1

CEMENTACIÓN DE TUBERÍAS DE

REVESTIMIENTO

2

INTRODUCCIÓN

• La producción de un pozo se verá muy afectada

por una deficiente calidad en la aislación de sus

capas

• Nuevos reservorios pueden ser abandonados o

mal evaluados por haberse alterado, durante las

operaciones de cementación, la capacidad de flujo

de sus formaciones permeables

• Corregir una cementación primaria defectuosa es

una operación costosa, ardua y riesgosa

3

INTRODUCCIÓN

• Algunos de estos costos y riesgos involucrados en las

cementaciones correctivas son:

– Tiempo adicional del equipo de completación y

pruebas iniciales.

– Costo de punzamientos extras

– Costo de cemento y aditivos adicionales

– Costo de herramientas y operadores

4

INTRODUCCIÓN

– Riesgos por bajada de herramienta adicional

– Costos extras por unidades de cementación

– Pérdidas de producción (lucro cesante)

– Riesgos de dañar la zona productiva

• Es fácil comprender entonces la importancia de una

aislación primaria y de los esfuerzos realizados para

aumentar la calidad de la misma

5

OBJETIVO DE LA CEMENTACIÓN

•Aislar las formaciones puestas en comunicación

durante la perforación, en especial las zonas

hidrocarburíferas de las capas superiores e

inferiores, mediante un anillo de cemento fraguado,

que vincula la pared de la cañería de entubación con

las paredes del pozo

6

OBJETIVOS SECUNDARIOS

• Además el cemento tiene múltiples aplicaciones,

tanto en la perforación como en la reparación de un

pozo, tales como:

– Taponamientos de grietas o de formaciones

muy permeables que provocaron pérdidas de

circulación de la inyección

– Tapones puentes y de fondo

– Aislamientos de zonas acuíferas

– Cementaciones a presión

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•Deben destacarse:

– Geometría del pozo

– Naturaleza de las paredes del pozo y de la superficie de

la tubería

– Inyección, sus características y efectos sobre las

paredes del pozo

– Lechada de cemento, composición y características

– Profundidad y temperatura donde se formará el anillo de

cemento

– Tiempo disponible para la colocación de la lechada

ANÁLISIS PARA UNA OPERACIÓN EFICIENTE DE CEMENTACIÓN

– Forma, en que se coloque el cemento en el

espacio anular

– Equipo disponible de cementación

• Esta simple causas de los problemas que involucra la

operación de cementación de un pozo pone en

evidencia a un proceso sumamente complejo.

• Por ser una operación irreversible, solamente una

perfecta planificación de las condiciones en que se

realizará, permitirá alcanzar un resultado eficiente

ANÁLISIS PARA UNA OPERACIÓN EFICIENTE DE CEMENTACIÓN

9

• Para que la lechada de cemento al fraguar adquiera

las propiedades vistas anteriormente, debe seguirse

una técnica general, que en síntesis tiene por objeto

limpiar la superficie del casing y las paredes del pozo,

de manera que la lechada de cemento al ingresar en el

espacio anular contacte íntimamente sobre las

paredes del pozo y casing

• Se determinó en laboratorios que para eliminar por

completo el revoque y la inyección era imprescindible

efectuar el desplazamiento de la lechada en régimen

turbulento

OPERATIVA GENERAL DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA

10

•La condición anterior no siempre es posible, dado que

para llegar a los caudales críticos se necesitan grandes

caudales de desplazamiento, lo que se tradujo en las

siguientes limitaciones:

– Fracturación de formaciones productivas

– Utilización de varios equipos de cementación,

encareciendo las operaciones

• Se desarrollaron, entonces, reductores de fricción que

permitieron entrar en turbulencia a la lechada con bajos

caudales

OPERATIVA GENERAL DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA

11

• Es el primer fluido que se inyecta al espacio anular

para preparar la colocación de la lechada de

cemento

• Debe eliminar del espacio anular la inyección,

desmoronamientos y cuttings y debilitar la tensión

de adhesión del revoque a las paredes, eliminando

gran parte del mismo

• Es una solución acuosa dispersante y humectante

compuesta por polifosfatos y/o ácidos adicionados

de tensioactivos

COLCHÓN LAVADOR

12

• Es importante te que el humectante, al mismo

tiempo de coadyuvar en efectuar una limpieza

drástica del espacio anular, forme una película de

agua fuertemente adherida a la superficie metálica

de la cañería, para asegurar que el cemento fragüe

sobre el caño, adhiriéndose íntimamente a las

rugosidades e irregularidades del mismo

• Las características físicas del colchón lavador

deben ser tales que permitan un régimen

turbulento aún a bajos caudales de desplazamiento

y no perder su capacidad específica de limpieza

COLCHÓN LAVADOR

13

•Es el segundo fluido que se inyecta al espacio

anular para preparar el ingreso de la lechada de

cemento

• Tiene por objeto remover el revoque que aún

queda después del paso del colchón lavador

• No necesariamente su composición es igual a la

de la lechada de cemento, en general es de

densidad más liviana y pueden agregarse

reductores de fricción

LECHADA REMOVEDORA

14

LECHADA CEMENTADORA

• Ingresa a continuación de la lechada removedora

• Al fraguar asegurará una perfecta aislación entre las capas

• Si por experiencia la lechada removedora no limpia por

completo el espacio anular se deberá bombearla a régimen

turbulento y agregarle reductores de fricción

• Cuando las capas son de alta permeabilidad se

adicionarán reductores de filtrado y materiales obturantes

• Si las capas a cementar son fácilmente fracturables o el

anillo de cemento debe ser de una altura tal que la presión

de fondo resulta mayor que la de fracturación, es

imprescindible utilizar una lechada de baja densidad

15

PROCEDIMIENTO DE CORRIDA Y CEMENTACIÓN DE CASING

Cuando la tubería, accesorios , equipo de corrida de casing(llave

de potencia, elevadores, protectores de tuberías, cuñas) y

cuadrilla de corrida de casing están listos entonces se puede

seguir el siguiente procedimiento general:

1. Subir el primer tubo en el cual se encuentra enroscado el

zapato guia.

2. Subir y enroscar un segundo tubo que contiene el collar

flotador .

3. Continuar bajando la tubería y ubicando los centralizadore de

acuerdo al diseño realizado.

4. Llenar la tubería con lodo cada 10 tubos.

5. Una vez corrida toda la tubería, armar la cabeza de

cementación.

6. Armar líneas de superficie de tal manera que se pueda

reciprocar unos 40 pies( usar chicksan)

6

16

PROCEDIMIENTO DE CORRIDA Y CEMENTACIÓN DE CASING

7. Circular para acondicionar el hueco(retornos limpios).

8. Realizar reunión operativo y de seguridad.

9. Probar líneas en superficie con 4000 psi.

10. Bombear los colchones de lavado y espaciador.

11. Soltar tapón de fondo.

12. Mezclar y bombear cemento

13. cargar y soltar tapón de tope.

14. Desplazar el cemento con lodo de perforación.

15. Chequear asentamiento del tapón y condición de no flujo

cuando libere la presión.

16. Esperar fraguado de cemento.

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La tabla 1, presenta la composición de una lechada de cemento, se

elabora de la siguiente manera:

1. Determinar los componentes y pesos necesarios que se van a

utilizar en la elaboración de la lechada de cemento..

Composición de la Lechada de Cemento

ComponenteGravedad Especfica

Peso, lb/skVolumen

absoluto,gal/lbConcentración

Cemento 3,2 94 0,0384 0,0382 3,5908 gal/sk

Antiespumante 1 0,166 0,0120 0,1207 0,02 gal/sk

Perdida de fluido 1,316 37,975 0,0158 0,0158 0,600 %BWOC

Extendedor A 2,64894 40,881 0,0318 0,0318 1,300 %BWOC

Dispersante 1,24117 0,805 0,0149 0,0149 0,012 gal/sk

Retardador 1,0829 1,597 0,0130 0,0130 0,038 gal/sk

Extendedor B 1,382 1,205 0,0166 0,0166 0,02 gal/sk

Agua 8,33*X 0,12 X gal/sk

Total 97,77+8,33*X

3,680+X

gal/sk

CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA

LECHADA DE CEMENTO

TABLA 1

18

2. Obtener el valor del volumen absoluto del componente

mediante tablas o con la siguiente ecuación:

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 =𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎

83,3

3. Determinar la concentración de los componentes mediante

la siguiente ecuación:

𝑪𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 ∗ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

4. Elaborar la tabla con los datos obtenidos.

CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA

LECHADA DE CEMENTO

19

1. La densidad seleccionada para esta lechada es de 13,5 lb/gal, este dato

es referencial de los pozos del mismo campo. La cantidad de agua que

necesita esta lechada se calcula de la siguiente manera:

𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 =Peso de los componentes

Volumen de los componentes

13,5 lb/gal = (97,77+8,33*X)gal/sx / (3,6808+x)lb/sx

2. Se despeja el valor “x”, resultado que se obtiene es el porcentaje de

agua necesario para esta lechada: 9,299 gal/sk

CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA

LECHADA DE CEMENTO

20

3. Si se conoce la cantidad de agua que se necesita y se desea saber el

valor de la densidad de la lechada, se calcula con la ecuación.

𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 =175,159 lb/sxl

12,9708 gal/sx= 13,5 lb/gal

Para la elaboración de la tabla 2 se realizan los mismos pasos

desarrollados para la tabla 1, pero con otros componentes

Composición de la Lechada de Cemento

ComponenteGravedad Especfica

Peso, lb/skVolumen

absoluto,gal/lbConcentración

Cemento 3,2 94 0,0384 0,0382 3,5908 gal/sk

Antiespumante 1 0,166 0,0120 0,1207 0,02 gal/sk

Perdida de fluido 1,316 37,975 0,0158 0,0158 0,600 %BWOC

Extendedor A 2,64894 40,881 0,0318 0,0318 1,300 %BWOC

Dispersante 1,24117 0,805 0,0149 0,0149 0,012 gal/sk

Retardador 1,0829 1,597 0,0130 0,0130 0,038 gal/sk

Extendedor B 1,382 1,205 0,0166 0,0166 0,02 gal/sk

Agua 77,461 0,12 9,299 gal/sk

Total 175,234 12,9798 gal/sk

CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA

LECHADA DE CEMENTO

21

La densidad seleccionada para esta lechada es de 16,8 lb/gal, este dato

es referencial de los pozos del mismo campo. La cantidad de agua que

necesita esta lechada se calcula utilizando la ecuación

16,8 lb/gal = (105,852+8,33*X)gal/sx / (4,78+x)lb/sx

Despejando el valor “x”, se tiene como resultado, El porcentaje de agua

necesario para esta lechada es 2,97 gal/sk

Si se conoce la cantidad de agua que se necesita y se desea saber el

valor de la densidad de la lechada, se calcula con la ecuación.

𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 =130.592 lb/sxl

7,750 gal/sx= 16,8 lb/gal

CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA

LECHADA DE CEMENTO

22

Composición de la Lechada de Cemento

ComponenteGravedad Especfica

Peso, lb/skVolumen

absoluto,gal/lbConcentración

Cemento 3,2 94 0,0384 0,0382 3,5908 gal/sk

Antiespumante 1 0,166 0,0120 0,1207 0,02 gal/sk

Perdida de fluido 1,316 37,975 0,0158 0,0158 0,600 %BWOC

Extendedor A 2,64894 40,881 0,0318 0,0318 1,300 %BWOC

Dispersante 1,24117 0,805 0,0149 0,0149 0,012 gal/sk

Retardador 1,0829 1,597 0,0130 0,0130 0,038 gal/sk

Extendedor B 1,382 1,205 0,0166 0,0166 0,02 gal/sk

Agua 77,386 0,12 9,29 gal/sk

Total 175,159 12,9708 gal/sk

Para el cálculo de esta propiedad se considera como dato que un saco de

cemento seco, en un recipiente con volumen de 1 ft3 ocupa un volumen de

7,48 gal.

De tal manera que el cálculo del rendimiento para cada lechada que se

utiliza para cementar el pozo se realiza de la siguiente manera:

1) Se elabora la tabla 3, con la ayuda de los valores de tabla 1 y tabla2

TABLA. 3

CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA LECHADA DE CEMENTO

23

2. Se calcula el rendimiento de la lechada con la ecuación

𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 =Volumen de los componentes

7,48 gal/ft3

𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 =12,97 gal/sx

7,48galft3

= 𝟏, 𝟕 𝒇𝒕𝟑/𝒔𝒙

CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA LECHADA DE CEMENTO

24

Para el ejemplo determina que frente a las arenas productoras, ya

sean objetivos primarios y secundarios deben colocarse dos

centralizadores en cada tubería del liner, mientras que frente a las

lutitas que intercalan las areniscas debe ser colocado 1 centralizador

en cada tubo del liner. Si se presentan grandes cavernas en las

lutitas se utiliza el mismo criterio de las arenas productoras.

La ubicación exacta de los centralizadores debe estar entre 50 ft-100

ft por encima o por debajo de las arenas productoras.

UBICACIÓN DE CENTRALIZADORES

25

UBICACIÓN DE CENTRALIZADORES

26

TIPOS DE CEMENTO

ClaseCondiciones de

uso

Profundidad

(ft)*Temperatura

Agua de

Mezcla

(gal/sx)

Densidad de

la Lechada

(ppg)

Composicion,

%

A

No requiere

propiedades

especiales

0 - 6000*

Superficie y

profundidades

someras

5,2 15,6

*C3S: 53

*C2S: 24

*C3A: 8

*CAAF: 8

B

Requiere

moderada/alta

resistencia al

sulfato

0 - 6000* 110 0F 5,2 15,6

*C3S: 47

*C2S: 32

*C3A: 5

*CAAF: 12

Requiere alta

resistencia

inicial.

Uso para control

de agua

D

En presiones y

temperaturas

moderadamente

altas

6000 -

10000*170 0F - 230 0F 4,3 16,4

*C3S: 26

*C3S: 54

*C3S: 2

*C3S: 12

E

En presiones y

temperaturas

altas

10.000 –

14.000 *230 0F - 290 0F 4,3 16,4

*C3S:26

*C2S: 54

*C3A: 2

*CAAF: 12

F

En presiones y

temperaturas

muy altas

10.000 –

16.000*230 0F - 320 0F 4,3 16,4

*C3S: 26

*C3S: 54

*C3S: 5

*C3S: 12

G

Cemento básico

utiliza

retardadores y

aceleradores

0 - 8000* 80 0F - 200 0F 5 15,8

*C3S: 50

*C2S: 30

*C3A: 5

*CAAF: 12

H

Mismas

condiciones que

“G” y uso en

pozos más

profundos

0 - 8000* 80 0F - 200 0F 4,3 16,4

*C3S: 50

*C3S: 30

*C3S: 5

*C3S: 12

* Well Cementing Edition 1. Pag 2-12

C 0 - 6000* 140 0F 6,3 14,8

*C3S: 58

*C2S: 16

*C3A: 8

*CAAF: 8

27