Cementación (1)

Cementaciones en el pasado…

Migración de GAS

Soporte a TR’s

Cementaciones Hoy…

Elasticidad

Sello largo Plazo Economía

Influjos superficiales

Diseño de Cementación

Construcción del Pozo

Fluido

resistente a

Influjos

Mezclable Estable

Bombeabilidad

100% colocable

Densidad

Ciclo de Vida

Propiedades Mecanicas para

soportar las Operaciones

futuras.

Estabilidad bajo

las condiciones Reales Pozo.

+

La cementación de pozos es el proceso que consiste en mezclar y desplazar una lechada de

cemento hacia el fondo del pozo a través de la T.R. y luego hacia el espacio anular en donde

fraguara. En general las cementaciones pueden clasificarse en tres tipos:

1. Cementación primaria.

2. Cementación forzada.

3. Tapones de cemento.

1.- La cementacion primaria: Es el proceso de colocar cemento entre la

tubería de revestimiento y la pared del pozo (formación), se ejecuta

inmediatamente después de introducir la T.R. y sus principales objetivos

son:

a. Aislar formaciones de alta o baja presión.

b. Aislar formaciones con flujo de agua (dulce o salada).

c. Aislar zonas productoras.

d. Formar un sello entre la T.R. y la formación.

e. Proporcionar un sostén a la T.R.

f. Reducir el proceso de corrosión exterior de la T.R,

FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación

TEMA VII Cementaciones

I. Introducción

Una cementacion exitosa es aquella en la cual la T.R. se baja a la profundidad programada y se

llena el espacio anular con cemento que al fraguar crea un sello entre la T.R. y la formación.

La siguiente figura muestra esquemáticamente la operación de una cementación primaria

durante la etapa del desplazamiento.

Una cementación primaria puede realizarse en

una o dos etapas, dependiendo de las

características del pozo.



I. Introducción

Enseñar video

2.- La cementacion forzada: Se describe como el proceso de forzar a presión una lechada

de cemento a través de perforaciones realizadas en la T.R., en roturas de ésta y a través de

la formación. Sus principales objetivos son:

a. Corregir una cementacion primaria.

b. Abandonar zonas productoras agotadas.

c. Obturar roturas en la T.R.

d. Para realizar exclusiones de agua.

e. Para obturar zonas de perdida de circulación.



I. Introducción

3.- Los tapones de cemento: la colocación de tapones de cemento tienen los siguientes

objetivos:

a. Abandono de pescados.

b. Para corregir desviaciones durante la perforación.

c. Abandono de intervalos agotados o invadidos

d. En operaciones de pesca para fijar el pez.

e. Como protección durante operaciones especiales.



I. Introducción

El cemento es una mezcla compleja de caliza (materiales ricos en carbonatos), sílice, fierro y

arcilla, molidos y calcinados que al entrar en contacto con el agua forma un cuerpo solidó.

a. Principales componentes:

1.- Silicato tricalcico (3CaO.SiO) es el componente mas abundante y factor principal para

producir la consistencia temprana ( de 1 a 28 dias).

2.- Silicato dicalcico (2CaO.SiO2) proporciona la resistencia gradual después de los 28 días.

3.- Aluminato ferrico tetracalcico (4C8O.Al2O3.Fe2O3)



II. Definición y características del cemento

Estas características son esenciales para obtener un sello hidráulico entre la TR y la formación o

entre TRS.

b. Principales características

Baja permeabilidad (se considera impermeable)

Insoluble en agua

b. Clasificación según el API




CLASE

PROFUNDIDAD

(M)

TEMPERATURA

`C OBSERVACIONES

A (Tipo I) 1830 77 Donde no re requieren propiedades especiales

B (Tipo II) 1830 77 Moderada resistencia a los sulfuros

C (Tipo III) 1830 77

Donde se requiere alta resistencia a la compresión y

moderada o alta resistencia a los sulfuros

D 1830 a 3050 110 Para moderada y alta resistencia a los sulfuros.

E 1830 a 4270 143 Para moderada y alta resistencia a los sulfuros.

F 3050 a 4880 160

Para moderada y alta resistencia a los sulfuros. Alta

presión

G y H

Para usarse hasta 2240 m así como se fabrica y con

la adición de aditivos puede emplearse a cualquier

profundidad y altas temperaturas.

J 3660 a 4880 177 En etapa de experimentación

CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS API

c. Factores que afectan el diseño de una cementacion

Los principales factores que se deben tomar en cuenta para realizar un optimo diseño de una

cementacion son:

La configuración del pozo

El rendimiento.- Se refiere al volumen total que rinde un saco de cemento al mezclarlo con el

agua y sus aditivos y es función directa de la clase de cemento, la densidad y cantidad de aditivos

que se le agreguen.




Profundidad

Características de la TR

Diámetro del pozo

Accesorios de la TR

Parámetros ambientales

Gradiente de fractura

Presión de formación

Temperatura

Fluido de perforación

Características de la lechada

Rendimiento

Densidad

Tiempo bombeable

Control de filtrado

Agua libre

Aditivos

Propiedades mecánicas

La siguiente tabla muestra el rendimiento que se obtiene para clase de cemento

dependiendo de su densidad y de los aditivos que se le agreguen:

Clase

Agua para

mezcla

lt/saco

Densidad

lechada

gr/cm3

Rendimiento

lt/saco

A 23.03 1.88 39

B 23.03 1.88 39

C 27.09 1.8 43

D 19.04 1.98 34.86

E 19.04 1.98 34.86

F 19.04 1.98 34.86

G-H 22.14 1.9 38

Nota.- Para sacos de 50 kg





La densidad.- Para determinar la densidad en una lechada se deben tomar en cuenta dos

propiedades importantes de las formaciones perforadas: La presión de poro y la presión de

fractura. Siempre se deberá diseñar con la máxima densidad permisible por la presión de

fractura, ya que nos proporcionara una mayor resistencia compresiva en el cemento.

ht

h1

h2

h3

Pht= p1+p2+p3

p1= rch1/10

p2= rbh2/10

p3= rlh3/10

Pht > > P poro

Pht < P fractura





Tiempo bombeable.- Es el tiempo en que la lechada puede ser bombeada utilizando presiones

razonables y es el factor mas importante que interviene en el desplazamiento del cemento y su

colocación en el espacio anular. Para obtener el tiempo bombeable se considera:

El tiempo de mezcla + soltar tapones + tiempo de desplazamiento + un tiempo de

seguridad (generalmente es el 100% del tiempo calculado).

Ejemplo.- Cual será el tiempo bombeable necesario para cementar sin riesgo de un fraguado

prematuro una tubería de revestimiento de 9 5/8” a una profundidad de 4200 m. Utilice la

siguiente información:

Datos:

Densidad 1.90 gr/cc

Capacidad de la T.R. 9 5/8 = 38.2 lt/m

Capacidad 9 5/8 y 12 = 29 lt/m

Capacidad 9 5/8 y 13 3/8 = 31.36 lt/m

Mezclado de cemento = 2 ton/min

Rendimiento = 39 lt/saco

Gasto para desplazar = 8 bl/min

Tiempo para soltar tapón = 8 min

Agua p/mezcla= 22.14 lt/saco 4200 m

4170 m

TR 9 5/8” F 12”




V1

V2

V1

2800 m

2500 m

TR 13 3/8”


V3

Cuantas toneladas de cemento y agua son necesarias?


TEMA V Cementaciones


Paso 1.-Calcular volumen de

cemento:

Vc = V1 + v2 + V3

V1 = 1400 x 29 = 40,600 lts

V2 = 30 x 38.2 = 1,146 lts

V3 = 300 x 31.36 = 9,408 lts

Vc = 51,154 lts

Vc = Vc / R = 51 154/39

= 1,312 sacos

= 1,312x50 = 65.6 ton

Paso 3.- Calcular tiempo

bombeable:

Tb = Tm + Td + Tt + Ts

Tm = 65.6 / 2 = 32.8 min

Td = 1002 / 8 = 125 min

Tt = 8 min

Tt + Td + Tm = 165.8 min

Ts = 165.8 x 1 = 165.8 min

Tb = 331.6 min = 5.5 hrs

Paso 2.-Calcular volumen de

desplazamiento:

Vd = 4170 x 38.2 = 159,294 lts

= 1,002 bls


La resistencia a la compresión.- El cemento fraguado deberá desarrollar una resistencia a la

compresión para sostener la T.R. y soportar las presiones diferenciales que se desarrollan.

Generalmente se recomienda una resistencia a la compresión de 105 a 175 kg/cm2 en 24 hrs. En

la actualidad se han desarrollado cementos con alta resistencia compresiva. Esta característica

mucho depende de la densidad.

Temperatura.- La temperatura juega un papel muy importante y decisivo en el diseño de una

cementacion, ya que una diferencia de 2 o 3 grados pueden ser suficientes para que el tiempo

bombeable se reduzca en forma considerable o que el cemento no fragüe.

El agua para mezcla.- Las características del agua usada para preparar la mezcla ó lechada de

cemento, contiene sales minerales cuya influencia sobre el tiempo bombeable y la resistencia a la

compresión del cemento es directa, razón por la cual se recomienda que las pruebas de tiempo

bombeable se realicen con el agua que se utilizará para mezclar el cemento evitando con esto

fraguados prematuros.





Temperatura estática.- Es la temperatura debida al gradiente geotérmico

Temperatura circulante.- Esta temperatura depende de la velocidad de circulación

El filtrado.- El filtrado es la perdida de agua de la lechada hacia la formación, a medida que la

lechada pierde agua la densidad y la viscosidad se incrementan disminuyendo el tiempo

bombeable. El cemento sin aditivos pierde agua en exceso razón por la cual es indispensable el

uso de controladores de filtrado para asegurar una buena cementacion.

El cemento sin aditivos pierde 1000 cm3/30 min

En TR´S superficiales e intermedias se recomienda filtrados de 200 cm3/30 min.

En complementos de 500 cm3/30 min

En liners de 50 cm3/30 min

Para evitar canalizaciones de gas 20 cm3/30min





El lodo de perforación.- El conocimiento de las propiedades del fluido de control utilizado para la

cementacion es importante para evitar la contaminación del cemento, determinar el régimen de

flujo para el desplazamiento y determinar la densidad mas optima del cemento.

Tipo de lodo (base agua o base aceite)

Densidad

Viscosidad y punto de cedencia (Vp / YP)

Filtrado

Los aditivos son materiales específicos que se adicionan a las lechadas para modificar sus

características naturales y obtener un óptimo comportamiento del cemento durante y después de

la cementacion. Los aditivos mas utilizados pueden estar dentro de la siguiente clasificación:

Aceleradores.

Retardadores.

Controladores de filtrado

Densificantes.

Reductores de densidad

Dispersantes.

Extendedores

Antiespumantes

Controladores de perdida de circulación.

Aditivos especiales.



III. Aditivos para el cemento

Acelerados.- Son productos que reducen el tiempo de fraguado inicial y aceleran el desarrollo de

la resistencia a la compresión.

Retardadores.- Las altas temperaturas crean la necesidad de retardar el fraguado de las

lechadas, esto es, aumentar el tiempo de bombebilidad con el objeto de que permita su colocación

en el espacio anular.




El cloruro de calcio, 2 al 4 % en peso del cemento (40 a 120 F). Es el mas utilizado.

El cloruro de sodio, 3 al 12 % en peso de agua (50 a 120 F).

Cal Seal, 5 al 90 % por peso de cemento (40 a 170 F)

El agua de mar su comportamiento es similar a 1% de cloruro de calcio.

Origen del

Retardador

Concentracion

%

Nombre

comercial

C F

Lignosulfonato de calcio 0.1 al 1.0 170 a 340 HR-5, HR-6L, HR-7, HR-12,

250 a 380 HR-15, HR-13L

Derivado de la celulosa 110 a 300 DIACEL LWL

Borax 110 a 500 SCR - 100, SCR - 100L

Rango de Temperatura




Controladores de filtrado.- Son utilizados para reducir la perdida de agua de la lechada durante

y después de la cementacion. Una lechada normal tiene un filtrado de 1000 cm3/30 min, por lo

que es necesario limitar la perdida de agua hacia la formación para:

Origen Rango de

temperatura

Nombre

comercial

F

Polimero sintetico 60 a 200 Hallad -322, 344, 344L

Polimero sintetico 40 A 400 Hallad - 361A, Hallad - 413 y 413L

Polimero sintetico 80 a 350 Hallad - 567

En TR´S superficiales e intermedias se recomiendan filtrados de 200 cm3/30 min.

En complementos de 500 cm3/30 min

En liners de 50 cm3/30 min

Para evitar canalizaciones de gas 20 cm3/30min

Minimizar la hidratación de las arcillas. Minimizar el daño a la formación.

Densificantes.- Son aditivos que

incrementan la densidad de la lechada

para un óptimo control de la presión de

formación.

Reductores de densidad.- En muchos

casos la densidad normal de una lechada

es demasiado alta para los requerimientos

del pozo, razón por la cual es necesario

bajar la densidad para reducir la presión

hidrostática y mejorar la economía de la

lechada.




Origen Densidad

gr/cc

Nombre

comercial

Hematita 5.00 Hi - dense 3 y 4

Barita 4.23 Sulfato de bario

Arena otawa 2.63 malla 20 - 40

Origen Observaciones

Bentonita

Hasta 16%

T< 500 F Aumenta 10 veces su volumen original

Metasilicato

de sodio

de 1 a 3%

T< 200 F

Econolite> dificultad para retardarlo, no se

recomienda usarse con CLCa y CLNa.

Roca

volcanica

1 a 2 ft3/sc

T< 400 F

Perlita> muy utilizado en pozos

geotermicos

Esferilita

180 lb/sc

T< 800 F

Provee lechadas de 8 a 12 lb/gal con

buena resistencia compresiva

Asfaltenos

5 a 50 lb/sc

T< 230 F Gilsonita> asfaltenos de tamano 4 a 100 m

Nitrogeno T< 600 F

Ventajas> convate flujos de gas y agua

reduce el filtrado, buena resistencia, etc.

Controladores de perdida de circulación.- Previenen la perdida de circulación antes y durante

la cementacion.

Dispersantes.- Son aditivos que nos permiten bajar la viscosidad de la lechada y disminuir la

velocidad requerida para alcanzar un flujo turbulento durante el desplazamiento y además reduce

las perdidas de presión por fricción. Los mas comunes son: Cloruro de sodio, lignosulfonato

calcico y los polímeros.




Tipo Material Tamano

Granular

Gilsonita

Perlita

Corteza de arbol

Cascara de nues

Carbon

Gruesa

Media

Fina

Laminado Escamas de celofan 3/4 a 3/8 pg

Fibroso Nylon

Formaciones poco consolidadas

Bajo gradiente de fractura

Formaciones naturalmente fracturadas

Cavernas

Extendedores.- Mejoran la adherencia del cemento con la TR y la formación.

Antiespumantes.- Aditivos utilizados para liberar el aire entrampado en la lechada de cemento

durante su mezclado.

III. Baches lavador y espaciador

Debido a que el lodo de perforación forma un enjarre en la formación y una película en la

T.R. que debe ser removido para permitir que el cemento entre en contacto con ambas

y para evitar la contaminación del cemento con el lodo de perforación se utilizan los

baches lavadores y espaciadores.

Bache lavador.- Es un fluido normalmente agua con algún surfactante que dependerá

de la base del lodo de perforación, su densidad es de 1 gr/cm3, su función principal es la

de remover el enjarre de la formación y la costra formada en el exterior de la T.R. Es el

primero que se bombea y esta en contacto con el lodo.

Bache espaciador.- Es un fluido viscoso, cuya densidad debe estar entre la densidad

del lodo y la del cemento. Se bombea atrás del bache lavador y es el que estará en

contacto con el cemento.

El volumen recomendado de estos baches deberá cubrir una longitud de 150 m lineales,

tomando siempre el diámetro de mayor capacidad, ya sea, el de la TR o el del espacio

anular, el que resulte mayor y se determina mediante las siguientes ecuaciones:

TEMA Cementaciones

IV. Accesorios para la cementación de tuberías

Para realizar la cementacion primaria de las diferentes tuberías de revestimiento, es

necesario la utilización de diferentes accesorios mismos que nos permitirán una

cementacion mas segura y eficiente, estos accesorios son:

a. Zapata guía.

b. Zapata flotadora.

c. Cople flotador.

d. Cople de retensión.

e. Cople diferencial.

f. Cople de cementacion múltiple.

g. Colgador.

h. Soltador.

i. Tie back.

j. Centradores.

k. Tapones de desplazamiento (limpiador y

de desplazamiento).

l. Cabeza de cementacion. Zapata

Tapón de

desplazamiento

Cople

flotador

Centrador

Tapón de

diafragma

TEMA Cementaciones


Zapata guía.- Este accesorio es utilizado en la cementacion de tuberías superficiales

donde no es muy importante la flotación, sirviendo únicamente como una guía para la

introducción de la T.R. Es la primera que se instala.

Zapata flotadora.- Cuando el peso de la T.R. es alto y las condiciones del equipo de

perforación no son muy adecuadas se utilizan accesorios cuyo objetivo es el de

incrementar la flotación de la T.R. para reducir los esfuerzos en el gancho y mástil. Este

accesorio lleva una válvula integrada la cual permite el flujo en sentido directo pero no

en inverso. Es la primera que se instala.

Cople flotador.- Este accesorio se instala generalmente tres tramos de T.R. arriba de la

zapata (guía o flotadora), el sistema de flotación es similar al de la zapata flotadora y se

utiliza cuando no se tiene la zapata flotadora o cuando se requiere tener una mayor

efectividad en la flotación. También sirve para alojar el tapón limpiador y desplazador.

Cople de retensión.- Cuando no se utiliza el cople flotador o diferencial se instala este

accesorio para retener el tapón limpiador y desplazador.

Cople diferencial.- Este accesorio se utiliza en T.R. intermedias someras cuando no se

utiliza la zapata flotadora pero se requiere del equipo de flotación por la alta presión

diferencian causada por el cemento. Se instala en lugar del cople flotador y se mete al

pozo como cople de retensión y cuando esta en el fondo se activa mediante una canica

de acero quedando como flotador. También sirve para alojar los tapones.

Prof. Ing. Israel López Valdez

TEMA Cementaciones


Centradores.- Se utilizan para centrar la T.R. y

mejorar con esto la cementacion. Existen programas

de computo para calcular el numero de centradores.

En general se utiliza un centrador por tramo en los

primeros cinco tramos de T.R. y después un

centrador cada tres tramos. En la zona productora se

recomienda utilizar cuando menos un centrador por

tramo en toda su longitud sobresaliendo 30 m arriba

y abajo.

Cople de cementacion múltiple.- Cuando se va a cementar una T.R. de gran longitud

donde los gradientes de presión de poro son bajos, se requiere cementar la T.R. en dos

etapas, para lo cual se utiliza es te accesorio instalándose a la profundidad programada.

Pht >>> P poro

Colgador.- Cuando una T.R. intermedia por su longitud se cementa en dos partes (1ro

como liner y después como complemento) o para cementar el liner de explotación es

necesario la utilización de este accesorio para colgar el liner en la T.R. anterior y

poderla cementar. Se instala inmediatamente abajo de la camisa soltadora .

Camisa soltadora (B.L. o C-2).- Este accesorio es el ultimo que se instala en una T.R.

corta y es la que provee el sello hidráulico para la cementacion ya que tiene su interior

un pulido espejo.

TEMA Cementaciones


Tie back.- Cuando una T.R. intermedia se cementa en dos etapas, a la segunda etapa

se le conoce como complemento y utiliza este accesorio el cual esta provisto de unos

sellos, mismos que al entrar a la camisa soltadora (C-2 o B.L.) formaran un sello

hidraulico para evitar que el cemento caiga a la T.R. corta. Es el primero que se instala.

Tapón limpiador.- Es un tapón de hule que se mete antes de iniciar el bombeo del

bache lavador, también se le conoce como tapón de diafragma porque se rompe

fácilmente con un mínima presión diferencial.

Tapón desplazador.- Después de bombear los baches y el cemento se suelta este

tapón que sirve para separar el cemento del lodo de desplazamiento. Este tapón es de

huele pero el centro es solidó y al llegar al cople flotador, de retención o diferencial se

incrementa la presión indicando que ya termina el desplazamiento.

Cabeza de cementar.- Es el accesorio donde se colocan los tapones limpiador y

desplazador, se instalan las líneas por donde se bombean los baches, el cemento y el

lodo de desplazamiento. Se instala en el ultimo tramo de las T.R. superficiales,

intermedias y complemento y en el ultimo tramo de la tubería d perforación si se trata

de una T.R. corta.

Soltador.- Es el accesorio que se utiliza para soltar la T.R. corta una ves cementada, se

instala dentro de la camisa soltadora y se une a la tubería de perforación con la cual se

bajo la T.R. El funcionamiento de este accesorio puede ser mecánico o hidráulica al

igual que el colgador.

TEMA Cementaciones

VI. Terminología en las cementaciones

Volumen de desplazamiento (Vd).- Es el

volumen de lodo utilizado para desplazar el

cemento hasta un punto determinado (hasta

el cople de retención o flotador). En una

tuberia corta el Vd sera igual al volumen de

la TR y de la TP.

Espacio anular (EA).- Es el espacio que

queda entre la tubería de revestimiento y el

agujero o entre tuberías.

Volumen de cemento (Vc).- Es el volumen

de cemento necesario para sellar el espacio

anular desde la profundidad total hasta la

superficie o un punto determinado mas el

volumen entre cople y zapata.

T R 9 5/8”

B L

TR corta

TP 5”

30 m

Volumen entre cople y zapata (Vcz).- Es el volumen que debe quedar entre la zapata y el

cople, con el cual nos asegura que la zapata de la TR que se esta cementando quedara bien

cementada.

TR 7 5/8”

F8 1/2”

EA

EA

TR 10 3/4”

EA

Vd

Vd1

Vd2

Cople

Zapata

Vd = Cap EA x L

T R 7”

Para tener un dato mas real del diámetro de agujero (De) se toma un registro de calibración y

dependiendo de las condiciones del agujero (irregularidad) se le da un exceso del 10 al 20%.

Cap EA = 0.5067 (D2e – D2i) (lt/m) donde: D (pg) y L (m) Vd = Cap EA x L

Cap TR = 0.5067 ( D2i) (lts/m)

EA

Vcz

TEMA Cementaciones

VI. Terminología en las cementaciones

Presión de desplazamiento (Pd).- Es la

presión necesaria para desplazar el cemento

de la tubería de revestimiento y/o de la TP al

espacio anular. Es recomendable que al

faltar 15 o 20 bls de desplazamiento se baje

el gasto para evitar un golpe de ariete y un

posible desprendimiento de la TR.

Presión final (Pf).- Es la presión adicional a

la presión de desplazamiento con la cual se

termina el desplazamiento y nos indica que el

tapón superior a llegado al cople. Se

recomienda que la presión final para TR´S

superficiales e intermedias sea de 35 kg/cm2

por arriba de la presión de desplazamiento y

para TR´S cortas de 70 kg/cm2 por arriba de

la presión de desplazamiento.

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Máxima presión superficial

Presión final

Caída libre

0 20 40 60 80 100 Tiempo (min)

Pre

sió

n s

up

erf

icia

l (p

si)

TEMA Cementaciones

VI. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)

Tubería conductora (T.C. 30”).- Es la primera que se introduce y puede ser cementada

o hincada. Su objetivo es permitir la circulación controlada, evitar derrumbes de

formaciones no consolidadas, aislar acuíferos superficiales e instalar el sistema de

control (preventores) para la siguiente etapa.

Esta tubería es cementada hasta la superficie, al cemento se le agrega acelerador, no

requiere la utilización de baches lavadores ni espaciadores y no utiliza accesorios para la

cementacion.

50 m

F = 36 pg

F = 30 pg

Calculos para la cementacion de la T.C.

R = 39 lt/sc A = 22 lt/sc Cap EA = 200 lt/m Cap TC = 456 lt/m

VEA = 50 x 200 = 10,000 lt entre 39 = 257 sacos sacos de 50 kg = 12.8 ton

VD = 45 x 456 = 20,520 lt entre 159 = 129 bls

VA = 257 x 22 = 5,654 lt = 6 m3

Cap EA = 0.5067 (D2e – D2i) (lt/m)

Cap TR = 0.5067 ( D2i) (lts/m)

V = Cap x L ( lt/m) Nota: el diámetro esta en pulgadas

TEMA Cementaciones

VII. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)

50 m

F = 26”

1000 m

T C 30”

T R 20”

30 m

V1

V2

V1

V1

V2

V1

a b

Vd Vd

a. Procedimiento normal.

b. Utilizando el stab in.

Tubería superficial (T.R. 20”).-Esta tubería tiene como principal objetivo la instalación

definitiva de las conexiones superficiales de control, aislar acuíferos superficiales, zonas de

perdida y posibles zonas de gas someras. Es cementada hasta la superficie y requiere del

bache espaciador no así del lavador, es común utilizar una lechada de baja densidad como

bache espaciador. Puede ser cementada mediante dos procesos y son:

Nota.-Generalmente por ser

diámetros muy grandes no se

toma el registro de calibración y

para el calculo del volumen de

cemento se toma el diámetro de

la barrena y se le da un 20% de

exceso al volumen de cemento

de baja densidad.

Cuando el cemento no sale a superficie se realiza una segunda cementación a través del

espacio anular introduciendo una tubería de diámetro pequeño..

TEMA Cementaciones

Ejemplo: Se va a cementar una T.R. de 20” a 1000 m. Determine el volumen de cemento de

las dos lechadas, el volumen de desplazamiento y el volumen de agua necesaria para la

mezcla. Utilice los siguientes datos.

Distribución de la TR

Zapata guia 20”

3T TR de 20” K-55, 94 lb/pie

Cople flotador 20”

nT TR de 20” K-55, 94 lb/pie

Gdte fract = 1.63 gr/cm3

Gdte poro = 1.09 gr/cm3

Lodo belt. = 1.20 gr/cm3

De 1000 a 800 m d= 1.90

De 800 a 00 d= 1.60

Cap. TR = 185.3 lt/m

Cap. EA = 139.9 lt/m

Cap. TP 5” = 9.3 lt/m

Agua= 22 lt/saco

Agua= 41 lt/saco

Datos de TR

RT (TR 20”) = 1,480,000 lb

Di(TR 20”) = 19.124”

R1 = 39 lt/sc (den= 1.90 gr/cc)

R2 = 57 lt/sc (den = 1.60 gr/cc)

1.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 1.90 gr/cm3. V = Cap x L

a. V = (1000 – 800) 139.9 = 27,980 lts Vcz= 30x185.3 = 5,559 lts V1 = 33,539 lts

V1 = 33,539 / 39 = 860 sacos x 50 = 43,000 kg = 43 ton

2.- Calculo del volumen de cemento con densidad de 1.60 gr/cm3.

a. V2 = (1000 – 200) 139.9 = 111,920 lts V2 = 111,920 / 57 = 1,964 sacos V2 = 98 ton

3.- Calcule el volumen de desplazamiento

V2 = 1.2 V2 = 1.2x98 = 118 ton

a. Vd = (1000 – 30) 185.3 = 179,741 lts Vd = 179,741 / 159 = 1,130 bls Proceso normal

b. Vd = (1000 – 30) 9.3 = 9,021 lts Vd = 9,021 / 159 = 58 bls Proceso Stab in

TEMA Cementaciones

Ejemplo:

4.- Volumen de agua requerido para la mezcla total del cemento

V1 = 33,539 / 39 = 860 sacos x 22 = 18,920 lt = 18.92 m3

V2 = 111,920 / 57 = 1,964 sacos x 41= 80,504 lts = 80.50 m3 Vt = 100 m3

5.- Calcular la Presión máxima de bombeo sin desprender la TR

WTR = 1000 x 94 x 3.28 / 2.2 = 140 ton en el aire WTR = 140 Ff = 140 x 0.84 = 118 ton

RT= 1,480,000 / 1.6 = 925,000 lbs Rd = 925,000 – 259,600 = 665,400 lbs

P = F / A = 665,400 / 287.24 = 2144 psi

RPi = 2,110 / 1.250 = 1688 psi

TEMA Cementaciones


Tubería intermedia (T.R. 13 3/8”).-Esta tubería tiene como objetivo aislar cuerpos arenosos

del terciario con posibles acumulaciones de hidrocarburos y estar en condiciones aumentar

la densidad del fluido de perforación en la siguiente etapa y perforar la zona de alta presión

sin problemas. Es cementada hasta la superficie en una o dos etapas, dependiendo de las

condiciones del equipo para cementar y del gradiente de poro. El uso de baches lavador y

espaciador son necesarios. Usualmente se usa agua como bache lavador.

1000 m

F = 17 1/2”

3800 m

T R 20”

T R 13 3/8”

30 m

V1

V1

V2

Una etapa Dos etapas

Vd

Vd

T C 30” 50 m

V1

V2

V1

V2 V2

V1 V1

V2 V2

V1 V1 Cople de

Cementación

múltiple 2300 m

Ejemplo: Se va a cementar una T.R. de 13 3/8”” a 3,800 m. Determine el volumen de

cemento de las dos lechadas, el volumen de desplazamiento y el volumen de agua

necesaria para la mezcla del cemento. Utilice los siguientes datos. En esta etapa se tomo un

registro de calibración indicando un diámetro de agujero de 17” por lo que se tomara el

diámetro de la barrena 17 ½”.


Zapata guía 13 3/8””

3T TR 13 3/8” P-110, 72 lb/pie

Cople diferencial 13 3/8”

nT TR de 13 3/8” P110, 72 lb/pie




De 3800 a 3500 m d= 1.90

De 3500 a 00 d= 1.60

Cap. TR = 77.2 lt/m

Cap. EA = 64.5 lt/m

Cap.EA2= 94.7

Agua= 22 lt/saco

Agua= 41 lt/saco

Datos de TR

RT (TR 13 3/8”) = 2,284,000 lb

Di (TR 13 3/8”) = 12.347”

R1 = 39 lt/sc (den= 1.90 gr/cc)

R2 = 62 lt/sc (den = 1.60 gr/cc)


a. V = (3800 – 3500) 64.5 = 19,350 lts Vcz= 30x77.2 = 2,316 lts V1 = 21,666 lts

V1 = 21,666 / 39 = 556 sacos x 50 = 27,777 kg = 28 ton


a. V2 = (3500 – 1000) 64.5 = 161,250 lts V3 = 1000 x 94.7 = 94,700 lts


Vb = V2 + V3 = 161250 + 94700 = 255,950 lts / 62 = 4,129 sacos x 50 = 206 ton

a. Vd = (3800 – 30) 77.2 = 291,044 lts Vd = 291,044 / 159 = 1,830 bls Proceso normal

TEMA Cementaciones



5.- Calcular la Presión máxima de bombeo sin desprender la TR

WTR = 3800 x 72 x 3.28 = 897,408 lbs en el aire WTR = 897,409 Ff = 753,823 lbs

RT= 2,284,000 / 1.6 = 1,427,500 lbs Rdisponible = 1,427,500 – 753,823 = 673,677 lbs

P = F / A = 673,677 / 119.73 = 5,627 psi RPi = 7,400 / 1.250 = 5,920 psi

Ejemplo:

V1 = 21,666 / 39 = 556 sacos x 22 = 12,232 lts = 12.2 m3

Vt = 255,950 lts / 62 = 4,129 sacos x 41 = 169,289 lts = 169.2 m3 Vaguatotal = 181.4 m3

TEMA Cementaciones

6.- Volumen del bache lavador

Vbl= 150 x 77.2 = 11,580 lts = 73 bls

7.- Volumen del bache espaciador

Vbl= 150 x 77.2 = 11,580 lts = 73 bls

1000 m

F = 17 1/2”

3800 m

T R 20”

T R 13 3/8”

30 m

V1

V2

V1

Vd

V3

V1

V2

V3

Ph = 57+ 560 = 617 kg/cm2

Pfract = 3800 (1.97/10) = 749 kg/cm2

Pporo = 3800(1.3310) = 505 kg/cm2

3500 m

8.- Relación de presiones:

Tarea 6: Utilizando los datos del problema anterior calcular el volumen de cemento para la

cementacion de la TR de 13 3/8” y el volumen de desplazamiento en dos etapas.

TEMA Cementaciones

V1

Dos etapas

Vd

V2 V2

V1 V1

V2 V2

V1 V1 Cople de

Cementación

múltiple

2300 m


Zapata guía 13 3/8””

3T TR 13 3/8” P-110, 72 lb/pie

Cople diferencial 13 3/8”

nT TR de 13 3/8” P110, 72 lb/pie




Cap. TR = 77.2 lt/m

Cap. EA = 64.5 lt/m

Cap.EA2= 94.7

Agua= 22 lt/saco

Agua= 41 lt/saco

Datos de TR

RT (TR 13 3/8”) = 2,284,000 lb

Di (TR 13 3/8”) = 12.347”

R1 = 39 lt/sc (den= 1.90 gr/cc)

R2 = 62 lt/sc (den = 1.60 gr/cc)

3500 m

2400 m

2000 m

d= 1.60

d= 1.90

d= 1.90

d= 1.60

1000 m 20”

Tubería intermedia de explotación (9 5/8”).- El objetivo principal de esta tubería es la de aislar

la zona de presión anormal y de requerirse, estar en condiciones de bajar la densidad al perforar

la zona productora. Dependiendo de las condiciones del pozo (profundidad, gradientes de

fractura, de poro, peso de la TR, condiciones del equipo, etc.) se recomienda cementar esta

tubería en dos etapas: una como tubería corta (liner) y la segunda como complemento. La

utilización de baches lavador y espaciador es un requisito importante. Por estar en la zona de

alta presión generalmente se utiliza una sola lechada de cemento (la de alta densidad).

TEMA Cementaciones


1000 m

F = 12 1/2”

6150 m

T R 20”

T R 9 5/8”

T C 30” 50 m

3800 m T R 13 3/8”

6150 m

B L 9 5/8” 3650m

Cementación del liner

6150 m

50 m

TP 5”

30 m

Ejemplo: Se va a cementar una T.R. de 9 5/8”” corta (liner) a 6,150 m. Determine el volumen

de cemento necesario, dejando 50 m de cemento arriba de la boca del liner (BL), el volumen

de desplazamiento, el volumen de los baches lavador y espaciador y el volumen de agua

necesaria para la mezcla del cemento. Utilice los siguientes datos.

TEMA Cementaciones



Zapata flotadora 9 5/8”

3T TR 9 5/8” TAC 140, 61.1 lb/pie

Cople flotador 9 5/8”

nT TR 9 5/8” TAC140, 61.1 lb/pie




Dens. cemento = 2.0 gr/cc

Cap. TR = 35.5 lt/m

Cap. EA1 = 32.1 lt/m

Cap.EA2= 30.3 lt/m

Cap 5” = 9.3 lt7m

Agua= 18 lt/saco

Cap TR 13 3/8” = 77.2 lt/m

RT (TR 9 5/8”) = 1,944,000 lb

Di (TR 9 5/8”) = 8.375”

R1 = 58 lt/sc (den= 2.0 gr/cc)

6150 m

50 m

3800 m

B L 9 5/8”

TR 13 3/8”

LO

DO

L

OD

O

TR 9 5/8”

T R 9 5/8”

6150 m

B L 9 5/8” 3650m


TP 5”

30 m

3800 m TR 13 3/8”

Ejemplo:

TEMA Cementaciones


Vt = 84,895 / 58 = 1,464 sacos x 18 = 26,352 lts = 27 m3


Vbl= 150 x 35.5 = 5,325 lts = 34 bls


Vbl= 150 x 35.5= 5,325 lts = 34 bls

6.- Calcular la Presión máxima de bombeo sin desprender la TR y/o la TP

WTR = 2500 x 61.1 x 3.28 = 501,020 lbs en el aire

RT= 1,944,000 / 1.6 = 1,215,000 lbs

P = F / A = 838,437 / 55 = 15,244 psi RPi = 12500 / 1.250 = 10,000 psi

WTR = 501,020 Ff = 376,563 lbs flotada

Rdisponible = 1,215,000 – 376,563 = 838,437 lbs


a. V1 = (6150 - 3800) 32.1 = 75,435 lts Vcz= 30x35.5 = 1,065 lts

Vt = V1 + Vcz + Vtraslape + VsobreBL = 75,425 + 1,065 + 4,545 + 3,860 = 84,895 lts


a. V1= (6150 – 30 - 2650) 35.5 = 3470 x 35.5 = 123,185 lts = 775 bls

Vt = 84,895 / 58 = 1,464 sacos x 50 = 73,185 kg = 73 ton

Vtraslape = 150x 30.3 = 4,545 lts Vsobre BL = 50 x 77.2 = 3,860 lts

b. V2= (2650) 9.3 = 24,645 lts = 155 bls Vtd = 775 + 155 = 930 bls

Ejemplo:

TEMA Cementaciones

Ph = P1 + P2 = (6150 – 3592) 2 / 10 + (3592) 1.95 /10

Ph = 512+ 700 = 1,212 kg/cm2

Pfract = 6159 (2.22/10) = 1,365 kg/cm2

Pporo = 6159 (1.90/10) = 1,168 kg/cm2

6150 m

50 m

3800 m

B L 9 5/8”

TR 13 3/8”

LO

DO

L

OD

O

TR 9 5/8”

6.- (continuación)

WTP = 3650 x 19.5 x 3.28 = 233,454 lbs en el aire

RT= 954,000 / 1.6 = 596,260 lbs

R disponible = 596,260 – (175,090 + 376,563) = 596,260 – 551,653 = 44,6072,506 lbs = 20.2 ton


Rdisponible = RT – (WTP flotada + WTR flotada)

7.- Obtenga la presión hidrostática en el EA al final de la cementacion.

TR 9 5/8”

Pfract

Pporo

Ph

P2

P2

Ejemplo: Cementar la T.R. de 9 5/8”” complemento a 3,650 m. Determine el volumen de

cemento necesario dejando la cima en el espacio anular a 800 m, el volumen de

desplazamiento, el volumen de los baches lavador y espaciador y el volumen de agua

necesaria para la mezcla del cemento.

TEMA Cementaciones



Tie back 9 5/8”

3T TR 9 5/8” TRC 140, 61.1 lb/pie

Cople flotador 9 5/8”

nT TR 9 5/8” P 110, 61.1 lb/pie

Gdte fract =

Gdte poro =


Den cem= 1.95 gr/cm3

Cap. TR = 35.5 lt/m

Cap. EA = 29.4 lt/m

Agua= 20 lt/saco

RT (TR 9 5/8”) = 1,944,000 lb

Di (TR 9 5/8”) = 8.375”


6150 m

3650 m

3800 m

B L 9 5/8”

TR 13 3/8”

LO

DO

L

OD

O

TR 9 5/8”

TR 9 5/8”

1000 m TR 20”

800 m


Vt = 84,855 / 56 = 1,515 sacos x 20 = 30,300 lts = 30.3 m3


Vbl= 150 x 35.5 = 5,325 lts = 34 bls


Vbl= 150 x 35.5= 5,325 lts = 34 bls


a. V1 = (3650 - 800) 29.4 = 83,790 lts Vcz= 30x35.5 = 1,065 lts

Vt = V1 + Vcz = 83,790 + 1,065 = 84,855 lts


a. V1= (3650 – 30) 35.5 = 3470 x 35.5 = 128,510 lts = 808 bls

Vt = 84,855 / 56 = 1,515 sacos x 50 = 75,750 kg = 76 ton

Ejemplo:

TEMA Cementaciones

6.- Calcular la Presión máxima de bombeo sin desprender la TR y/o la TP

WTR = 3650 x 61.1 x 3.28 = 731,489 lbs en el aire

RT= 1,680,000 / 1.6 = 1,050,000 lbs

P = F / A = 479,439 / 55 = 8,717 psi RPi = 10,500 / 1.250 = 8,400 psi


Rdisponible = 1,050,000 – 570,561 = 479,439 lbs

Tubería de explotación (7”).- El objetivo principal de esta tubería es la de aislar la zona

productora de zonas indeseables para poder explotar selectivamente el o los yacimientos. Esta

tubería es cementada con una sola densidad salvo casos excepcionales o cuando se utilizan

cementos de baja densidad. La utilización de baches lavador y espaciador es un requisito

indispensable.

TEMA Cementaciones


3800 m

F = 8 1/2”

6800 m

T R 13 3/8”

T R 7”

T R 20” 1000 m

6150 m T R 9 5/8”

6,800 m

B L 7” 6,000m


6,800 m

50 m

TP 5”

30 m

6,150m 6,150m

Ejemplo: Cementar la T.R. de 7”” corta (liner) a 6,800 m. Determine el volumen de cemento

necesario dejando 50 m de cemento sobra la B.L. de 7”, el volumen de desplazamiento, el

volumen de los baches lavador y espaciador y el volumen de agua necesaria para la mezcla

del cemento.

TEMA Cementaciones



Zapata flotadora 7”

3T TR 7” TAC 140, 38 lb/pie

Cople flotador 7”

nT TR 7” TAC 140, 38 lb/pie


Gdte poro = 1.78gr/cm3


Den cem = 2.0 gr/cm3

Cap. TR = 17.8 lt/m

Cap. EA = 11.8 lt/m

Cap EA2 = 10.7 lt/m

Cap TP 5” = 9.3 lt/m


T R 7”

6,800 m

B L 7” 6,000 m

TP 5”

30 m

6,150 m TR 9 5/8”

RT (TR 7”) = 1,944,000 lb

Di (TR 7”) = 5.920”


Agua = 20 lt/saco

Ejemplo:

TEMA Cementaciones


Vt = 200 sacos x 20 = 4,000 lts = 4 m3


Vbl= 150 x 17.8 = 2,625 lts = 16 bls


Vbl= 150 x 17.8= 2,625 lts = 16 bls


a. V1 = (6800 - 6150) 11.8 = 7,670 lts Vcz= 30x17.8 = 534 lts

Vtc = V1 + Vcz + Vtraslape + VsobreBL = 7,670 + 534 + 1,605 + 1,775 = 11,584 lts


a. Vd1= (6800 – 30 - 6000) 17.8 = 770 x 17.8 = 13,706 lts = 86 bls

Vtc = 11,584 / 58 = 200 sacos x 50 = 10,000 kg = 10 ton

Vtraslape = 150x 10.7 = 1,605 lts Vsobre BL = 50 x 35.5 = 1,775 lts

b. Vd2= (6000) 9.3 = 55,800 lts = 351 bls Vtd= 437 bls

Desarrollo operativa para la cementacion de TR´S superficiales e intermedias.

(20”, 16”, 10 ¾”, 13 3/8”, 9 5/8”)

TEMA Cementaciones


1. Realizar los cálculos de la cementación.

2. Efectuar una junta con todo el personal involucrado. En esta junta se le da a conocer al personal el trabajo por

realizar, su objetivo y riesgos potenciales.

3. Se asignan las tareas al personal involucrado.

4. Se revisan las condiciones del pozo (circulación, perdida, peso de TR, longitud de TR).

5. Verificar el volumen de lodo existente y sus condiciones reológicas.

6. Verificar el volumen de agua para la mezcla del cemento.

7. Recuperar una muestra de cemento y agua para análisis posterior de requerirse.

8. Instalar la cabeza de cementar, el tapón limpiador y las líneas superficiales de bombeo (unidades – pozo).

9. Efectuar la prueba hidráulica a las líneas de bombeo.

10. Soltar el tapón limpiador, bombear el bache lavador y probar el equipo de flotación.

11. Bombear el bache espaciador.

12. Mezclar y bombear la lechada de baja densidad. La lechada debe ser homogénea en caso contrario suspender.

13. Mezclar y bombear la lechada de alta densidad. La lechada debe ser homogénea.

14. Soltar el tapón de desplazamiento.

15. Realizar el desplazamiento con el volumen de lodo calculado.

16. Alcanzar la presión final. Descargar la presión.

17. Reportar la secuencia operativa en la bitácora (por tiempos).

Recomendaciones para la cementacion de TR´S superficiales e intermedias.

(20”, 16”, 10 ¾”, 13 3/8”, 9 5/8”)

TEMA Cementaciones


1. Verificar que la TR este en el fondo.

2. Circular hasta que no se observe la salida de recortes (mínimo 1 ½ ciclo) y las condiciones reológicas del lodo

sean las programadas.

3. Verificar en la bitácora del perforador la longitud de TR introducida.

4. Verificar las condiciones de circulación y el equipo de bombeo.

5. Revisar las condiciones de descarga del cemento.

6. El muestreo de cemento y agua se debe realizar por depósito.

7. Cuando falten 20 ó 30 bls por desplazar, bajar el gasto de la bomba para evitar el golpe de ariete.

8. Si con el volumen calculado no se observa incremento de presión (Pf) es preferible parar el bombeo y dar por

terminada la cementación.

9. La presión final debe ser mayor a la de desplazamiento en 35 kg/cm2.

Desarrollo operativa para la cementacion de TR´S cortas.

(9 5/8”, 7 5/8”, 7”, 6 5/8”, 5”, 3 ½”)


1. Realizar los cálculos de la cementación.

2. Efectuar una junta con todo el personal involucrado. En esta junta se le da a conocer al personal el trabajo por

realizar, su objetivo y riesgos potenciales. Asignación de tareas.

3. Se revisan las condiciones del pozo (circulación, perdida, peso de TR, longitud de TR y TP).

4. Se verifica si esta libre la TR y se checa el fondo del pozo con el 30% del peso de la TR.

5. Se ancla la TR (hidráulico o mecánico).

6. Verificar el volumen de lodo existente, sus condiciones reológicas y el volumen de agua.

7. Recuperar una muestra de cemento y agua para análisis posterior de requerirse.

8. Instalar la cabeza de cementar, el tapón limpiador y las líneas superficiales de bombeo (unidades – pozo).

9. Efectuar la prueba hidráulica a las líneas de bombeo.

10. Soltar el tapón limpiador, bombear el bache lavador y probar el equipo de flotación.

11. Bombear el bache espaciador.

12. Mezclar y bombear la lechada vigilando que sea lo más homogénea posible.

13. Soltar el tapón de desplazamiento (2do tapón).

14. Realizar el desplazamiento con el volumen de lodo calculado.

15. Alcanzar la presión final. Descargar la presión y verificar nuevamente el equipo de flotación.

16. Soltar la TR y levantar el extremo de la TP 100 m por arriba de la cima de cemento dentro de la TR.

17. Reportar la secuencia operativa en la bitácora (por tiempos) anotando el programa a seguir.

18. Esperar el fraguado.

TEMA Cementaciones


TEMA Cementaciones

Recomendaciones para la cementacion de TR´S superficiales e intermedias.

(9 5/8”, 7 5/8”, 7”, 6 5/8”, 5”, 3 ½”)

1. Verificar que la TR este en el fondo.

2. Circular hasta que no se observe la salida de recortes (mínimo 1 ½ ciclo) y las condiciones reológicas del lodo

sean las programadas.

3. Verificar en la bitácora del perforador la longitud de la TR y TP introducida.

4. Verificar las condiciones de circulación y el equipo de bombeo.

5. Si el equipo de flotación no funciona es recomendable bombear un bache testigo para determinar si en realidad es

el equipo de flotación el que no funciona o existe alguna otra anomalía.

6. Revisar las condiciones de descarga del cemento.

7. El muestreo de cemento y agua se debe realizar por depósito.

8. Es importante efectuar una prueba de compatibilidad entre el lodo y el bache espaciador y cemento.

9. Cuando falten 10 ó 15 bls por desplazar, bajar el gasto de la bomba para evitar el golpe de ariete.

10. Si con el volumen calculado no se observa incremento de presión (Pf) es preferible parar el bombeo y dar por

terminada la cementación.

11. La presión final debe ser mayor a la de desplazamiento en 70 kg/cm2.

VIII. Cementaciones forzadas

TEMA Cementaciones

2.- La cementacion forzada: Se describirse como el proceso de forzar a presión una

lechada de cemento a través de perforaciones realizadas en la T.R., en roturas de esta

y a través de la formación. Sus principales objetivos son:

a. Corregir una cementacion primaria.

b. Abandonar zonas productoras agotadas.

c. Obturar roturas en la T.R.

d. Para realizar exclusiones de agua.

e. Para obturar zonas de perdida de circulación.

VIII. Cementaciones forzadas (técnicas operativas)

TEMA Cementaciones

Las técnicas existentes para la realización de cementaciones forzadas son:

a. Mediante bombeo continuo.

b. Colocación del cemento como TxC e inyección posterior.

c. Mediante el uso de empacadores (retenedores).

a b c

TEMA Cementaciones

Los tapones de cemento: la colocación de tapones de cemento tienen los siguientes

objetivos:

a. Abandono de pescados.

b. Para corregir desviaciones durante la perforación.

c. Abandono de intervalos agotados o invadidos

d. En operaciones de pesca para fijar el pez.

e. Como protección durante operaciones especiales.

IX. Tapones de cemento

a b c d e

TEMA Cementaciones

a. Método de tapón balanceado.

b. Método de tapón descolgado.

c. Método del MPBT

IX. Tapones de cemento (técnicas operativas)

Tapón balanceado.- Esta técnica es la más común y consiste en colocar un volumen de

cemento en un intervalo predeterminado. Los cálculos deben realizarse con exactitud para evitar

la contaminación del cemento con el lodo de perforación. Cuando la diferencia de densidades

entre el cemento y el lodo de perforación es considerable, se recomienda colocar antes del

cemento un tapón de un bache viscoso con una densidad entre la del lodo y el cemento.

Boca

de pez

Lodo

Lodo

Lodo

TP

Hc

Hbe

Hbl

hc

hbe

Para la colocación de un

tapón balanceado se

debe cumplir la siguiente

condición:

Hc = hc, Hbe = hbe y Hbl = hbl

El vol de desplazamiento será:

Vd = (LTP – Hc – Hbe – Hbl) Cap TP

Bache lavador

Bache espaciador

Cemento

hbl

TEMA Cementaciones


Ejemplo.- Durante la perforación de un pozo se registro un atrapamiento de la sarta, quedando

como pez: la barrena y los drill collar, razón por la cual se desea colocar un tapón de cemento

sobre el pez para desviar el pozo y continuar con la perforación.

TR 9 5/8” 4,250 m

TP 5”

Profundidad total: 5150 m

Boca del pez: 4900 m

Cap TP 5” : 9.3 lt/m

Vol cemento: 6.5 ton

Diam agujero: 8 ½”

Lodo: drilex 1.62 gr/cc

Cap Tp – Ag : 23.9 lt/m

Red: 45 lt/sc

Cap agujero: 36.6 lt/m

Vol bach lav: 5.50 m3

Vol bach esp: 6.50 m3

Den cemento = 1.95 gr/cc

DATOS

1.- Calcular el volumen de bache lavador por delante y por atrás del cemento.

Vblav 1= Cap EA = 23.9 = 3,959 lts = 24.90 bls

Hc

Hbe

Hbl

5,150 m

Vt (bache)

(Cap EA + Cap TP)

5,500

(23.9 +9.3)

CALCULOS

HEA 1= = = 165.65 mts Vblav 1

Cap EA

3,959

23.9

Vblav 2= Cap TP = 9.3 = 1,541 lts = 9.70 bls Vt (bache)

(Cap EA + Cap TP)

5,500

(23.9 +9.3)

Vblav 2 1,541 HEA 2= = = 165.69 mts

Cap TP 9.3

TEMA Cementaciones


2.- Calcular el volumen de bache espaciador por delante y por atrás del cemento.

Vt (bache) 6,500

(23.9 +9.3)

Vbesp 2= Cap TP = 9.3 = 1,821 lts = 11.45 bls Vt (bache)

(Cap EA + Cap TP)

6,500

(23.9 +9.3)

Vbesp 1= Cap EA = 23.9 = 4,679 lts = 29.43 bls (Cap EA + Cap TP)

HEA 1= = = 195.77 mts Vbesp 1

Cap EA

4,679

23.9

Vbesp 2 1,821 HEA 2= = = 195.80 mts

Cap TP 9.3

3.- Calcular el volumen de cermento en el EA y en la TP.

Vt (cto) 5,850

(23.9 +9.3)

Vcto 2= Cap TP = 9.3 = 1,639 lts = 10.31 bls Vt (cto)

(Cap EA + Cap TP)

5,850

(23.9 +9.3)

Vcto 1= Cap EA = 23.9 = 4,211 lts = 26.47 bls (Cap EA + Cap TP)

HEA 1= = = 176.19 mts Vbesp 1

Cap EA

4,211

23.9

Vbesp 2 1,639 HEA 2= = = 176.24 mts

Cap TP 9.3

TEMA Cementaciones


4.- Calcular el volumen para desplazar los baches y la lechada de cemento.

Vdesp = ( Prof TP – Hcto – Hbesp – Hblav ) Cap TP

Vdesp = ( 4895 - 176.20 – 195.80 – 165.65 ) 9.3 = 40,523.36 lts = 254.86 bls

Programa de bombeo:

1. Bombear 24.90 bls de bache lavador con densidad de 1 gr/cc.

2. Bombear 29.43 bls de bache espaciador con densidad de 1.75 gr/cc.

3. Mezclar y bombear 6.5 ton de cemento con densidad de 1.95 gr/cc.

4. Bombear 11.45 bls de bache espaciador con densidad de 1.75 gr/cc.

5. Bombear 9.70 bls de bache lavador con densidad de 1 gr/cc.

6. Desplazar baches y cemento con 254.86 bls de lodo con densidad de 1.62 gr/cc.

7. Levantar el extremo de la TP a 4,100 m.

8. Circular en inversa con 300 bls de lodo.

9. Cerrar el pozo y esperar el fraguado del cemento.

TEMA Cementaciones


Tapón descolgado.- Esta técnica es empleada cuando la presión de yacimiento es muy baja y

no soporta la columna hidrostática del fluido de control. Los cálculos y cuidados de esta técnica

son mucho más rigurosos que la anterior teniendo principal cuidado en el volumen de

desplazamiento, ya que la presión hidrostática final (fluido de control más cemento y baches)

deberá ser igual o ligeramente menor a la presión del yacimiento.

Lodo

Nivel

de

lodo

Para la colocación de un tapón descolgado

debe cumplir la siguiente condición:

Pws = Ph

El vol de desplazamiento será:

Vd = (LTP – LTP libre) Cap TP

Lodo

Nivel

de

lodo

Pws

TEMA Cementaciones


Ejemplo.- Se desea colocar un tapón de cemento descolgado sobre la boca del liner de 7” para corregir

la cementación primaria defectuosa, llenando con cemento el traslape entre TR´S, dejando 120 m de

cemento sobre la BL de 7” e inyectando el volumen restante. Se tiene la siguiente información:

TR de 9 5/8” a 4360 m.

B.L. 7” a 4160 m

Lodo d = 1.15 gr/cc

Pws = 192 kg/cm2 @ 4360 m

Nivel fluido = 2690 m

Den cem = 1.35 gr/cc

Vol cto = 6 ton

Den bach = 1.20 gr/cc

Cap. TR 9 5/8” = 35.5 lt/m

Cap. TR 9 5/8 y 7” = 10.7 lt/m

Cap TP 5” = 9.3 lt/m

Rcto = 82 lt/sc

Lodo

Nivel

de

lodo

Pws

4,360 m TR 9 5/8”

5,360 m

Zona

productora 5,120 m

2,690 m

Vacío (aire)

Lodo

Lodo

1.- Calcular el volumen de cemento

Vcto = 6000 x 82 / 50 = 9,840 lts = 62 bls

2.- Calcular el volumen en el traslape y los 120 m arriba de la BL.

Vtras = (4360 – 4160) 10.7 = 2,140 lts = 13.5 bls

4,160 m VBL = 120 x 35.5 = 4,260 lts = 26.8 bls

3.- Calcular el volumen de cemento que se inyectara a la formación.

Vcto = Vtras + VBL + Viny Viny = Vcto – Vtras - VBL

Viny = 9840 – 2140 – 4260 = 3,440 lts = 21.6 bls

TR 7”

Ext TP = 4,040 m

TEMA Cementaciones


Lodo

Pws

4,360 m TR 9 5/8”

5,360 m

Zona

productora 5,120 m

2,690 m

Lodo

Lodo

P adicional = 188 kg/m2

Si no se bombea más fluido el arreglo queda así:

El primer bache fuera de la TP (2,000 lts)

500 lts de lechada fuera de la TP 9,340 lts dentro de la TP

El segundo bache dentro de la TP (1,500 lts)

4,160 m 5.- Calcular el volumen de desplazamiento para cumplir con lo programado.

Pcto tras = 200 x 1.35 / 10 = 27.0 kg/cm2

4.- Condiciones de presión durante el bombeo de cemento y bache.

Hbache 1 = 2000/9.3 = 215 m Pbache 1 = 215 x 1.2 / 10 = 25.80 kg/cm2

Hcto = 9840/9.3 = 1058 m Pcto1 = 1058 x 1.35 / 10 = 142.83 kg/cm2

Hbache 2 = 1500/9.3 = 161.30 m Pbache 1 = 161.30 x 1.2 / 10 = 19.36 kg/cm2

1,3

50 m

Pcto BL = 120 x 1.35 / 10 = 16.2 kg/cm2

Pbach 2 = 19.36 kg/cm2

P dife = 192 – 27 – 16.2 – 19.36 = 129.44 kg/cm2

L balancear = (129.44 x 10) / 1.15 = 1,125.56 m luego el volumen es

V desp = 1,125.56 x 9.3 = 10,467.76 lts = 65.83 bls de lodo

Nota.- Cuando se requiera colocar un tapón en agujero descubierto, es recomendable conocer con exactitud el

diámetro de dicho agujero, de ser necesario debe tomarse un registro de calibración. La longitud mínima de

tapón recomendada para asegurar el éxito es de 150 m lineales en los dos primeros métodos.

Método del MPBT.- Este método es utilizado generalmente para aislar intervalos agotados sin

tener que sacar el aparejo de producción. Su empleo esta restringido a pozos entubados

únicamente y donde no se requieren grandes volúmenes de cemento. La principal ventaja de

este método es que el tapón se puede colocar sin la necesidad de controlar el pozo.

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Cementación (1)

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