052:271:521:13 43:052:351:351:20 CLORURO DE SODIO RANGO DE USO0 – 5% EN PESO REQUERIMIENTO DE AGUA NO REQUIERE AGUA ADICIONAL TIPO DE CEMENTOTODAS LAS CLASES API

77 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Efectos del Cloruro de Sodio en la Resistencia a la Compresión Cloruro de Sodio TIEMPO DE CURADO (Hrs) CLORURO DE SODIO (%) RESISTENCIA A LA COMPRESION TEMPERATURA (ºF) / PRESIÓN (lppc) 80 º / 095º / 800110º / 1600 12040510651525 240193027103680 12296015902600 242226032003420 124114515302375 244233035503400

78 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Efectos del Lignosulfonato en el Tiempo de Espesamiento Retardadores del Tiempo de Espesamiento RETARDADOR (%) TIEMPO DE ESPESAMIENTO (Hrs: Min), CEMENTO CLASE A PROFUNDIDAD (pies) 80001000012000140001600018000 01:151:14---- 0.22:121:481:281:000:480.37 0.33:322:482:091:190:580.37 0.44:003:352:562:001:151:00 0.54:00 3:402:421:361:12 LIGNOSULFONATOS RANGO DE USO0.0 – 1.5% REQUERIMIENTO DE AGUANO REQUIERE AGUA ADICIONAL

79 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Porcentajes de Lignosulfonato recomendados para el Cemento Clase A PROFUNDIDAD (PIES) TEMPERATURA (  F) LIGNO- SULFONATO (%) TIEMPO DE ESPESAMIENTO (Hrs) ESTATICACIRCULANTE 0-600080-17080-11302-4 6000-10000170-230113-1440.1-0.52-4 10000-14000230-290144-2060.5-0.73-4 14000-18000290-350206-3000.7-1.5# #: Para estas condiciones se requieren pruebas especiales de laboratorio

80 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Porcentajes de Lignosulfonato recomendados para el Cemento Clase G-H PROFUNDIDAD (PIES) TEMPERATURA (  F) LIGNO- SULFONATO (%) TIEMPO DE ESPESAMIENTO (Hrs) ESTATICACIRCULANTE 0-6000140-170103-11303-4 6000-10000170-230113-1440.1-0.33-4 10000-14000230-290144-2060.3-0.62-4 14000-18000290-340206-3000.6-1.0# #: Para estas condiciones se requieren pruebas especiales de laboratorio

81 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS RETARDADOR (%) CEMENTO CLASE A, CMHEC PROFUNDIDAD (PIES) 60008000100001200014000 0.12:402:051:35-- 0.23:002:502:201:501:42 0.4--2:562:502:00 0.6--2:302:201:50 RETARDADOR (%) CEMENTO CLASE A, PRODUCTOS ORGANICOS PROFUNDIDAD( PIE) 1000012000140001600018000 0.11:401:150:50-- 0.22:402:101:351:000:45 0.4--2:301:381:00 Efectos de algunos Materiales Inorgánicos y del CMHEC en el Tiempo de Espesamiento

82 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Controladores de Pérdida de Circulación MATERIALFORMA RANGO DE USO REQUERIMIENTO DE AGUA GILSONITAGRANULAR50 lbs/Sc2 gal/50 lbs PERLITAGRANULAR0.5 - 1.0 pie 3 /Sc4 gal/pie 3 CASCARA DE NUEZ GRANULAR1 - 5 lbs/Sc0.85 gal/50 lbs PAPEL CELOFAN HOJUELAS0.1- 1.0 lbs/ScNO NYLONFIBRAS0.1 - 0.3 lbs/ScNO Materiales para obstruir el Flujo de Fluido hacia la formación

83 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Controladores de Filtración MATERIALES RANGO DE USO POLIMEROS ORGÁNICOS (CELULOSA)0.1 – 0.5% POLIMEROS ORGÁNICOS (DISPERSANTES)0.1 – 1.25% CARBOXIMETIL – HIDROXIMETIL CELULOSA 0.3 – 1.0% CEMENTO CON BENTONITA DISPERSANTE BENTONITA12 – 16% DISPERSANTE0.7 – 1.0%

84 Cementación Primaria de Pozos ADITIVOS UTILIZADOS Reductores de Fricción MATERIALES RANGO DE USO POLIMEROS ORGÁNICOS (DISPERSANTES) 0.1 – 1.25% CLORURO DE SODIO 1.0 – 16 lbs/Sc LIGNOSULFONATO DE CALCIO 0.1 – 1.0 lbs/Sc ÁCIDOS ORGÁNICOS 0.1 – 1.0 lbs/Sc Materiales dispersantes

85 Equipos de Cementación

86  Equipos de Cementación  Se utilizan herramientas sencillas y con una función específica, estas son :  Zapata Guía: Es un niple colocado en la parte inferior del primer tubo, para permitir una libre introducción de la tubería en el hoyo. Su forma esférica en la parte inferior hace que el contacto con la pared del hoyo sea lo mas suave posible y permita la bajada del revestidor  Zapata Diferencial: Sirve de zapata guía y de flotador. Tiene un dispositivo que permite el llenado de la tubería, de esta forma ejerce una flotación y ayuda con el peso de la tubería, este dispositivo interno puede convertirse en una válvula de retencion Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

87 Lodo base aceite Espaciador base aceite Lechada de cemento p1 > p2 > p3 > p4 > p5 p4p4 Pc4 Pc1 > Pc2 > Pc3 > Pc4> Pc5 LODO p = Densidad Pc = Punto Cedente p3p3 Pc3 p2p2 Pc2 Espaciador base agua Lavador base aceite p5p5 Pc5 p1 Pc1 Cementación del Pozo Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

88  Equipos de Cementación  Cuello Flotador: Se coloca en el extremo superior del primer tubo (en ocasiones del segundo tubo). Sirve de elemento de flotación y puede transformarse por medios mecánicos en una válvula de retención, permitiendo que el fluido circule de la tubería al espacio anular, pero no anular a tubería, así la mezcla agua cemento se queda en el anular y no regresa a la tubería. También sirve de soporte a los tapones de cementación  Cabezal de Cementación: Se coloca en la parte superior del tubo que asoma a la superficie. Se conecta por medio de “mangueras de acero” a los sistemas de mezclado y bombeo. Posee dos camaras de alojamiento para los tapones de cementacion (blando y duro) y válvulas que permiten la operación completa Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

89 Tipos de Válvulas Flotadoras Válvula de Lengüeta Válvula de Bola Válvula de Pistón Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

90 Cabezal de Cementación Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

91 Tipos de Cabezales de Cementación Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN Cabezal para un solo Tapón Cabezal para dos tapones

92  Equipos de Cementación  Tapones de Cementación : Se introducen en la tubería de revestimiento durante la operación del bombeo y desplazamiento, se utilizan dos tapones durante el proceso:  Tapón Inferior: Separa la mezcla agua cemento del fluido en el pozo y limpia la pared de la tubería del fluido en el pozo, esta diseñado de manera que a presiones de 300 a 400 psi se rompe un diafragma y permite la continuación del flujo de cemento al llegar al cuello flotador.  Tapón Superior: Separa la mezcla agua cemento del fluido desplazante,y limpia la tubería de la mezcla agua cemento. 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 su sitio. Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

93  Equipos de Cementación  Tapón Inferior:  Tapón Superior: Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

94 Desplazamiento Bombeo de Cemento con Tapones Superior é Inferior  Método preferido.  Tapón Inferior barre la película del fluido del ID del revestidor.  Indicación en superficie de la colocación del cemento.  Máxima separación cemento / fluido.  Método preferido.  Tapón Inferior barre la película del fluido del ID del revestidor.  Indicación en superficie de la colocación del cemento.  Máxima separación cemento / fluido. Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

95  Equipos de Cementación  Centralizadores: Se colocan en la tubería de revestimiento para mantenerla centralizada en el hoyo y permitir que el espesor de cemento sea uniforme alrededor de toda la tubería, se colocan así: - El primero, entre la zapata y el cuello flotador - El segundo, en la unión del segundo tubo con el tercer tubo - De allí en adelante, un centralizador cada dos tubos, hasta 40 pies por debajo del tope del cemento o según diseño  Raspadores: Se colocan en la tubería de revestimiento con el objeto de limpiar el revoque que se ha formado en la pared del pozo. Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

96  Centralizadores Inductores de Turbulencia:  Son equipos que se colocan en el revestimiento, los cuales no solamente centralizan, sino que también mejoran enormemente el éxito de la cementación. Tipos de Centralizadores Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

97 Tipos de Centralizadores Centralizadores de Flejes Centralizadores de Flejes Centralizador de Fleje c/Turbo-aleta Instalado sobre Anillo Tope Centralizador de Fleje Instalado sobre Collar del Revestidor Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

98 Centralizadores Rígidos Centralizador Rígido Centralizador para Hoyo Reducido Tipos de Centralizadores Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

99  Definición de Standoff:  Separación mínima permitida entre el hoyo y el revestidor para garantizar una buena cementación. Según API el valor recomendado es 67 %  Definición de Standoff:  Separación mínima permitida entre el hoyo y el revestidor para garantizar una buena cementación. Según API el valor recomendado es 67 % A B Formación Lodo Cemento Revestidor C % Standoff = C x 100 (A – B ) Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

100 Tipos de Raspadores Raspadores de Pared Rotatorios Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

101  Espaciadores y Lavadores  La contaminación de la lechada de cemento por el fluido de perforación, puede producir una interface incompatible, exhibiendo un incremento en la viscosidad y en la presión de bombeo.  En casos extremos pueden resultar en la suspensión del trabajo de cementación sin terminar el desplazamiento de la lechada o la fractura de la formación.  Por estas razones, se requiere el uso de Espaciadores y/o Preflujos diseñados, para separar el fluido de perforación de la lechada de cemento y/o Lavar o Diluir el fluido de perforación en el hoyo y acondicionarlo para la lechada de cemento respectivamente.  Para la selección adecuada de un Espaciador o Preflujo se deben realizar las pruebas de compatibilidad del mismo con el fluido y la lechada de cemento. Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

102  Compatibilidad de Fluidos.  Separación de Fluidos.  Mejora la Eficiencia de Desplazamiento de Lodo.  Protección de Formación.  Suspensión de Sólidos.  Compatibilidad de Fluidos.  Separación de Fluidos.  Mejora la Eficiencia de Desplazamiento de Lodo.  Protección de Formación.  Suspensión de Sólidos.  Espaciadores y Lavadores - Características: Cementación Primaria de Pozos EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

103 Tipos y Diseños de las Lechadas de Cemento

104 TIPOS Y DISEÑOS  Pasos a seguir para el diseño de lechadas de cemento  Determinar la geometría del hoyo perforado, peso del lodo, tipo de lodo, altura de la columna de cemento y los tipos de formaciones expuestas.  Determinar la presión de fractura en le fondo (Densidad y Tasa de Bombeo Máxima).  Determinar la temperatura estática y circulante de fondo (BHST, BHCT).  Determinar si existen condiciones especiales que requieran del control de perdidas de fluido, prevención de la migración de gas, etc. Cementación Primaria de Pozos

105  Pasos a seguir para el diseño de lechadas de cemento  Estimar el tiempo de bombeo, el factor de seguridad y el régimen de flujo.  Seleccionar el diseño inicial de la lechada para la prueba.  Es importante hacer un breve repaso de los aspectos reológicos presentes en el Diseño de una Lechada de Cemento, así mismo los distintos Tipos de Regimenes de Flujo Cementación Primaria de Pozos TIPOS Y DISEÑOS

106  Reología del Cemento  Tipos de Fluidos  Newtoniano: o Proporcionalidad directa y constante entre la velocidad de corte y el esfuerzo de corte. Viscosidad independiente de la velocidad de corte, comienza a fluir inmediatamente de aplicado un esfuerzo  No Newtonianos o No-Newtonianos: No presentan proporcionalidad directa entre fuerza y flujo a presión y temperatura constante, necesitan de un esfuerzo adicional para comenzar a fluir Cementación Primaria de Pozos

107  Reología del Cemento Cementación Primaria de Pozos Velocidad de Corte R.P.M. (FANN) Esfuerzo de Corte lbs/100 pies 2 ) No- Newtonianos Newtonianos Las Lechadas de Cemento son Fluidos No Newtonianos TIPOS Y DISEÑOS

108  Regimenes de Flujo Cementación Primaria de Pozos Flujo Turbulento 95 % remoción del lodo Flujo Tapón 60 % remoción del lodo Flujo Laminar 90 % remoción del lodo TIPOS Y DISEÑOS

109 Cementación Primaria de Pozos  Mecanismos de desplazamiento  Reglas Operacionales  Mover tubería para mejorar desplazamiento del fluido en el espacio anular. De no ser posible usar centralizadores inductores de turbulencia  Con el revestidor en el fondo iniciar movimiento de tubería (siempre que este se posible) y acondicionamiento del fluido de perforación  La velocidad de reciprocación del revestidor debe abarcar unos 15 pie en tres minutos aproximadamente  De rotarse la tubería hacerlo entre 3 y 10 RPM.  Las propiedades del fluido de perforación deben ser bajas sin producir sedimentación. TIPOS Y DISEÑOS

110 Cementación Primaria de Pozos  Mecanismos de desplazamiento  Reglas Operacionales  Acondicione el hoyo con altas tasas de circulación del fluido de perforación.  Utilice píldora indicadora para verificar área de flujo, el 95% del hoyo debe estar en circulación.  Controle los parámetros de Cementación en tiempo real.  Observe retorno de pre-flujo del Cemento a la superficie. Mantener control sobre la viscosidad embudo y la densidad.  No sobre desplace.  Luego de asentar tapón de tope, libere la presión y mida el volumen de reflujo para verificar equipo de flotación TIPOS Y DISEÑOS

111 Cementación Primaria de Pozos  Mecanismos de desplazamiento  Reglas Operacionales  Realice el reporte de trabajo de Cementación, incluyendo: Volumen Densidad Tasa de flujo Presión en el cabezal de cada uno de los fluidos bombeados Colocación de los accesorios del revestidor como: centralizadores, raspadores, anillo y zapata Herramienta de doble etapa, etc Registro de presiones de la secuencia operacional Mezcladores Movimiento de tubería (tipo, tasa y tiempo real) TIPOS Y DISEÑOS

112 Cementación Primaria de Pozos  Otros factores a considerar  Antes de correr el revestidor  Acondicionamiento del hoyo con viajes cortos  Registro de calibración (caliper) para calcular el volumen de llenado.  Durante la corrida del revestidor  Correr el revestidor a 1000 pie/hr en formaciones no consolidadas y 2000 pie/hr en rocas duras (calizas/dolomitas)  Romper circulación cada 1000 a 3000 pies (remover revoque)  Centrar revestidor en la mesa rotaria  Inspeccionar daños de cuñas y llaves  Asentar el revestidor cuando el tapón de desplazamiento llegue al fondo  Circular el hoyo antes de la Cementación TIPOS Y DISEÑOS

113 Cementación Primaria de Pozos  Equipos de Flotación y Tapones de Desplazamiento  Equipos de Flotación  Van en la sección inferior del revestidor para reducir la carga.  La zapata guía dirige el revestidor a lo largo del hoyo  Se combinan zapata guía y cuello flotador y se establece circulación cuando el revestidor llegue al fondo.  La válvula de contra presión previene que el cemento se regrese hacia el revestidor  Tapones de desplazamiento  Para minimizar la contaminación de la interfase entre el lodo y el cemento se usa un tapón inferior.  El tapón de desplazamiento superior evita que el fluido de desplazamiento se canalice a través del cemento y contamine la lechada. TIPOS Y DISEÑOS

114 Cementación Primaria de Pozos  Consideraciones del tiempo de espera de espesamiento  Obtener una resistencia a la compresión sin que el cemento fragüe el lodo.  El calor de hidratación del cemento es un factor influyente.  Una resistencia a la compresión de 500 lpc es generalmente aceptada en la mayoría de las operaciones. TIPOS Y DISEÑOS

115 Formulario General.- Capacidad interna (Cap. int.) en bls / pie Cap. int. = ID ² / 1029.4.- Capacidad anular (Cap. anu.) en bls / pie Cap. anu. = [ID ² - OD ² ] / 1029.4.- Volumen interno (Vol. int.) en barriles (bls) Vol. int. = Cap. int. x Long. interna seleccionada.- Volumen anular (Vol. anu.) en barriles (bls) Vol. anu. = Cap. anu. x Long. anular seleccionada.- Volumen de la lechada (VL) en galones / sks VL = (Peso: Cemento + Aditivos + Agua) (lbs/sks) x Vol.absoluto (gal/lbs) Nota: Calcular en forma individual y luego sumar. Volumen absoluto = 1 / (SG cemento o aditivos x 8,33) = gal / lbs FORMULACIONES Cementación Primaria de Pozos

116 .- Densidad de la mezcla (Dm) en lbs / gal Dm = Peso (lbs/Sk): (Cemento + Aditivos + Agua) VL.- Volumen Total de Cemento (Vtc) en pie ³ Vtc = Vol. interno + Vol. anular = bls 1 bls = 5.615 pie ³.- Rendimiento de la mezcla (Rm) en pie ³ / sks Rm = VL (gal / sks) / 7.48 (gal / pie ³) Nota: Cada cemento mezclado API tendrá un % de Agua por Peso de Cemento (BWOC) a menos que se especifique otro tipo de mezcla (mezcla no API).- Requerimiento de Agua (Ragua) en gal / sks Ragua = Peso del agua requerida (lbs/sks) x Vol. absoluto del agua (gal / lbs) Nota: Peso del agua requerida incluye Cemento y Aditivos. Volumen absoluto del agua (1 / 8.33 = 0.12) Cementación Primaria de Pozos FORMULACIONES

117 .- Número de Sacos de Cemento (No. sks) No. sks. = Vtc (pie ³) / Rm (pie ³ / sks) = sks.- Requerimiento Total de Agua (Rt agua) en bls Rt agua = Ragua (gal / sks) x No. sks = bls 42 gal / bls.- Velocidad anular (Vel. anu.) en pie / min Vel. anu. = (24.5 x Q) / (DM ² - dm ²) = pie / min donde: DM = Diámetro mayor en uso, pulgadas, Dm = Diámetro menor en uso, pulgadas. Q = Gasto o Caudal, gal / min.- Desplazamiento de la Bomba Triplex (Db) en gal / emboladas Db = 0,0102 x Dc ² x Lc x % EV donde: Dc = Diámetro de la camisa de la bomba, pulgs, Lc = Largo de la carrera o vástago, pulgs, % EV = % de Eficiencia Volumétrica, fracción Cementación Primaria de Pozos FORMULACIONES

118 .- Fuerzas hacia arriba (F↑) en libras (lbs) F ↑ = (Long. TR x Cap. Ext. TR x Dm ) x 42 donde: Cap. Ext. TR = OD ² del TR/ 1029.4 = bls / pie.- Fuerzas hacia abajo (F↓) en libras (lbs) F ↓ = (Long. Sup – CF x Df x Cap. int.) x 42 + (Peso TR x Long. TR) donde: Df = Densidad del fluido en lbs / gal.- Presion interna (Pr. int) en psi Pr. int. = (0,052 x Dm x h zap-cf) + (0,052 x Df x h sup-cf).- Presion anular (Pr. anu.) en psi Pr. anu. = (0,052 x Dm x h cemento) + (0,052 x Df x h fluido).- ΔP = Panular – Pinterna en psi Cementación Primaria de Pozos FORMULACIONES

119 .- Factor de seguridad al colapso (Fsc) Fsc = Resistencia al Colapso (psi) ∆P (psi).- Factor de seguridad a estallido (Fse) Fse = Resistencia al estallido (psi) ∆P (psi).- Tiempo de colocacion de la lechada (Tc) en minutos Tc = Td + Tm = minutos donde: Td = Tiempo de Desplazamiento del Tapon Superior a la tasa de desplazamiento seleccionada, en min Tm = Tiempo de mezclado de la lechada de cemento a la tasa de mezclado seleccionada, en min. Cementación Primaria de Pozos FORMULACIONES

120 EJERCICIOS  Ejercicios de Diseño:  Datos:  Prof. TR intermedio: 9800 pies  Prof. TR Superficial: 4500 pies  Dhoyo = 12 ¼” (agregar 15 % de exceso por derrumbe)  Tope del cemento: 4000 pies  TR de 9 5/8” – P-110 – 53,5 lbs/pie, Rosca Buttress  ID de TR de 9 5/8” : 8,535 pulgs  TR de 13 3/8” – J-55 – 68 lbs/pie  ID de TR de 13 3/8”: 12,415 pulgs  Longitud Zapata – Cuello Flotador: 80 pies  Dfluido: 13,1 ppg (para desplazar y en el hoyo)  Tasa de mezclado: 9 bls/min  Velocidad crítica deseable: 200 pie / min  2 Bombas Triplex: 6” x 12”, EV= 95%, 120 spm c/u  Cemento Tipo “H”, 38% de BWOW  2% de Bentonita (5,3% por cada 1% de Bentonita)  Presión de Colapso: 7950 psi y Presión de Estallido: 9160 psi  Profundidad del Hoyo de 12 ¼”: 9810 pies  Tiempo de fraguado: 3 hrs, 45 min  Tasa de desplazamiento: 8 bls / min Cementación Primaria de Pozos

121  Ejercicios de Diseño:  Calcule:  Volumen Total de cemento  Densidad de la mezcla (ppg)  Rendimiento de la mezcla (pie cubico/sxs)  Requerimiento de agua (gal/sxs)  Número de sxs de cemento (sxs)  Caudal requerido para producir la Velocidad crítica (gal/min)  Número de strokes para producir el caudal  Presión interna y anular. Diferencial de presión (psi)  Factores de Seguridad de Colapso y Estallido  Fuerzas hacia abajo y hacia arriba  Tiempo de desplazamiento de la lechada de cemento  Tiempo de mezclado  Tiempo total de la operación. Comparación Cementación Primaria de Pozos EJERCICIOS

122 Procedimientos para realizar una Cementación. Análisis general

123 Cementación Primaria de Pozos PROCEDIMIENTOS  Procedimientos para realizar una cementación  Para garantizar un trabajo de Cementación exitoso, es importante tomar en consideración una cadena de pasos que antes, durante y después, el personal involucrado debe asegurar su ejecución, tales pasos se mencionan a continuación:  Asegurarse de que se ha realizado una Simulación del Trabajo de Cementación, a fin de establecer las velocidades mínimas y máximas, así como la Densidad Equivalente de Circulación (ECD)  Acondicionar el fluido para reducir antes de la corrida final la Reología (punto cedente, geles)  Asegurarse que lo tapones de cemento (inferior y superior) estén correctamente colocados en el Cabezal de Cementación

124 Cementación Primaria de Pozos PROCEDIMIENTOS  Procedimientos para realizar una cementación  Bajar la Sarta de Revestimiento hasta unos cuantos pies por encima del fondo. En caso de ser requerido, romper circulación durante la bajada  Se recomienda circular un volumen de la Sarta de Revestimiento, esto con el fin de asegurarse antes del Proceso de Cementación que nada obstruya la zapata guía y para remover cualquier presencia de Gas que se haya acumulado durante el viaje  Bombear Espaciadores – Soltar Tapón de Fondo y posteriormente bombear la Lechada de Cementación tanto de barrido o llenado, como la de Cola o Anclaje  Soltar el Tapón Superior, desplazar la línea de Cementación e iniciar el Desplazamiento según programa de Tasas planificadas

125 Cementación Primaria de Pozos PROCEDIMIENTOS  Procedimientos para realizar una cementación  Dependiendo lo que se encuentre el espacio anular (fluido, espaciador o cemento), es necesario variar la Velocidad de Desplazamiento. Es importante conocer que a fin de maximizar la remoción del fluido y reducir la contaminación es necesario mantener un flujo torrente  Una vez que según cálculos el tapón de fondo llegue al Cuello Flotador, el diafragma se debería romper permitiendo así un bombeo continuo  Conocido el Volumen de Desplazamiento, la velocidad debería ser reducida cuando se este alcanzando el Cuello Flotador, esto a fin de prevenir presiones excesivas y cualquier impacto al momento de colocar el Tapón  En caso de que el golpe no suceda, se recomienda desplazar hasta la mitad de la longitud de separación entre cuello y zapata

126 Cementación Primaria de Pozos PROCEDIMIENTOS  Procedimientos para realizar una cementación  Se debe monitorear todos los retornos de Fluido, esto podría ser un indicativo de posible fractura de la formación  En caso de pérdida, la velocidad de desplazamiento debe ser ajustada a fin de disminuir las pérdidas de presión por fricción en el espacio anular y por ende el ECD  Asegurar asentar el tapón con aproximadamente 1000 lpc, previa confirmación de no exceder el margen de ruptura de la tubería de revestimiento  Esta presión deberá ser entonces liberada, a fin de confirmar que la válvula flotadora esta funcionado y por ende soportando la presión diferencial de fondo debido al peso del cemento en el espacio anular

127 Cementación Primaria de Pozos PROCEDIMIENTOS

128 Cementación Primaria de Pozos  Técnicas de Colocación del Cemento  Existe diferentes técnicas para realizar un trabajo de Cementación, a continuación se presentan algunos de estas:  Cementacion a través de tubería de perforación “Stab-in”  Revestidores con grandes diámetros  Zapata flotadora tipo “Stab-in”  Cemento mezclado y bombeado a través de la tubería de perforación.  Rellenado “Top-Job”  Recementar por encima del anular.  Sarta de diámetro pequeño entre el revestidor y el hoyo. PROCEDIMIENTOS

129 Análisis de Problemas durante el Proceso de Cementación

130 ANÁLISIS DE PROBLEMAS  Problemas comunes durante la Cementación  Existen una serie de problemas que pueden afectar los trabajos de Cementación y los cuales deben ser considerados y discutidos al momento de realizar las reuniones previas a la ejecución del Proceso de Cementación  A continuación, se mencionan algunos de ellos a fin de ser entender de manera general la naturaleza de los mismos y visualizar las distintas soluciones posibles  Condición pobre del Hoyo  Este tipo de problemas esta relacionado en forma directa con lo que se conoce como Geometría del Hoyo y el mismo puede tener varias razones tales como: Cementación Primaria de Pozos

131 ANÁLISIS DE PROBLEMAS  Problemas comunes durante la Cementación o Pata de Perro (Dog Leg) o Estabilidad del hoyo descubierto o Cavernas del hoyo (Wash out) o Llenado del hoyo o Formación de sólidos en la parte baja del hoyo, generalmente en hoyos desviados conocido como cama de sólidos o recortes  Condición pobre del fluido de perforación  Este tipo de problemas es muy común si no se tiene condiciones reológicas del fluido que cumplan las funciones principales dentro del hoyo y que son claves al momento de realizar la Cementación. Dentro de ellos podemos mencionar: Cementación Primaria de Pozos

132 ANÁLISIS DE PROBLEMAS  Problemas comunes durante la Cementación o Altas fuerzas de Gel y punto de resistencia o Alta pérdida de fluido o filtración o Revoque (cake) grueso o Alto contenido de sólidos o Pérdida de material de circulación o Incompatibilidad del fluido con el cemento  Centralización pobre  Muchos de los especialistas se refieren al concepto de Centralización como el segundo elemento en importancia para garantizar una Cementación exitosa, de allí la necesidad de un acertado programa de Centralizadores acorde con el diámetro del hoyo existente Cementación Primaria de Pozos

133 ANÁLISIS DE PROBLEMAS  Problemas comunes durante la Cementación  Esto debido a que el cemento no se coloca detrás de la tubería de revestimiento, dejando fluido en dicho espacio  Pérdida de Circulación  Referida durante el proceso de colocación de la lechada de cemento y que pudiese presentarse de acuerdo al manejo de altas densidades de las mismas o valores de presión de bombeo altos  Estas pérdidas pueden ser consideraras como: oParcial oSevera oTotal Cementación Primaria de Pozos

134 ANÁLISIS DE PROBLEMAS  Problemas comunes durante la Cementación  Presión de Formación Normal y Subnormal  Valores de Gradiente de Presiones igual al Gradiente del Agua Salada con 80 a 100 mil ppm de Salinidad y valor de Gradiente de Presión igual o menor que el Gradiente del Agua Dulce  Presión alta de bombeo  Referida a la Presión de Bombeo de la lechada de Cemento y/o a la Presión manifiesta de desplazamiento Cementación Primaria de Pozos

135 Cementación de Pozos No Convencionales Análisis General

136 NO CONVENCIONALES Cementación Primaria de Pozos  Cementación de Pozos No Convencionales  Existen procesos de Cementación los cuales abarcan distintos Tipos de Pozos, los cuales generalmente están asociados a la geometría del Hoyo, anexo algunos de estos y se mencionan ciertas consideraciones:  Direccionales, altamente inclinados, horizontales  Tipos de completacion  Selección diámetro del hoyo revestidor  Acondicionamiento del hoyo  Fluido de perforación  Diseño de la lechada de cemento.  Centralizadores.  Raspadores.  Tapones de limpieza y desplazamiento.  Zapata guía y cuello flotador.  Tasas de flujo durante la cementacion

137 Cementación Primaria de Pozos  Hoyos Delgados (Slim Hole)  Similar a la Cementación Convencional con ajustes principales de volúmenes y mecanismos de desplazamiento  Cementacion con Coiled Tubing  Tapones de abandono.  Migración de gas  Reducción de volumen y desarrollo de gel estático  Canalización del gas NO CONVENCIONALES

138  Trabajos Remediales  Cementación Secundaria  El objetivo de una cementación forzada es obtener una zona aislada o sellada en el espacio anular entre el revestidor y la formación.  La cementación secundaria se puede realizar durante la ejecución de cualquiera de los siguientes procesos:  Perforación  Completación  Reacondicionamiento. Cementación Primaria de Pozos NO CONVENCIONALES

139  Cementación Secundaria  Las cementaciones secundarias se definen como un proceso de bombear una lechada de cemento en el pozo, bajo presión, forzándola contra una formación porosa, tanto en las perforaciones del revestidor o directamente el hoyo abierto.  Cuando la lechada es forzada contra una formación permeable, las partículas sólidas pierden filtrado en la cara de la formación de tal manera que la fase acuosa que entra en la matriz de la formación, forma una torta que ocupa los espacios porosos creando un sello impermeable. Cementación Primaria de Pozos NO CONVENCIONALES

140  Cementación Secundaria  Razones para realizar un Trabajo de C. S  Reparar un trabajo de cementación primaria deficiente, debido a la canalización de la lechada de cemento a través del fluido o por altura insuficiente del cemento en el anular.  Eliminar intrusión de agua de las zonas adyacentes o también de la misma formación productora de hidrocarburos.  Reducir la alta producción Gas/Petróleo (GP), aislando las zonas de gas adyacente a los intervalos productores de hidrocarburos.  Reparar una filtración causada por corrosión o partidura del revestidor.  Abandonar una zona no productora o agotada. Cementación Primaria de Pozos NO CONVENCIONALES

141 Evaluación de la Cementación. Análisis de Resultados

142 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Evaluación de la Cementación  Una de los procesos posterior al trabajo de Cementación de un pozo, esta relacionado con la evaluación óptima de las adherencias que deberíaN existir al momento de finalizar el trabajo  Un trabajo de cementación ha fallado y requiere trabajo remedial, cuando existe alguna de las siguientes situaciones: El cemento no llena el espacio anular a la altura requerida El cemento no provee sellado en la zapata El cemento no aísla formaciones indeseables.

143 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Evaluación de la Cementación  La efectividad del trabajo (y por lo tanto la necesidad de trabajo adicional) puede ser medida por varios medios:  Evaluación de temperatura:  Correr un termómetro dentro de la tubería de revestimiento para detectar el tope del cemento. El proceso de hidratación de asentar el cemento es isotérmico (despliega calor) y es detectable desde el interior de la tubería de revestimiento  Registro de radiación  Rastreadores térmicos pueden ser adicionados al cemento antes de que el mismo sea bombeado (ej: Carnolite)

144 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Evaluación de la Cementación  Registro de mezcla/unión del cemento (CBL)  Este es un registro sónico capaz de detector el tope del cemento y determinar la calidad de la capa de cemento. Es corrido con registros eléctricos, emite señales sónicas y debe ser centralizado para generar resultados creíbles  Esto pasa por la tubería de revestimiento y es recogido por un receptor a unos 3 pies de distancia. Ambos, el tiempo de transito y la amplitud de la señal son utilizadas para indicar la calidad de la mezcla del cemento.  Debido a que la velocidad del sonido es mayor dentro de la tubería de revestimiento que en la formación o el lodo, las primeras señales en retornar son las que provienen de la tubería de revestimiento.

145 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Evaluación de la Cementación  Registro de mezcla/unión del cemento (CBL)  Si la amplitud de esta señal (E1) largues grande, indica que la tubería esta libre (mezcla pobre).  Cuando el cemento esta firmemente unido a la tubería de revestimiento y a la formación la señal es atenuada (debilitada) y es característico de la formación detrás de la tubería de revestimiento.  La señal también puede indicar en donde el cemento esta unido a la tubería de revestimiento pero no a la formación. El efecto de canalización también puede ser detectado.

146 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Evaluación de la Cementación  Registro de mezcla/unión del cemento (CBL)  El CBL usualmente da una curva de amplitud y un Registro de Densidad Variable (VDL), el cual indica la fuerza de las señales por medio de la intensidad de las líneas oscuras y claras.  Las señales de la tubería de revestimiento aparecen como líneas paralelas. Una buena mezcla es representada por líneas onduladas.  No hay una escala estándar de API para medir la efectividad del CBL y muchos factores pueden resultar en malas interpretaciones, a continuación se mencionan algunos de ellos para su discusión y análisis:

147 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Evaluación de la Cementación  Registro de mezcla/unión del cemento (CBL) o Durante el proceso de asentamiento, la velocidad y amplitud de las señales varía significantemente. Es recomendable no correr el CBL hasta 24-36 horas después del trabajo de cementación, para obtener resultados reales o La composición del cemento afecta la transmisión de la señal o El espesor del cemento causara cambios en la atenuación de la señal.

148 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Evaluación de la Cementación  Registro de mezcla/unión del cemento (CBL) o En conclusión: El CBL reaccionara a la presencia de un micro-espacio anular (un pequeño espacio entre la tubería de revestimiento y el cemento). Esto usualmente se solventa con el tiempo y no es un factor crítico. o Algunos operadores recomiendan correr el CBL bajo presión para eliminar este efecto (la tubería de revestimiento sufrirá el efecto de “balonamiento” y ocupara cualquier microespacio anular.

149 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Principios de los Registros de Cementación  A continuación, se muestra un análisis general de la Interpretación de los Registros de Cementación Tipos de ondas de acuerdo con el lugar las características de procedencia.

150 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Principios de los Registros de Cementación  Las herramientas de registros de cementación emiten una energía acústica omnidireccional que viaja a través de de los fluidos del revestidor desde un Transmisor y se reflejan de regreso a través de estos mismos fluidos hasta un receptor de señales colocado en la herramienta a una distancia fijada.  La amplitud del receptor es proporcional al porcentaje de la circunferencia de revestidor cubierta por el cemento.  La distancia que la señal viaja del transmisor al receptor depende la calidad del acoplamiento acústico del cemento al revestidor y a la formación  Ver gráfica anexa:

151 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos T T R R R R 5 ft 3 ft FORMACIÓN CEMENTO REVESTIDOR Herramienta de Registro de Cementación con la propagación de la onda de sonido

152 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Principios de los Registros de Cementación  El primer pico positivo se refiere como E1 con sus subsecuentes picos positivos con numeración impar, y la numeración par corresponde a los picos negativos.  Los receptores detecta la sumatoria de todas las formas de ondas generadas por reflexión de la señal sónica desde Revestidor (1), Formación (2), Lechada de Cemento y el Fluido dentro del Revestidor (3)  La composición es afectada por la calidad de: a.Acoplamiento acústico del cemento al Revestidor y de este a la formación b.Fuerzas compresivas del cemento c.Espesor de la lechada de cementación d.Espesor de la pared del Revestidor

153 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos E1 E3 E2 E4 Señal del revestidor (1) Señal de la formación (2) Señal del fluido (3) Típica forma de onda sin cemento Composición de la onda de señal de sonido

154 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  La magnitud de la onda es mayor en la tubería libre, creando la señal un efecto de anillo. Si el revestidor no esta acústicamente acoplado a un material sólido en el anular, la única señal detectada por el receptor será la señal del revestidor.  Este efecto podrá ser creado por: 1.Cemento inestable en el anular 2.Débil cementación (250 lpc) fuerza de compresión en el anular 3.Corte de gas en el anular 4.Existencia de microanillo entre el cemento y el revestidor 5.Inexistencia del cemento en el anular Composición típica de la señal de onda para revestidor sin cemento  Principios de los Registros de Cementación Tiempo de viaje de la onda a través del revestidor

155 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Principios de los Registros de Cementación Tiempo de viaje de la onda a través del revestidor  Es requerido un buen acoplamiento acústico del cemento al revestidor y a la formación para la transmisión de la señal a través de todos los conductores.  La figura anexa, ilustra la onda típica cuando el anular esta completamente lleno de cemento, la única forma de detectarlo es por una onda débil o completamente ausente de la señal de formación o señal del revestidor” Composición típica de la señal de onda para revestidor con buena cementación

156 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Principios de los Registros de Cementación Tiempo de viaje de la onda a través del revestidor  Los factores que pueden prevenir la detección de la señal de la formación como se ilustra en esta figura son: 1. Formación de revoque 2. Secciones en hoyo desnudo no llenas con cemento 3. Corte de gas o espuma del cemento 4.Formaciones no consolidadas Composición típica de la señal de onda con buena adherencia a la tubería, pero mala a la formación.

157 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Principios de los Registros de Cementación Tiempo de viaje de la onda a través del revestidor  Un canal entre la lechada del cemento y la formación normalmente no se identifica por la forma de la onda.  Un canal en el anular establece un acoplamiento parcial entre la lechada de cemento al revestidor y a la formación.  El receptor detectará toda la onda compuesta como la señal del revestidor y la señal de la formación.  La señal del fluido del revestidor siempre será detectada por el receptor, pero sin un valor interpretativo y posteriormente será ignorada.  La señal del revestidor es reflejada a través del revestidor no cementado mientras que la señal de la formación es detectada a través del lado cementado del revestidor. Esta condición es generalmente creada por: a. Centralización pobre del revestidor b. Remoción inadecuada de los ripios de la parte baja del hoyo desnudo c. Excesiva separación de agua libre del cemento ” La señal de onda donde el cemento ha sido canalizado o donde existe un microanillo entre el cemento y la formación.

158 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Principios de los Registros de Cementación “P” Registrador de intensidad modulada Registrador de intensidad modulada Señal de intensidad modulada Señal de intensidad modulada Preparación de la señal acústica Preparación de la señal acústica Señal acústica Señal acústica  La presentación de la onda en el registro puede ser de la forma de energía de onda en escala de 200- 1200 µs o forma de representación lineal de los picos positivos (E1, E3, E5 etc.).  El tiempo transciente “P” de la onda comúnmente referido al primer arribo de la onda E1, puede varia dependiendo de la fuente de la señal detectada.  Las señales de revestidor o señales de formaciones rápidas exhiben generalmente un tiempo transciente de 200-400 µs, mientras que en formaciones suaves varia en un rango de 700-900 ms Forma de onda usando la técnica de un registrador VDL

159 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Registro Modelo para evaluar la calidad de del Cemento

160 EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos  Para realizar la evaluación cuantitativa de la calidad del cemento, además de usar la interpretación de los registros CBL y VDL, se incluye una combinación de registros de rayos gamma, un localizador de cuellos (CCL) y el tiempo de propagación (TT) que tarda la primera onda desde el transmisor hasta el receptor de tres pies. Control de Calidad de los Registros de Cementación

161  INDICE DE ADHERENCIA  Relación entre la atenuación en la zona de interés dividido entre atenuación zona 100% cementada expresada en db/pie. REGISTRO DE POZOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL CEMENTO ECUACIÓN Atenuación zona interés (db / pie ) Atenuación zona 100% cementada (db/pie) I.A. = VALOR OBTENIDO A NIVEL DE PRUEBAS DE LABORATORIO, SIMULANDO LAS CONDICIONES DE CAMPO EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN Cementación Primaria de Pozos

162 Recomendaciones para realizar una buena Cementación

163 RECOMENDACIONES Cementación Primaria de Pozos  Recomendaciones para realizar una buena Cementación  A continuación, se listan algunos pasos para la Planificación en una Cementación, esto a fin de alcanzar los objetivos generales:  Requerir y analizar los datos y/o parámetros del pozo  Definir los objetivos y requerimientos principales del trabajo a realizar  Cálculos de volúmenes en la cementación: fluidos a bombear y desplazamiento  Diseño de lechadas de cemento y preflujos  Realizar ensayos de Compatibilidad  Simulación (software) hidráulica de la cementación  Verificación del Diseño y características de las lechadas de cemento y preflujos involucrados en la cementación.

164 RECOMENDACIONES Cementación Primaria de Pozos  Recomendaciones para realizar una buena Cementación  Verificación de las condiciones de equipo a utilizar (bombas, tolvas, homogenizadores, centralizadores, zapatas, cuellos, etc.)  Preparación de mezcla seca, agua de mezcla, preflujos lavadores y espaciadores, y verificación mediante ensayos de tanque en Laboratorio Empresa de Servicios de características originarias.  En el pozo  Mezclar, premezclar y bombear al pozo diseño de cementación concebido, registrando parámetros en tiempo real  Evaluar resultados de la cementación mediante registros especiales

165 “ En tiempos de cambios aquellos que aprenden continuamente heredan el futuro... Los que consideran que ya todo lo han aprendido se encontrarán equipados para vivir en un mundo que ya no existe ” Eric Hoffer Muchas Gracias