Cement Ac i Ones

INGENIERÍA DE POZOS

CEMENTACIONES

CEMENTACIONES

Información necesaria para la cementación

Diseño de la lechada de cemento

•Aditivos para al lechada•Selección de baches lavador y espaciador•Temperaturas•Densidad de la lechada

Diseño de la cementación

•Accesorios para la cementación•Cálculos en el pozo•Secuencia operativa•Estado mecánico del pozo•Información de las geopresiones•Información de los fluidos de perforación utilizados

CEMENTO

El cemento utilizado en construcción alcanza un esfuerzo compresivo de 1000 a 3000 psi

La grava utilizada tiene un esfuerzo compresivo de 5,000 a 20,000 psi

El compuesto cemento grava alcanza un esfuerzo compresivo de 4,000 a 15,000 psi.

CEMENTO

En pozos petroleros generalmente no se usan agregados sólidos( excepto; arena silica ), por lo que solo se logran esfuerzos compresivos de 200 a 3,000 psi. (temperatura ambiente)

CEMENTO

El API presenta nueve tipos de cementos A,B,C,D,E,F,G,H,J

El más utilizado es el cemento tipo “H” al cual se le pueden adicionar retardadores y/o aceleradores

CEMENTACIONES

Funciones de las cementaciones primarias

Soportar cargas radiales y verticales

Aislar formaciones productoras

Excluir fuentes no deseables de producción de fluidos

Proteger al Casing de corrosión

Confinar presiones anormales

Calculo del Volumen de Cemento

¿ Cuanto volumen de cemento es el necesario?


Normalmente se toma un registro de calibración

Este registro nos expresa el contorno del pozo.

“Obteniendo la volumétrica del agujero”

Registro


Cuando no se cuenta con el registro de calibración , un exceso de volumen entre el 10 al 50% es recomendado, en formaciones consolidadas y no consolidadas


Volumen del espacio anular ?


Volumen del espacio anular

Volumen existente entre el O.D. de la tubería y el D.I. del agujero



Volumen existente entre el O.D. de la tubería y el D.I. del agujero

Vol ea = 0.00097144(Dag – Detr)H

Donde : D( plg) , H (ft)


Volumen existente entre el cople y zapata

Vol cz = 0.00097144(Ditr)2h

Donde : D( plg) , h (ft) , Vol cz (bl)



Volumen existente entre el cople y zapata

Vol c = Vol cz + Vol ea

Donde : Vol c (bls)

Calculo del Volumen de Desplazamiento

Volumen del deplazamiento

Vol d = 0.00097144(Ditr)2h*

Donde : D( plg) , h (ft) , H (ft), Vol d (bls)

h* H

Calcular la cantidad de sacos de cemento

Rendimiento por saco ?

Volumen de lechada

+

Volumen de agua

Volumen de cemento de un saco

+

Volumen de aditivos

Calcular el rendimiento del cemento

Rendimiento por saco ?

RL =1 Saco ( 94 lbs)

Volumen de lechada

+

Volumen de agua

Volumen de cemento de un saco

+

Volumen de aditivos

Requerimiento de agua por saco ?

Rw =1 Saco ( 94 lbs)

Cantidad de sacos de cemento

RL =1 Saco ( 94 lbs)Vol c = Vol cz + Vol ea

Sacos = Vol c *5.615/ RL

Cantidad de agua

Volumen de agua = Sacos *Rw /42

Sacos = Vol c / RL Rw =1 Saco ( 94 lbs)

Calculo de presiones durante el desplazamiento

Pre

sión

de

bom

beo

tiempo

Gas

to (

BP

M)


Sea; la densidad del cemento > que la del lodo de perforación

Pre

sión

de

bom

beo

Pbc

ρe = ρs

Q = ctePb = ∆Ptr + ∆Pea

Densidad equivalente de circulación ( DEC)

DEC = ∆Pea /(0.052)*H + ρL

∆Ptr

∆Pea

DEC


Bache espaciador

Bache lavador

Bache Lavador:

El propósito de este bache es lavar la formación que se pondrá en contacto con el cemento para garantizar su adherencia.

Fluido Newtoniano

densidad de 8.34 lbs/gal

Agua con surfactante



Bache espaciador

Bache lavador

Bache Espaciador:

El propósito de este bache es evitar la contaminación del cemento con el lodo:

Fluido no Newtoniano

densidad parecida al lodo de perforación > en 0.5 lbs/gal



Volumen recomendado:

1.- 500 ft. lineales en el espacio anular mas amplio

2.- 10 minutos de tiempo de contacto con u punto especifico en el espacio anular



1.- 500ft. lineales en el espacio anular mas amplio

2.- 10 minutos de tiempo de contacto con un punto especifico en el espacio anular

Estos dos volúmenes proporcionan los limites mínimo y máximo a emplear.

La decisión deberá de tomar en cuenta que la DEC sea mayor que la presión de poro.

GPf

GPff

Pro

fun

did

ad (

ft)

Gradiente (lb/gal)

ho

hn

7 pg.

9 5/8 pg.

11 ¾ pg.

16 pg.

Densidad del lodo

DEC mayor que la presión de poro.

GPf

GPff

Pro

fun

did

ad (

ft)

Gradiente (lb/gal)

ho

hn

7 pg.

9 5/8 pg.

11 ¾ pg.

16 pg.

Densidad del lodo menor que la presión de poro, por el bache lavador.




Pre

sión

de

bom

beo

tiempo

Gas

to (

BP

M)

Pbc

ρe = ρs

Q = cte

GPf

GPff

Pro

fun

did

ad (

ft)

Gradiente (lb/gal)

ho

hn

7 pg.

9 5/8 pg.

11 ¾ pg.

16 pg.

Densidad del lodo estático


DEC


tiempo

Cau

dal (

BP

M)

Bombeo del bache lavador

ρBL < ρL

Gasto necesario para generar un régimen turbulento.

Pre

sión

de

bom

beo


Pre

sión

de

bom

beo

tiempo

Gas

to (

BP

M)

Bombeo del bache lavador

ρBL < ρL

Gasto necesario para generar un régimen turbulento.


Pre

sión

de

bom

beo

tiempo

Gas

to (

BP

M)

Bombeo del bache lavador + espaciador

ρBe > ρL


Pre

sión

de

bom

beo

tiempo

Gas

to (

BP

M)

Bombeo del bache lavador + espaciador cemento

ρc > ρL


Pre

sión

de

bom

beo

tiempo

Gas

to (

BP

M)

ρc > ρL

Bombeo del bache lavador + espaciador cemento


Pre

sión

de

bom

beo

tiempo

Gas

to (

BP

M)

ρc > ρL

h

Bombeo del bache lavador + espaciador cemento + lodo de perforación


Pre

sión

de

bom

beo

tiempo

Gas

to (

BP

M)

ρc > ρL

h

∆P= (ρc - ρL ) *h*0.052

Bombeo del bache lavador + espaciador cemento + lodo de perforación

Consideraciones y cálculos a realizar en las cementaciones

1.- Peso de la tubería de Revestimiento

2.- Cantidad de cemento y agua requerido

3.- Volumen de baches y Volumen de desplazamiento

4.- Máxima presión diferencial

5.- Tiempo de operación de cementación

6.- Accesorios a utilizar durante al cementación

7.- Potencia y equipo requerido

8.- Secuencia operativa

Peso de la tubería de Revestimiento

Calcular la cementación primaria de la tubería de 13 3/8” O.D. 54 lbs/pie

1700 pies

4950 pies

Densidad del lodo de perforación de = 11.5 lb/gal = 1.38 gr/cc

Peso de la tubería de Revestimiento


1700 pies

4950 pies

Densidad del lodo de perforación de = 11.5 lb/gal = 1.38 gr/cc

WtF = Ff *( Wt)

Ff = 1 – ρf/ρa

WtF = ( 1 – 11.5/ 65.4)( 4950)54 = 219186 lbs

Considere un exceso de cemento del 25%

1700 pies

4950 pies

Cantidad de cemento requerido y tipo de cemento


1700 pies

4950 pies

Donde : D( plg) , H (ft)


Vol ea = 0.00097144*(D2ag – D2

etr)*H


1700 pies

4950 pies

Vol ea = 0.00097144*(D2ag – D2

etr)*H

Donde : D( plg) , H (ft), V (bls)

Vol ea = 0.00097144*((17.5)2 – (13.375)2)*4950


Vol ea = 612 bls



1700 pies

4950 pies

Vol cz = 0.00097144*(12.615)2)*100


Vol cz = 18.4 bls


Vol cz = 0.00097144*(Ditr)2*h

Donde : D( plg) , h (ft) , Vol cz (bl)

4850 pies


1700 pies

4950 pies

Vol ea = 0.00097144(12.615)2)100


Vol ea = 18.4 bl


Vol cz = 0.00097144(Ditr)2h

Donde : D( plg) , h (ft) , Vol cz (bls)

4850 pies

Vol T = 18.4 bls+ 612 bls

Vol T = 630.4 bls + 630.4 ( .25) bls= 788 bls.



Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies

Densidad del lodo 1.38 gr/cc


Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies


Cantidad de agua requerida para la cementación


Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies


Se eligió un cemento de 1.7 gr/cc o 14 lbs/gal



Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies



Requerimiento de agua 7.5 galones /saco




Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies




sacos= 788 *5.615/1.123= 3940 Sacos

Rendimiento 1.123 ft3/saco



Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies



Cemento = 788 ( 94) = 74,072 Lbs de cemento o 33.6 toneladas




Vol T = 788 bls.

1700 pies

4950 pies

4850 pies




Rendimiento del cemento 1.123 ft3/saco

Volumen de desplazamiento

Vol d = 0.00097144*(Ditr)2*h*


1700 pies

Volumen de desplazamiento

Vol d = 0.00097144*(Ditr)2*h*


1700 pies

Vol d = 0.00097144*(12.615)2*4850

Vol d = 750 bl = 119 m3

Volumen de baches


1.- 500 ft. lineales en el espacio anular mas amplio

2.- 10 minutos de tiempo de contacto con u punto especifico en el espacio anular1700 pies

4950 pies

4850 pies

Volumen de baches


1.- 150 m. lineales en el espacio anular mas amplio

2.- 10 minutos de tiempo de contacto con u punto especifico en el espacio anular1700 pies

4950 pies

4850 pies

Vol ea = 0.00097144*((17.5)2 – (13.375)2)*500

Vol ea = 61.9 bls = 9.5 m3

Volumen de baches

1700 pies

4950 pies

4850 pies

Vol ea = 61.9 bls = 9.5 m3

Vol la = 5 m3

Vol E = 5 m3

Máxima presión diferencial

1700 pies

4950 pies

4850 pies

∆P= (ρc - ρL )* h*0.052

Máxima presión diferencial

1700 pies

4950 pies

4850 pies

∆P= (ρc - ρL )* h*0.052

∆P= (14 - 11.5 ) *4850*0.052

∆P= 630 psi

Tiempo de la operación de cementación

El tiempo de la operación de cementación se divide en :

Tiempo de bombeo de cemento

Tiempo de desplazamiento

Tiempo de fraguado

Tiempo de bombeo de cemento y baches

En este tiempo se considera el necesario para mezclar y bombear dentro del pozo los baches y la lechada de cemento, puede variar entre 4 a 8 BPM .



En este tiempo se considera el necesario para mezclar y bombear dentro del pozo los baches y la lechada de cemento, puede variar entre 3 a 6 BPM .

Volumen de los baches 10 m3 = 62.8 ls

Volumen del cemento 788 bls



Volumen total a bombear 850.8 bls.


1700 pies

768 bls

Volumen de cemento 788 bls.


Volumen total a bombear 850.8 bls.


1700 pies

768 bls

Tiempo = 788/ 6 = 131 minutos = 2.18 hrs

CALCULOS DE LECHADA

1. DENSIDAD DE LA LECHADA:

PESO POR VOLUMEN (LB/GAL) MEDIDA A UNA LECHADA DE CEMENTO.

PESO COMPONENTES x VOLUMEN ABSOLUTO = VOLUMEN (LBS) (GAL/LB) (GAL)

CEMENTO”A” 94 .0382 3.59

AGUA (46%) 43,24 .12 5.19

PESO T.COMP: 137.24 VOLUMEN T. COMP: 8.78

DENSIDAD LECHADA = PESO TOTAL COMPONENTES (LBS) = 137.24

VOLUMEN TOTAL COMPONENTES (GAL) 8.78

= 15.6 LB/GL

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