Cementacion San Antonio

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CURSO DE CEMENTACIÓN BÁSICA 1 de 85

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GLOSARIO

• Terminología generales: Acelerador: productos químicos que aceleran el fragüe del cemento.

Aditivo: producto químico que usado en pequeña proporción en la mezcla, modifica propiedades de la misma.

Agua de mezcla: Volumen de agua requerido para mezclar la lechada a una determinada densidad.

Agua mínima: La cantidad de agua mínima necesaria para dar una consistencia de 30 Bc después de 20 minutos de mezcla (agitación).

Agua normal (agua óptima): La cantidad de agua de mezcla necesaria para una consistencia de 11Bc después de 20 minutos de mezcla (agitación) en condiciones atmosféricas.

Bolsa de cemento: Se denomina a la bolsa de cemento utilizada en la argentina, brasil y otros países, que pesa 50 Kg.

Densidad a granel: Es el peso del material (material mas el aire entrampado) por unidad de volumen (t/m3).

Densidad: La masa o peso del material por unidad de volumen. (Se expresa en: gr/cm3, kg/lt, lb/gal, t/m3).

Reductor de filtrado: productos químicos que diminuyen la pérdida de fluido o agua de mezcla frente a las formaciones permeables.

Reductor de fricción: productos químicos que disminuyen la viscosidad de la lechada de cemento.

Rendimiento: La relación entre el volumen de la lechada y el peso del cemento. (se expresa en m3/t, gal/saco, lts/bolsa, lts/kg. ).

Retardador: productos químicos que retardan el fragüe del cemento.

Saco de cemento: Se denomina así al saco de cemento americano o empleado en algunos países, que tiene 94 libras de peso.

Tipo de mezcla: Designación (de acuerdo a normas API) dada por tres números, donde el primero es el volumen absoluto de fly-ash o ceniza volcánica, el segundo numero es el volumen absoluto del cemento, y el tercer numero es el porcentaje de gel o bentonita basado en el peso del cemento y el fly-ash (materiales cementantes). Esta denominación es usada en Canadá y mar del norte.

Volumen absoluto: Es el volumen de material en sí mismo. (Solo el volumen ocupado por las partículas del material en si) por unidad de peso (m3/t).

Tapón inferior: El tapón inferior o tapón de fondo, precede a la lechada de cemento y tiene que dejar pasar la misma una vez que hace tope contra el collar flotador o diferencial. Deben tener un pasaje de un diámetro similar al del interior del collar

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para dejar pasar la lechada sin restricciones. La parte superior tiene un diafragma el cual se rompe con la presión de bomba, generalmente entre 200 a 400 psi. Tapón superior: El tapón superior larga entre el cemento y el desplazamiento. El tapón superior esta diseñado para aguantar las presiones de un asentado abrupto sobre el tapón inferior que fue largado antes y que asentó sobre el collar. Cuando se usan los dos tapones, inferior y superior, en una cementación, siempre se deben chequear los tapones, marcarlos para no invertir el orden de colocación de los mismos en la cabeza o al largarlos. La carga en la cabeza y la largada de los tapones siempre debe ser supervisada por el encargado de la operación.

• Terminología utilizada en cementación a presión:

Caudal de admisión: El caudal al cual la lechada o un fluido es inyectado en la formación. Los límites de presión están en función de la presión de fractura y/o presión poral, daño de formación, permeabilidad, viscosidad del fluido, etc.

Gradiente de fractura: La relación de la presión de fractura con la profundidad. Generalmente conocida en una zona o formación. Se expresa en psi / pie y oscila entre 0,75 a 0,95 psi/pie para la mayoría de las zonas.

Presión de forzado: Es la presión aplicada a la formación durante el trabajo de cementación a presión.

Presión de ruptura: Es la presión de boca de pozo que se requiere para iniciar la fractura de una formación. Es la presión de fractura de la formación menos la presión de la columna hidrostática de la columna de fluido existente en la columna de trabajo más la porción de pozo abierto o entubado si existiere.

Presión de tratamiento de fondo de pozo (bottom-hole treating pressure): Es la presión ejercida en la formación durante la operación de cementación a presión. Es la presión de superficie, más la presión hidrostática de la columna de fluido menos la presión de fricción. Generalmente la presión de fricción se puede despreciar debido a los bajos valores por los caudales reducidos a los que se trabaja.

Presión final o de cierre: Es la presión final aplicada a la formación en la cual la misma es sellada o cerrada por la deshidratación del cemento.

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CEMENTACION DE POZOS PETROLIFEROS Generalidades La cementación de pozos es un antiguo procedimiento que comenzó a utilizarse cuando el destino de los mismos era la producción de agua. El objetivo era el de impedir la contaminación por invasión de fluidos, como ser aguas servidas, aguas saladas, etc. El material sellarte se colocaba exteriormente a la cañería para mantener aisladas las zonas indeseables de las productoras. Cuando comenzó la perforación de pozos para petróleo, surgió la necesidad de controlar el agua, y esa fue la primera utilización que se tenga noticia, cuando en 1903, Fran F. Hill, lo empleo una lechada de 50 sacos en un yacimiento de California. Se convirtió en una práctica normal el uso del cemento para esos fines, y se fue extendiendo el uso al espacio anular. Posteriormente A. A. Perkins, también en California, comenzó a emplear el método de bombear tapones, ya por el año 1910, con lo cual la época del uso del cemento bombeable comenzó, y con ello la necesidad de utilizar un materiales mejores, por cuanto los pozos eran más profundos, y mayores las presiones a controlar. Fue así como el cemento Portland se convirtió en el material estándar, ya que es fácil de obtener, de bajo costo, resistente, e impermeable después del fraguado. Además sus propiedades pueden ser modificadas para que resulten operaciones eficientes en distintas condiciones, como ser a grandes profundidades, temperaturas elevadas, cementaciones a presión, etc. Al principio el material cementante era colocado por las perforadoras, con métodos simples y de eficacia dudosa. Los resultados pocos satisfactorios fueron los determinantes de que la operación de colocar el cemento se convirtiera en una función especializada, desarrollándose los modernos equipos y técnicas que se usan actualmente. El cemento que se emplea en la cementación de pozos, esta manufacturado y clasificado de acuerdo a normas API (10 A), y en el proceso de fabricación que se muestra en la siguiente figura:

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Se producen las siguientes clases de cementos:

Material Descripción Cemento Portland API Clase A, B

ASTM Tipo I o II API Clase G o H API Clase C ASTM Tipo III

Cemento con alto contenido de aluminato

Cemento (Aluminato de calcio)

Cementos comerciales de bajo peso

Trinity Lightweight (TLW) TX I Lightweight o equivalente

Cemento Portland Microfino, y (microfine blast-furnace slag blend)

Microcemento Ultrafino

RELACION CEMENTO / AGUA El API o Instituto Americano de Petróleo recomienda los siguientes porcentajes de agua (en peso) para mezclar con las siguientes clases de cemento:

Clase de Cemento

Porcentaje de agua

Litros / bolsa de 50

Kg.

Pies cúbicos por

saco americano

Densidad (gr/cm3)

Rendimiento (lts/bolsa)

A, B 46 23 5.19 1.875 38.923 G 44 22 4.97 1.898 37.923 H 38 19 4.29 1.975 34.923

Esto se debe a la diferente composición y granulometría “fineza” del cemento

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Requerimientos de agua de materiales de cementacion En la siguiente tabla se muestra los requerimientos de agua para los aditivos más comunes.

Densidad a granel(Kg/m3)

Gravedad específica Volumen

absoluto

Requerimiento de agua

(lt(agua)/Kg (aditivo))

Cemento 1506 3.14 0.31847 0.376 a 0.454 Atapulita 641 2.58 0.38760 5.758 Barita 2162 4.23 0.23641 0.22 Bentonita 961 2.65 0.37736 5.758 Carbonato de Calcio (CaCO3) 357 2.71 0.36900 0

Cloruro de Sodio (ClNa) 809 1.96 0.51020 0

Cal seal o Yeso 1201 2.7 0.37037 0.0401 Gilsonita o Rafaelita 801 1.07 0.93458 0.334

Sílice en polvo 1121 2.65 0.37736 0.409 Arena 1602 2.65 0.37736 0

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Aditivos de cementacion. Al cemento se le pueden modificar propiedades, tanto mientras esta en forma de lechada, como cuando esta fraguado. Mientras esta en estado líquido o “pastoso”, se pueden regular propiedades mediante el agregado de aditivos.

1W 0.2-1 % (peso de cemento seco) FT-4 0.2-1.5 % (peso de cemento seco)

Viscosidad

FT-4L 1.5 (Lts/Bolsa de cemento) SR-2 0.2-1 % (peso de cemento seco) SR-6 0.1-2.5 % (peso de cemento seco)

SR-6L 1.5 (Lts/Bolsa de cemento) SR-7 Relacion 1:1 de SR-7 ª SR-6

Bombeabilidad (Retardarlo o Acelerar su fragüe).

SR-10 0.1-1.1 % (peso de cemento seco)ESFELITE No se especifica

SE-1S 0.2-1 % (peso de cemento seco) SE-1L 0.5-3 % (peso de cemento seco)

BENTONITA 4 a 8% (peso de cemento seco)

Densidad

SILICA LITE No se especifica DIACEL-LWL 0.2-1 % (peso de cemento seco)

FC-2 0.4-1% (peso de cemento seco) FC-19 0.4-1.5 FC-22 0.2-1 % (peso de cemento seco) FC-23 0.4-1.5 % (peso de cemento seco)FC-24 0.4-1.5% (peso de cemento seco))

SARF-3 0.4-1.2 % (peso de cemento seco)SARF50 0.4-1.2 % (peso de cemento seco)

Filtrado o perdida de agua

SARF-100 0.4-1.2 % (peso de cemento seco)DIACEL A No se especifica

SE-1S 0.2-1 % (peso de cemento seco) Agua libre

SE-1L 0.5-3 % (peso de cemento seco) Cl2Ca No se especifica SR-2 0.2-1 % (peso de cemento seco) SR-6 0.1-2.5 % (peso de cemento seco)

SR-6L 1.5 (Lts/Bolsa de cemento) SR-7 Relacion 1:1 de SR-7 ª SR-6

Tipo de fragüe

SR-10 0.1-1.1 % (peso de cemento seco)Rendimiento de la lechada Espumado FX 0.5-3 % (peso de cemento seco)

AE-11L 0.45-0.5 (Lts/Bolsa de cemento) DC-1520 % según ensayo de laboratorio

Deaireado o “desespumado”

SAA 2L ---------

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Y una vez que esta fragua, se puede variar también mediante el uso de aditivos y dentro de ciertos límites, su: Resistencia a la compresión en función de la temperatura SILICE, Disminuir su permeabilidad Resistencia a los sulfatos. Dentro de ciertos limites su plasticidad FP-120 Los aditivos usados para regular sus cualidades tanto cuando está bombeable como cuando está fraguado, se los puede mezclar en seco en la base o Planta de cemento y llevar ya mezclados en locación. Además la gran mayoría de ellos se los ha desarrollado en forma liquida, lo cual lo hacen mezclables con el agua, en la locación, lo que permite el uso en plataformas off-shore o en locaciones remotas. El manejo, descarga, mezcla carga y transporte de cemento en polvo, es relativamente fácil de hacer, pues su tamaño, al ser de 10 a 120 micrones(0,01 a 0,12 mm.) , permite que sea “fluidificado” mediante el uso de aire a presión. Por el momento no hay nada que pueda reemplazar al cemento.

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Constituyentes típicos de un cemento petrolero. Porcentajes aproximados, variando con la partida de fabricación y el fabricante.

Producto/Formula Símbolo Características Aluminato Tricálcico 3(CaO)Al2O

C3A • 8% del total material • promueve una rápida

hidratación • afecta el fragüe y

endurecimiento inicial del cemento.

• cemento susceptible al ataque por sulfatos.

Silicato Tricálcico 3(CaO)SiO2

C3S • 50-60% del total material • promueve la resistencia a la

compresión temprana(1-28 días)

Silicato Dicálcico 2(CaO)SiO2

C2S • 24-30% de total material • Se hidrata lentamente • promueve la gradual

ganancia de resistencia a la compresión en prolongados periodos de tiempo

Aluminato férrico Tricálcico 4(CaO)Al203Fe203

C4AF • 8-12% de total material • provoca bajo calor de

hidratación

Los cementos mas frecuentemente usados por SA. son los API clase A, G o H.. El cemento se lo emplea en múltiples aplicaciones en los pozos, como:

♦ cementación primaria de cañerías ♦ tapones de abandono ♦ tapones de aislación ♦ cementación a presión para sellar capas ♦ cementación de zonas de perdida de circulación ♦ tapones de desviación ♦ cementaciones selectivas de zonas acuíferas.

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Los objetivos de una cementación primaria son:

• aislar entre sí las formaciones puestas en comunicación durante la perforación,

• proteger zonas de perdida de circulación. • aislar zonas de presión anormalmente alta. • evitar contaminaciones en las acuíferas. • proteger el casing de corrosión.

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CEMENTACION PRIMARIA La cementación primaria de un pozo significa solo un pequeño porcentaje en el costo total del mismo (típicamente del 2 al 8 %), pero constituye una de las fases más decisivas de la vida futura del pozo. Una cementación primaria, implica la realización de varias etapas de programación, como: • Diseño de la lechada • Mezcla de los aditivos • Colocación en el casing de los equipos

y dispositivos de retención, centralización, etc.

• Bombeo al pozo de los colchones y lechadas que forman el programa de cementación.

La colocación del cemento en el pozo se cumple con equipos especialmente diseñados para esta finalidad. La unidad de cementación consiste en un equipo que dispone de bomba centrífuga y elementos para producir la lechada, la que luego es impulsada por medio de bombas alternativas de elevada presión por el interior de la cañería hacia su destino final, que es el anillo formado entre esta y el terreno perforado. Como complemento estas unidades también vienen provistas de dos tanques calibrados que permiten medir los volúmenes desplazados, lo que asegura la correcta ubicación de la lechada en el lugar deseado.

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Inmediatamente antes del bombeo de la lechada es normal utilizar un tapón de goma que se coloca en el interior de la cañería y cuyo objetivo es obtener una perfecta separación entre el. fluido de inyección y la lechada de cemento. Al mismo tiempo ese tapón va limpiando las paredes de la cañería evitando la contaminación del cemento por la inyección. Este "tapón inferior" está construido en forma tal que se produce la rotura de un diafragma por presión cuando llega abajo y queda frenado por el zapato o collar, permitiendo que la lechada pase a través del tapón al espacio anular a la cañería (casing), Una vez que se ha bombeado toda la Lechada al interior de la cañería, se coloca un segundo tapón, llamado "tapón superior", que sirve para separar la Lechada del fluido utilizado para desplazar a la misma. Cuando este tapón llega al fondo se producirá un incremento de presión, que es la indicación de que toda la Lechada ha sido desplazada afuera del casing. El cemento es transportado a granel, ya premezclado en seco con los aditivos correspondientes, o puro cuando se emplea el sistema de mezcla o dilución de los aditivos en agua.

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DISTINTOS TIPOS DE CEMENTACIONES

El cemento se lo emplea en la industria petrolera para cementar:

CAÑERIAS. • Conductora • De superficie • Intermedia • Producción • Liners

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TAPONES

• De abandono • De aislación • De desvío de pozo

Tapón de aislación

Tapón de desviación

CEMENTACIONES A PRESIÓN. Para abandono de zonas de producción no deseada PERDIDAS DE CIRCULACIÓN Zonas de menor presión estática que la hidrostática normal

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CONTROL DE POZOS

Zonas de cratering superficial Control de pozos de ahogo o alivio Las propiedades que una Lechada requiere dependen de su utilización, y son muy variadas en función del tipo de trabajo. Esas propiedades no se consiguen con solo el cemento puro, por lo cual se han desarrollado muchos productos que se utilizan como aditivos para modificar las propiedades naturales de una mezcla agua - cemento. Desde el momento que el cemento en polvo es mojado con agua, comienza una compleja serie de reacciones químicas, que a la larga conducen al cemento en su estado sólido y fraguado. Un EO debe saber los tiempos de operación de los trabajos que realiza, mas cuando el tiempo es un factor critico en el fragüe del cemento.

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Tipos cañería para la cementación Cañería conductora La cañería conductora es la primera y mas corta cañería del pozo. Tiene una profundidad de 2 a 70 metros. Tiene como propósito el proteger las arenas superiores del lodo de perforación y también prevenir que el lodo de perforación pueda lavar o erodar la zona cercana. También es usado para elevar el fluido que viene por el espacio anular y va a la zaranda

Para la cementación de la conductora, se realiza generalmente con un niple adaptador, con un mínimo de accesorios. A veces ni se emplea zapato. La lechada es bombeada hasta que la misma retorna en superficie. No se usan generalmente tapones. Debe calcularse detenidamente el desplazamiento para no lavar la punta o el zapato.

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Cañería guía o de superficie

La cañería de Superficie o Guía, es la segunda sarta de casing que se introduce en el pozo. Tiene como fin:

• Proteger las arenas acuíferas de contaminación.

• Tapar zonas de baja presión

• Servir de soporte y sostén a los demás casings y tubing.

• Sellar zonas de perdida de circulación.

• Conectar BOPs y bocas de pozo.

La cañería guía o de superficie se la cementa generalmente hasta la superficie. El problema mas frecuente en la cementación de esta cañería es conocer exactamente el volumen de cemento necesario para llenar el anular. En algunas zonas se estima un porcentaje adicional para obtener el llenado de la misma.

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El equipamiento necesario para la cañería es el siguiente:

• Zapato

• Collar de llenado automático

• Cabeza de cementación y tapones.

• Casing accesorios, centralizadores, canastas. Para calcular una cementación de cañería guía, es necesario conocer:

• Diámetro de pozo

• Diámetros del casing

• Profundidad total

• Profundidad del collar flotador.

• Tipo de mezcla o mezclas. (densidad, rendimiento)

• Exceso de cemento

• Densidad del fluido de desplazamiento Con toda esta información podemos en el Field Eng. Handb. Calcular:

• Volumen de Cemento

• Volumen de Cemento en exceso

• Cantidad de cemento (sacos) requerido para las mezclas.

• Agua de mezcla

• Desplazamiento para asentar el tapón.

• Presión diferencial máxima al asentar el tapón.

• Presión hidrostática máxima en el anular a profundidad de zapato.

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CASING INTERMEDIO Un Casing Intermedio o cañería protectora es frecuentemente usada para:

• Sellar zonas que pueden ser fracturadas por lodo de perforación denso al perforar zonas inferiores.

• En casos de perdida de circulación.

• Sellar formaciones con anomalías de presión poral (Altas o bajas)

• Aislar zonas de aguas corrosivas.

• Prevenir contaminaciones de lodo

• Aislar formaciones productivas que serán explotadas posteriormente.

• Mantener la integridad del pozo

• Obtener una mejor protección de altas presiones inferiores.

• Soportar los subsecuentes casings o BOP´s

Frecuentemente las cañerías intermedias son las mas largas del pozo. Se cementan en una o varias etapas. Se emplean varias etapas cuando la columna de lechada de cemento antes de fraguar esta dentro del rango de la presión de fractura de una o mas formaciones. El equipo necesario para realizar una cementación de una cañería intermedia incluye :

• Zapato guía

• Collar de llenado automático o diferencial

• Equipo de etapas (si se realizan etapas.)

• Cabeza de cementación y tapones.

• Implementos de casing (centralizadores, rascadores, etc. )

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CASING DE PRODUCCION El casing de producción es el que normalmente se baja último en el pozo. La ubicación (bajado y cementación) de esta cañería es casi siempre el objetivo final del pozo, y el que servirá para producir (y pagar) Los propósitos de esta cañería son:

• Terminar el pozo para ponerlo en producción

• Aislar la zona o zonas productivas de fluidos no deseados.

• Asegurar el control de la presión del pozo.

• Cubrir una intermedia desgastada o dañada por la perforación.

• Soportar las paredes del pozo.

• Servir de anclaje y protección a las herramientas de producción.

• Aislar y proteger las acuíferas superiores de contaminación cuando el pozo sea abandonado.

El casing de producción es asentado al fondo de la zona productiva o al tope de la misma (si se va a seguir con un liner), y esta diseñado para resistir las máximas condiciones de presión y temperatura. La cementación de esta cañería es extremadamente importante a fin de asegurar el confinamiento de las presiones de las formaciones productivas y el pozo. La lechada, los colchones espaciadores y lavadores deben diseñarse a fin de mantener el pozo bajo control permanente durante toda la operación de cementación. La o las lechadas deben ser diseñadas para evitar el deterioro de las mismas con las aguas de formación, prevenir la migración de gas y resistir a largo plazo el efecto de la temperatura. Para lograr todos estos requisitos se emplean los aditivos. El equipamiento de la cañería, generalmente incluye:

• Zapato guía.

• Collares automáticos o de llenado diferencial

• Herramientas de etapas(para cementaciones en etapas)

• Cabeza y tapones.

• Implementos de casing (centralizadores, etc.)

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CEMENTACION DE LINERS Los liners son casings que cuelgan del interior de una cañería preexistente, parcialmente se superponen en su extremidad inferior. Para una buena cementación, es necesario que la superposición u “overlap” sea de 80 a 150 metros. El liner es generalmente la última cañería que se baja en el pozo. Debido a que los liners requieren menos cañería, usan menor cantidad de componentes de boca de pozo y requieren menos tiempo de equipo para su instalación, son una solución atractiva económicamente y técnicamente segura para muchos diseños de pozo. La longitud de los liners puede variar de 30 a 2000 metros o más. La cementación de los liners es una de las operaciones de mayor dificultad asociadas con la perforación y terminación de los pozos. Si un liner no esta bien cementado, la capacidad de producción de un pozo se puede ver seriamente comprometida. Las recomendaciones usuales para la cementación de cañerías, generalmente no son aplicables para los liners. Hay determinadas condiciones tanto técnicas como geométricas en un liner que deben ser tenidas en cuenta, como por ejemplo: • Reducidos espacios anulares, que crean una alta presión de fricción (perdida de

carga) con el consecuente aumento de la presión total durante la circulación y bombeo de la lechada de cemento

• Pequeños volúmenes de cemento, que pueden ocasionar una mala remoción de lodo de perforación

• Normalmente uso de lodos de perforación más pesados

• Mayores temperaturas de fondo

• Tiempo de bajada mayores por aumento de la profundidad.

• Generalmente zonas sobre presurizadas, que pueden presentar problemas de canalización de gas ( gas leakage ) mientras el cemento fragua.

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Clasificación de Liners Los liners pueden ser clasificados en: • De perforación o intermedios. drilling or intermediate liners

• De prolongación inferior (stub)

• liners de enchufe (tie-back)

• liners producción

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Los liners de perforación o intermedios son usados para cubrir o entubar y aislar zonas de perdida de circulación, de presiones anormales, de arcillas hinchables, de mantos salinos, a través de las cuales la perforación debe continuar. Las condiciones de cementación de estos liners casi siempre requieren de diseños especiales de lechada de cemento y un gran cuidado en la planificación de la operación. Los liners de prolongación, (stub liner) es el que se prolonga desde el tope de un liner preexistente pero que no llega a la boca de pozo. Un liner de enchufe o tie-back es que es sellado desde el tope de un liner preexistente y se extiende hacia arriba, llegando a veces a boca de pozo, cubriendo un casing preexistente. Se usa también para reparar zonas corroídas, dañadas por la perforación, perforadas, o para proteger contra sobrepresión o corrosión. El liner de producción, es que se coloca frente a la zona de producción yo inmediatamente sobre la misma, y reemplaza el casing de producción. La cementación de estos liners generalmente es crítica por la buena aislación que se debe obtener en la maniobra de cementación. Este liner debe no solo aislar las zonas productivas, sino también resistir las presiones desarrolladas estimulaciones.

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Equipamiento de los Liners El liner es normalmente armado en la mesa rotary caño por caño, y bajado al pozo con el sondeo conectado a la herramienta fijadora (liner setting tool). Hay herramientas especiales que permiten realizar las maniobras de corrida, fijado o asentamiento y cementación. El equipo abajo descripto es el que se emplea habitualmente.

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• Zapato flotador (Float Shoe). Un zapato flotador que usualmente contiene una válvula para impedir el retorno de cemento o check valve. Es fijada en el extremo inferior del liner. Un collar flotador puede colocarse arriba del zapato flotador para asegurar el no retorno del cemento dentro del liner después del desplazamiento. También puede emplearse un collar de llenado automático. • Collar de Asiento (Landing Collar). Un collar de asiento o niple de asiento (landing collar) es colocado un caño por encima del collar flotador, o dos caños por encima del zapato flotador, para dejar lugar para el barro contaminado por el cemento por el arrastre de los tapónes. El collar flotador provee de una fijación o latch para el tapón limpiador y la retención impide que el tapón sea desplazado hacia arriba y si falla la válvula del zapato o collar sirva de retención. • Centralizadores y Rascadores Debido al pequeño espacio anular y dado que el liner debe estar centralizado, el uso de centralizadores y rascadores es critico y conveniente para tener la mayor remoción de lodo posible. Los centralizadores permiten la reciprocación y rotación del liner. Se usan varios modelos de centralizadores, algunos especiales para diámetros o anulares ajustados. • Colgador del Liner (Liner Hanger) El colgador es la herramienta que permite colgar el tope del liner en la cañería que se bajo y cemento con anterioridad. El colgador tiene mordazas las que haciéndose firmes contra el casing anterior, permite el colgado del liner y soportan su peso. El colgador de liner se ubica en el tope del liner. Los colgadores se clasifican por el método de fijado. Mecánicos que se fijan rotando y/o reciprocando el sondeo. Hidráulicos que son de liberación hidráulica (hydraulic release) o de fijación hidráulica (hydraulic set). Los de liberación hidráulica necesitan un ligero movimiento hacia abajo para el asentado de las mordazas. Las mordazas del asentado hidráulico necesitan una presión diferencial para liberarlas y fijarlas. El colgador debe fijarse entre dos cuplas, en el medio del casing preexistente. Una vez fijado el liner, permanece permanentemente fijado en su lugar hasta la cementación.

• Herramientas de Asiento (Liner-setting Tools) El setting tool o herramienta de asiento permite la conexión entre el liner y el sondeo. Después de cementada la cañería, es sacado del pozo con el sondeo. El setting tool provee de sello de presión entre el sondeo y el anular durante toda la maniobra,

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sostiene el peso del liner y provee de asiento para el tapón espaciador de desplazamiento (liner-wiper plug) • Tapón espaciador (Liner-wiper Plug) El wiper plug es fijado por pines de corte adentro de la herramienta de asiento. Dado que el tapón espaciador (wiper plug) es hueco, permite la circulación de fluidos a través del, y provee de asiento al tapón de bombeo o pump-down plug, también llamado como dardo o dardo de sondeo. • Empaquetadores del liner (Liner Packers) El empaquetador es una pieza del equipo de boca de pozo que consiste en un elemento de sello o goma, un elemento de fijación y un sistema que permite el pasaje de fluidos. Una vez fijado, se bloquea el flujo de los fluidos a través del mismo por el espacio anular. Los empaquetadores de liners o liner packers, pueden ser instalados en el tope de los mismos para sellar el anular entre el liner y el casing. Un empaquetador puede incorporarse a un colgador de liner. Un empaquetador de casing externo (external casing packer) (ECP) puede ser usado en los liners para aislar dos zonas en pozo abierto. Una cementación en etapas de un liner es posible de realizar mediante el uso de empaquetadores de casing externos inflables y collares de cementación operados hidraulicamente. • Dardo o tapón de bombeo. (Pump-down Plug (Dart)) El dardo o tapón debe ser el adecuado para cada tamaño de casing. Se lanza desde la cabeza de cementación en superficie al finalizar el bombeo de la lechada de cemento. Cuando alcanza el tapón espaciador o wiper plug, el dardo o tapón de bombeo, se conecta con el wiper plug, sella el orificio del mismo trabándose en el receptáculo de cierre (Latch) que tiene el wiper. Al no pasar el fluido se levanta presión y se rompen los pines fusibles del Wiper, viajando ambos como una sola unidad hacia abajo empujados por el desplazamiento. Cuando llegan al collar, asientan y quedan fijados al mismo por un sistema de retención que hay en la parte inferior (latch). • Cabeza de Cementación de liner (Liner-cementing Head) La cabeza de Cementación del liner, esta roscada al sondeo. La misma contiene el tapón o pump-down plug, y si fuera necesario la bola de presurización de un eventual colgador hidráulico. Algunas cabezas incorporan un giratorio o crapodina que permite la rotación del liner. • Cementación a presión planificada. (Planned-squeeze Cementing) La cementación planificada es realizada cuando un liner no puede ser realizado en una etapa. Esto es programado cuando las formaciones no pueden resistir la presión hidrostática y la presión de fricción o perdida de carga de una columna de cemento larga. También cuando la cementación primaria ha fallado en sellar el tope del liner con respecto al casing existente. Después del fragüe del cemento, se baja un packer de cementación a presión, fijándolo dos o tres caños por encima del colgador del liner. Se realiza la cementación a presión. Calculando de hacerla sin fracturar la formación.

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Procedimiento de cementación El éxito de una buena cementación de un liner depende en gran medida de una eficiente remoción del lodo de perforación. Debido al pequeño espacio anular, el liner cuesta de ser centralizado, además debido a la presencia de revoque no removido en algunas partes del pozo, la lechada puede no tener la posibilidad de desplazarlo. Con el liner en el fondo de pozo, el lodo debe ser tratado para mejorar la remoción del mismo. Estadísticamente se obtienen mejores resultados si el liner es reciprocado o rotado o ambas cosas a la vez. También debido a los volúmenes reducidos de lechada, es conveniente emplear un mezclador de lechada (batch-mixer). Hay dos técnicas que se usan para cementar un liner, cementación normal y cementación a presión planificada. • Cementación Normal. Regular Cementing El liner es bajado con zapato, collar flotador y landing collar o collar de asiento. Si el liner no esta equipado con un collar de llenado automático, el sondeo debe ser llenado periódicamente durante la bajada. El colgador de liner montado en el tope del mismo, y el peso del liner y el sondeo debe ser medido. Debe circularse por lo menos un volumen de pozo, y la presión de circulación no debe sobrepasar la presión del sistema de fijación hidráulico o del external casing packer (EPC) si lo tuviera. La herramienta es posicionada a la deseada profundidad. La cabeza de cementación se conecta en el tope del sondeo, con el tapón o dardo en su alojamiento. La cabeza de cementación es preferible que quede entre 1,5 a 2 metros sobre el piso de maniobra. La línea de cementación conectada y testada. Las mordazas se liberan. El peso de toda la sarta es medido y registrado nuevamente. El próximo paso es establecer circulación, desplazando por lo menos un volumen de liner más el volumen del sondeo, con barro tratado. Dependiendo de los diferentes tipos de herramientas y modelos, hay diferentes procedimientos. Debe de interiorizarse que tipo de herramienta y que recomendación operativa hace el fabricante. Generalmente las principales etapas son:

1. Fijar el colgador en el casing.

2. Levante levemente la herramienta y verifique que el sondeo esta liberado del liner. El peso en el aparejo debe ser el peso del sondeo. La diferencia de peso con la medida anterior debe ser el peso del liner. (tenga en cuenta la flotabilidad de acuerdo a la densidad del lodo) El sistema de sello (seal assembly) permite esta operación sin perder el la hermeticidad entre el liner y el sondeo. Esta operación debe realizarse para asegurar que el sondeo y el liner puedan librarse después de la operación de cementación.

3. Bombee el preflujo por el sondeo. (No hay tapón inferior bombeado adelante del reflujo por el sondeo).

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4. Mezcle y bombee la lechada de cemento al sondeo.

5. Lance el dardo o pump-down plug. (Asegúrese que salió de la cabeza de cementación, verificando el indicador).

6. Bombee el desplazamiento. (La presión y el peso deben ser cuidadosamente registrados).

7. Cuando el dardo o pump-down plug topa el tapón de desplazamiento o wiper plug, la presión en boca registrara un incremento de presión.

8. Aplique presión para romper los pines de corte, y la presión disminuirá restableciéndose la circulación, desplazando los dos tapones juntos.

9. Cuando los dos tapones topan el collar flotador, o el collar de asiento (landing collar), el desplazamiento ha terminado.

10. Cuando la presión aumenta, el bombeo debe detenerse, y la presión mantenida por lo menos por 10 minutos.

11. Ventee la presión, lentamente al principio y más rápidamente, para ayudar al cierre de los elementos de flotación.

12. Verifique que no hay retorno de cemento al interior del liner.

13. Si se usa un colgador del tipo empaquetador (packer-type liner hanger), debe asentar el empaquetador en este momento.

14. Saque el setting tool del colgador y circule por reversa cualquier exceso de lechada.

15. Si no hay retorno, saque el setting tool del colgador y levante 4 o 5 metros.

16. Circule por reversa y verifique el retorno frecuentemente. Generalmente se programa de 50 a 100 metros lineales de exceso de cemento por encima del colgador para asegurar que cemento no contaminado queda en todo el espacio anular. Esto debe reversarse lo más rápido posible después de haber desplazado la lechada.

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TAPONES DE CEMENTACION Los tapones de cementación son separadores o barreras semirígidas que se usan para: • Separar la lechada de cemento del lodo de perforación

• Barrer o limpiar el casing

• Indicar cuando el desplazamiento de la lechada de cemento dentro de la cañería se ha completado.

Hay tapones de varias clases, los que están construidos con elastómeros moldeados, reperforables, con cuerpo de aluminio o plástico. Tapón inferior El tapón inferior o tapón de fondo, precede a la lechada de cemento y tiene que dejar pasar la misma una vez que hace tope contra el collar flotador o diferencial. Deben tener un pasaje de un diámetro similar al del interior del collar para dejar pasar la lechada sin restricciones. La parte superior tiene un diafragma el cual se rompe con la presión de bomba, generalmente entre 200 a 400 psi.

Tapón Superior El tapón superior se usan algunas veces solos, sin la combinación del tapón inferior. El tapón superior esta diseñado para aguantar las presiones de un asentado abrupto sobre el collar. Cuando se usan los dos tapones, inferior y superior, en una cementación, siempre se deben chequear los tapones, marcarlos para no invertir el orden de colocación de los mismos en la cabeza o al largarlos. La carga en la cabeza y la largada de los tapones siempre debe ser supervisada por el encargado de la operación.

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Tapón Fusible Los tapones fusibles han sido diseñados para darle al operador la posibilidad de identificar visualmente cuando el tapón superior llega al fondo y darle también la posibilidad de aumentando la presión romper un fusible por medio de presión en un tapón fusible que funciona como tapón superior. Los tapones vienen con un disco de ruptura controlada, que puede lograr un 100% de seguridad en la ruptura por presión dentro de un estándar de ±10% de la presión marcada.

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Algunas de las ventajas de los tapones fusibles son: • Dar una indicación visual positiva cuando el tapón fusible es lanzado.

• Disminuir la posibilidad de altas presiones cuando el tapón alcanza el collar, evitando la sobrepresión en el casing.

• Eliminar los efectos de una cementación defectuosa por un lanzamiento prematuro del tapón.

• Permitir flexibilidad en la operación cuando se produce un puenteo o perdida de circulación durante el bombeo.

• Disminución considerable del tiempo de reperforación por carencia de un cuerpo macizo.

LANZAMIENTO DE TAPONES. Identificación de los tapones: -El tapón inferior tiene un diafragma flexible. -El tapón superior tiene un núcleo sólido. Cabeza de cementación con capacidad doble Luego de colocar la cabeza de cementación y los tapones, proceder del siguiente modo:

• Abrir la válvula inferior del manifold. • Bombear los colchones al pozo. • Una vez que es bombeado el volúmen de colchones, detener la bomba

triplex. • Abrir la válvula media. • Quitar el pin de lanzamiento inferior. • Cerrar la válvula inferior. • Desplazar el tapón inferior con la lechada removedora,o la principal,

según programa, . • Una vez bombeadas las lechadas de cemento, • Quitar pin de lanzamiento superior • abrir válvula superior • cerrar válvula media • bombear desplazamiento empujando hacia el collar el tapon superior • Asentar el tapón superior.

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CABEZAS DE CEMENTACION La cabeza de cementación es el accesorio que se coloca al tope del casing y que contiene los tapones y a través de un manifold de circulación permite bombear el cemento desde la unidad de bombeo al pozo.

Las cabezas de cementación pueden contener uno, dos y tres tapones. Para una mayor facilidad y más segura operación, es conveniente que la cabeza quede lo mas cerca del piso de maniobra como sea posible. Generalmente se usan cabezas dobles. Cuando el tapón inferior asienta en el collar, la presión de bombeo aumenta, y la presión diferencial entre la parte superior e inferior del tapón inferior, rompe el diafragma del tapón, permitiendo la circulación de la lechada y su desplazamiento al anular. Una vez que el volumen de lechada ha sido bombeado, el pin de retención del tapón superior se retrae y el tapón es bombeado por el fluido de desplazamiento hasta que asienta sobre el tapón inferior. El tapón sirve como separador de la lechada y el lodo de desplazamiento, sirviendo además como limpiador del cemento que pudiera quedar en las paredes de la cañería. Si esta programado reciprocar la cañería deben tomarse los recaudos del caso. Líneas y giratorios formen un conjunto que permita la amplitud necesaria para la reciprocación con seguridad.

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Después de cada trabajo deben chequearse y mantener las válvulas del manifold y el correcto funcionamiento de los pines de liberación de los tapones, así como los mecanismos de indicación de pasaje de los tapones. Cuando un tapón superior entrampa presión en su receptáculo, cuando disminuya la presión en la parte inferior de la cabeza, puede hacer fuerza sobre el pin de retención doblándolo e impidiendo su accionar, dependiendo esto del tipo y modelo de cabeza. Después de cada trabajo realizar una inspección de mantenimiento detallada de la cabeza y todas sus partes.

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CEMENTACIONES CORRECTIVAS Cementaciones correctivas o cementaciones secundarias son los trabajos de cementación realizados para mejorar o alterar las cementaciones primarias. El propósito general es reparar fallas de cementaciones primarias. Zonas no cubiertas por cementaciones primarias, sellar zonas no cubiertas. Se las clasifica en dos grandes grupos: • Cementaciones a presión.

• Tapones

CEMENTACIÓN A PRESIÓN. La cementación a presión (squeeze), es el proceso de aplicar presión a una lechada de cemento para tapar un punzado, creando un sello entre la formación y el casing, reparar cañerías, etc. Las cementaciones a presión se emplean en ♦ Controlar la relación Gas/ Petróleo. ♦ Controlar la relación Agua / Petróleo. ♦ Reparar cañerías agujereadas. ♦ Sellar zonas de perdida o baja presión ♦ Corregir cementaciones primarias defectuosas. ♦ Prevenir migración de fluidos ♦ Sellar tope de liner. Los espesores productivos que son areniscas, están constituidos por granos de arena, de un tamaño que generalmente oscila entre 0,1 a 0,4 mm. El cemento tiene

un tamaño que va de 0,007mm a 0,1mm. El cemento no invade, no penetra profundamente en una arenisca normal, de grano fino, como lo son la mayoría de las areniscas de la Argentina. La lechada de cemento, al aplicar presión en la misma y forzarla contra la formación, la misma se deshidrata, siendo uno de los requisitos necesarios el bajo filtrado de la misma, recomendándose un filtrado por debajo de los 50ml/30 min.

800 mL/30min

150 mL/30min

50 mL/30min

15 mL/30min

Nodes

6 inch casing

Fluid loss( P= 6900 kPa)

Ver figura de la izquierda. Cuando se realiza una cementación a presión, el cemento se aloja en el túnel del punzado, obturando el mismo.

En una cementación a presión, no es aconsejable el fracturar la formación.

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Una formación o espesor permeable, se fractura cuando la presión hidrostática desarrollada frente al mismo excede la resistencia mecánica del mismo. Esta presión esta relacionada con la profundidad de la capa. En la mayoría de las zonas las formaciones se fracturan cuando la presión supera los 0,75 a 0,8 psi / pie, o 0.1734 a 0.1850 kg/cm2 / metro. Durante una cementación a presión no se debe fracturar la formación, pues el cemento llenara las “alas” de la fractura y no llenará todos los punzados que deseamos obturar. Dos condiciones deben ser observadas cuando se hace una cementación a presión si queremos tener una posibilidad de hacer un trabajo correcto: • Tener todos los punzados limpios, sin revoque o suciedad. • No exceder la presión de fractura de la formación. La primera se puede lograr limpiando los punzados con ácido, en donde colocando ácido frente a los punzados presurizándolo a una presión inferior a la de fractura, puede limpiar la suciedad (restos de inyección, del cono de carga, o suciedad del agua de terminación).

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Técnicas de ubicación del cemento. Dado que la lechada de cemento es presurizada en el lugar que tiene que sellar, un factor de importancia a tener en cuenta es la Presión de Tratamiento de Fondo (bottom-hole treating pressure (BHTP). Hay dos clasificaciones de cementaciones a presión: • Baja Presión, en donde la formación no es fracturada. La presión de fondo esta

por debajo de la presión de fractura de la formación.

• Alta presión, en donde la presión de fondo esta por encima de la presión de fractura.

Dentro de esas clases hay a su vez dos técnicas operativas básicas: • Bradenhead o Presurización de la lechada

• Cementación con Herramienta.

Y dos métodos de bombeo:

• Bombeo continuo

• Hesitación o bombeo discontinuo

Cementación de baja Presión. El Objetivo de la cementación a baja presión es llenar las aberturas de los punzados o “túneles” con cemento. La Cementación de Baja presión emplea una pequeña cantidad de lechada de pérdida de fluido controlado para realizar su objetivo. La lechada no es bombeada a la formación. La baja perdida de filtrado de la lechada reduce la deshidratación del cemento y disminuye el “puenteo” o taponamiento de una masa de lechada deshidratada, tapando el casing en la zona de los punzados. En las Cementaciones de Baja Presión, las perforaciones o punzados y canales, deben estar limpios o libres de lodo deshidratado o suciedad. En los pozos en producción, generalmente estos están limpios, mientras que en los pozos nuevos o recién terminados puede ser necesaria una limpieza previa. Cuando se emplea una lechada no correctamente diseñada, se puede producir una excesiva deshidratación de la lechada, con el consecuente puenteo u obstrucción del casing frente a los punzados. Si esto ocurre, el exceso de cemento debe ser reperforado. Si la lechada ha sido correctamente diseñada, el exceso de cemento puede ser reversado por circulación con la sarta de trabajo. Generalmente el trabajo se realiza de acuerdo a las siguientes etapas:

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1. Iniciar la inyección y determinar la presión de inyección de fondo de pozo.

2. Circular la lechada hasta la profundidad deseada en el casing..

3. Aplicar la presión diseñada para el trabajo.

4. Disminuir la presión de boca, cuando la misma va aumentado

5. Lentamente incrementar la presión de fondo en etapas. Cuando la presión se mantiene por cerca de 20-30 minutos, pare el desplazamiento y verifique que se mantiene la presión. No exceda la presión de fractura de la formación..

6. Reverse el exceso de lechada, retire el sondeo..

La cementación de baja presión, requiere una pequeña cantidad de cemento y tiene un alto porcentaje de éxito.

Cementación a alta presión High-pressure Squeeze Cementación a alta presión es el método usado cuando las formaciones son impermeables, fisuradas, o hay lodo de perforación en el pozo. La ubicación de la lechada se completa presurizando la misma dentro de la formación a una presión alta, superior a la de fractura de la formación. Se ubica la lechada en el lugar deseado y se aplica presión. La lechada desplaza el lodo de perforación o fluido de terminación (generalmente no filtrado), a la fractura generada y permite que la lechada llene dicha fractura, llenando los espacios que se querían obturar con cemento. Durante la operación la ubicación, orientación y el tamaño de la fractura creada no puede ser controlada. Se ha visto que se obtienen mejores resultados si enfrente de la lechada, se bombea agua o un ácido débil, terminando el trabajo dejando lechada frente a la zona que se obturó.

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Técnica Bradenhead o de Tapón Balanceado Esta técnica es empleada en cementaciones de formaciones de baja presión. En la técnica de cementación a presión por tapón balanceado, conocida como Brandenhead, la lechada es bombeada a través del tubing o sondeo, desplazando el fluido del pozo por el anular. La operación puede realizarse de la siguiente manera:

1. Bajar la sarta de trabajo hasta el fondo de la zona a ser cementada.

2. Bombear la lechada al pozo, seguida de un volumen de desplazamiento calculado, ubicándola como tapón balanceado frente al intervalo requerido.

3. Levante la sarta de trabajo hasta el tope de la lechada.

4. Cerrar la BOP sobre la sarta de trabajo, cerrado el flujo del anular.

5. Aplicar presión a la sarta de trabajo para forzar la deshidratación del cemento contra la formación..

6. Abrir la BOP, bajar la sarta de trabajo por tramos.

7. Sacar la lechada remanente por circulación reversa, o por reperforado una vez que el cemento fraguo.

La presión de la cementación esta limitada por la cabeza de cementación, o por la resistencia a la presión interna del casing. Debe consultarse con el dueño del pozo la presión máxima permitida.

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Cementación a presión con herramientas. Las herramientas para cementar a presión son empleadas para aislar el casing y la boca de pozo de la alta presión levantada eventualmente durante el trabajo. La técnica puede ser dividida en dos métodos: • Packer recuperable • Tapón reperforable. Packer Recuperable. Este método permite la ubicación razonablemente exacta de la lechada de cemento en una zona del casing. Además permite la repetición de la maniobra varias veces en un solo viaje en el pozo. Los packers permiten la circulación tanto cuando están corriendo como cuando están asentados. La herramienta puede limpiar el exceso de lechada de cemento, reversando el mismo. También se pueden correr con un tapón puente recuperable. La función del tapón puente recuperable es aislar la presión del trabajo a una zona determinada del casing. El tapón se recupera una vez que el exceso de cemento ha sido reversado cuando era bombeable o reperforado si fraguo. Para dejar la cabeza

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de pesca limpia, el mecanismo se protege con dos o tres sacos de arena de fractura colocados encima del tapón, antes de realizar el trabajo y una vez comprobada la hermeticidad de las herramientas. La ubicación del packer deber cuidadosamente planeada, pues si se fija muy arriba de los punzados a ser cementados, volúmenes considerables deberán ser bombeados y el cemento se puede canalizar y contaminar.

Contaminación de lechada de cemento

No debe asentarse el packer entre dos secciones de un tramo perforado. El cemento puede circular por detrás de los punzados y asentarse arriba del packer creando una molesta situación de inestabilidad laboral.

Un packer asentado muy cerca del punzado corre el riesgo de quedar apresado si la presión aplicada deforma el casing. Usualmente se recomienda fijar el packer entre 5 a 8 metros arriba del tope de las perforaciones si el cemento es bueno. Es aconsejable testera el anular y mantener una presión en el anular por encima del packer. El control de esta presión, ayuda a determinar por perdidas en el packer, sarta de trabajo o casing. Si se usa cola o extensión por debajo del packer, la misma debe ubicarse por arriba de los punzados, entre 5 a 8 metros, reversando por la punta de la misma el exceso de lechada de cemento, antes de circular por la tijera de circulación.

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Tapón Reperforable. Los tapones reperforables (drillable packers) son usados para aislar las perforaciones inferiores a ser cementadas de las superiores, o cuando zonas inferiores van a ser abandonadas. Los tapones reperforables previenen el flujo reverso, pues tienen una válvula apropiada (back-pressure o sliding valve). Los Tapones Reperforables, pueden ser fijados cerca del tope de los punzados, 3 a 5 metros, y el fluido de la cámara es bombeado a las perforaciones. Estos tapones se pueden fijar mecánicamente, hidraulicamente o a cable

Tapón Reperforable o Drillable Cement Retainer

Método de Hesitación o bombeo discontinuo. El método de Hesitación o bombeo discontinuo, permite que durante unos intervalos de tiempo el cemento desarrolle un revoque contra la formación. Un desarrollo o formación de revoque de cemento implica una perdida de un pequeño volumen en la superficie. Cuando se para el bombeo, se va observando una caída de presión cada vez menor entre etapas. (Ver figura.), Cuando la presión se mantiene constante una vez parado el bombeo, la cementación ha sellado la zona deseada.

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0

2800

5600

8400

Surfacepressure kPa

11200

14000

20

A = Slurry mix - water leaks off.B = No slurry mix - water filtrates; the squeeze is completed.C = Pressure is bled.D = Final pressure test.

40 60 80

Time (min)

100 120 140

DCBA

Presión en boca vs. Tiempo en una Hesitación. Los volúmenes de lechada necesaria para realizar un trabajo hesitando, son bajos. Los periodos de observación de presión en la hesitación, van de 5 a 15 minutos, dependiendo de la formación. A mayor permeabilidad (mas de 10 md.) tiempos más cortos. COLCHONES, ESPACIADORAS Y LECHADAS REMOVEDORAS.

Un colchón o pre-flush es el fluido usado para limpiar el fluido de perforación y el revoque de las paredes del pozo antes que la lechada de cemento sea bombeada al pozo. Esta limpieza es necesaria porque el lodo no es eficientemente removido del pozo por las lechadas. El agua es un fluido que emplea frecuentemente, pero se aconseja adicionarle productos químicos, conteniendo varios aditivos, como un dispersante y un surfactante, para mejorar la limpieza Espaciadores o Spacers son colchones que están especialmente diseñados para separar fluidos no compatibles entre sí. Los Espaciadores o Spacers deben ser diseñados física y químicamente para que sean ellos compatibles con los fluidos que debe separar.

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Una lechada removedora (scavenger slurry) es una lechada de cemento de menor densidad que la lechada principal, dispersa, que entra en turbulencia fácilmente cuando es bombeada. La lechada removedora es más efectiva cuando su densidad es intermedia entre el lodo y la lechada principal. Las lechadas removedoras son a veces incompatibles con el lodo, por lo que un separador o espaciador debe ser empleado.

Función de los Colchones. Los colchones deben remover el lodo y revoque del pozo, para obtener una buena cementación primaria. La incorporación de aditivos no siempre permite a la lechada principal entrar en flujo turbulento en los caudales de desplazamiento, por lo que los colchones cumplen la función adicional de remover por el tipo de flujo (turbulento) el lodo de perforación. Algunos lodos bentoníticos o también los de emulsiones inversas, forman contaminaciones o mezclas con la lechada que gelifican o “forman grumos” y separan fases, incrementado la viscosidad de estas mezclas no deseadas.

Volumen de Colchones Algunos estudios y la practica demuestran que una buena remoción de lodo se obtiene con tiempos altos de contacto. Tiempo de contacto se define como el tiempo durante el cual un fluido en flujo turbulento esta en contacto con las paredes del pozo. Generalmente se aconseja el emplear 150 a 300 metros o de siete a diez minutos de tiempo de contacto. Debe tenerse en cuenta que la altura de los colchones y su densidad deben siempre controlar la presión de las formaciones en todo momento.

Tipos de Colchones o preflujos Se clasifican 5 tipos de colchones o preflujos.

1. De baja viscosidad, baja densidad. Estos colchones son de agua tratada o agua de formación aditivada. El agua entra fácilmente en turbulencia, pero sin tratar puede dañar la formación productiva o hinchar las arcillas. .

Un colchón de baja viscosidad, dispersante del lodo es agua tratada con SAPP o pirofosfato ácido de sodio, lignitos con surfactante. A temperaturas de fondo superiores a 65 ºC el SAPP puede tener comportamiento errático con la lechada de cemento, por esa razón se usan sales de lignito.

2. Espaciadores desemulsionantes mojables por agua (Aniónicos). Estos espaciadores son empleados para invertir la mojabilidad y romper emulsiones cuando se usan sistemas de lodos invertidos.

3. Espaciadores densificados, flujo tapón. Son estos sistemas gelificados, densificados generalmente con baritina. Este tipo de espaciadores se usan en formaciones cuando son recomendables

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4. cortos tiempos de contacto, y no es deseable el flujo turbulento por ser las formaciones poco consolidadas.

5. Lechadas removedoras. Preparadas con lechadas con un % de agua mayor que el recomendado por API, o con adición de bentonita pero con una baja viscosidad. El propósito principal es que entren en turbulencia con mayor facilidad que la lechada principal y tengan un cierto poder erosivo sobre el revoque. Al erosionar el revoque del pozo, se contaminan y evitan así la contaminación de la principal.

Espaciadores selladores u obturantes. Estos espaciadores se diseñan para prevenir la perdida de lechada en zonas “débiles o de perdida”. Los hay de varios tipos, y algunos gelifican en contacto con aguas de formación, o tienen incorporados material obturante o tienen características tixotrópicas.

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CEMENTACION DE TAPONES Prácticamente en todo pozo se realizan en alguna etapa de la vida del mismo tapones de cemento. El éxito de esta operación depende mantener la lechada de cemento sin contaminar con los fluidos del pozo. Para evitar la contaminación de la lechada se debe evitar el movimiento de fluidos debido a presiones hidrostática distintas entre el interior de la sarta de trabajo (tubing o sondeo) y el espacio anular. A esto se lo llama balancear el tapón. El éxito de una cementación de tapones depende del correcto balanceo del mismo.

El incorrecto balanceo del mismo (los volúmenes mal calculados, por lo tanto las presiones no están igualadas), ocasiona la contaminación del cemento con el fluido de desplazamiento o con el lodo de perforación. Una pequeña contaminación del cemento con estos fluidos ( 5%) ocasiona la perdida de resistencia a la compresión del cemento ya fraguado de mas de la mitad. La calidad, el oficio del operador, se ve en la realización de un tapón de fondo.

Los cálculos son sencillos.

1. Se calcula el volumen del tapón sin la cañería en el pozo:

Volumen de cemento = altura del tapón x capacidad del pozo)

Vol. Cem. (lts.) = H tapón (m) x Capac. Pozo (lts/m)

2. Se calcula la altura del tapón con la cañería en el pozo.

tubular)del capacidadanular del (capacidadcalculado cemento de Vol.adentro cañería lacon cemento de Altura

+=

Sondeo Capac. Anular Capac.

(lts.) Cem Vol (m) sondeocon H+

=

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3. Si se ha bombeado un fluido separador de volumen conocido, multiplicarlo por la capacidad del sondeo y dividirlo por la capacidad del anular, eso dará el volumen del fluido separador a bombear después del cemento.

Anular Capac. / sondeo Capac x(colch. Vol detrásColch Vol =

4. Hallar la altura del fluido separador en el sondeo. De allí calcular el fluido de desplazamiento a boca de pozo y sumar la cañería de superficie. 5. Levantar el tubular al tope del fluido de desplazamiento y desplazar por inversa. Nota: En Field Eng. Handbook, recomienda cortar el desplazamiento, según la profundidad, 1 a 2 barriles antes de finalizar, para facilitar el balanceo del tapón y retirar la tubería seca. Algunas operadoras internacionales, tienen como norma el realizar un tapón viscoso de fondo para evitar la segregación gravitacional de parte de la lechada del tapón.

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Remoción de Lodo Un desplazamiento incompleto o parcial de los fluidos del pozo durante la cementación es una de las causas más comunes de falla de una cementación primaria. La causa más común es la tixotropía del lodo. Tixotropía es la propiedad que tiene el lodo de comportarse como liquido cuando fluye y como un semisólido o gelificado cuando esta quieto o se mueve lentamente, como por ejemplo durante el perfilaje. Esta propiedad hace que el lodo tenga una resistencia al flujo cuando esta o estuvo quieto. El resultado son “bolsones” de lodo no circulables, y en canales llenos de lodo remanentes en la pasta de cemento, resultado de un desplazamiento incompleto. Aun con un buen desplazamiento pueden quedar remanentes de lodo inmóvil en cavernas o irregularidades del pozo. El éxito de una buena cementación primaria, dependerá de un buen acondicionamiento del pozo, una buena remoción del lodo de perforación. Well preparation Acondicionamiento del lodo. El fluido del pozo debe ser acondicionado. (algunas de sus propiedades modificadas), antes de bajar el casing y antes de cementar. Es aconsejable: • Bajar la densidad al mínimo posible compatible con la seguridad

• Reducir su gelificación

• Reducir su yield stress

• Reducir la Viscosidad Plástica La Circulación del lodo (dos volúmenes de pozo recomendable) es necesaria para:

• Limpiar el pozo de cuttings y recortes

• Asegurar la desgasificación de la columna

• Homogeneizar la columna de lodo

• Reducir sus propiedades tixotrópicas.

• Remover residuos o “bolsones” de lodo no móvil. Se recomienda un mínimo de circulación de dos volúmenes de pozo

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Realización de un caliper de fluido La determinación del volumen de fluido móvil se puede realizar empleando un volumen de fluido marcador.

1. Bombear un volumen conocido de marcador. (agua marcada, pintura, gel coloreado viscoso.

2. Medir el volumen de desplazamiento necesario para circular el marcador hasta la superficie.

Comparar el volumen de circulación con el volumen de pozo para determinar el porcentaje de fluido de pozo que circula efectivamente (lodo móvil o circulable).

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EQUIPOS PARA TRANSPORTE Y ALMACENAJE DE CEMENTO Se utilizan dos tipos de sistemas presurizados de transporte y almacenaje de cemento, el más común es el compuesto por silos verticales, empleado en plantas y transportes. El otro esta constituido por silos horizontales. Los sistemas con silos horizontales se emplean fundamentalmente en operaciones costa afuera. En el sistema de transporte con silos verticales se utilizan dos o más de ellos montados en un semirremolque o directamente sobre un chasis. En todos los casos se utiliza presión de aire para el movimiento del cemento. Para la compresión del aire pueden ser utilizados los clásicos compresores con pistones y válvulas, o el compresor rotativo designado comúnmente soplante. Es importante considerar la calidad del aire en base a su contenido de humedad. Desde este punto de vista el aire debe ser lo más seco posible pues es soplado a los silos a través de dispositivos (aireadores) cubiertos con una tela de algodón o de fibra sintética con orificios muy pequeños o con un conjunto de tubos recubiertos por goma denominado “araña”. Estos orificios se tapan fácilmente cuando la humedad del aire se pone en contacto con el cemento.

Al pasar el aire a través del compresor, por efecto de la compresión se calienta 20- 70 ºC por arriba de la temperatura ambiente, situación que dificulta la separación de la humedad contenida. Teóricamente es posible la eliminación del agua contenida en el aire, pero prácticamente no es fácil conseguirlo en forma económica y operativa.

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El aire al comprimirse se calienta y al expandirse se enfría. El aire se calienta en el compresor y la humedad queda en el aire, y se expande cuando en el bulk el aire pasa de las cañerías al tanque por el soplador, que puede tener forma de araña o de rectángulo de lona. En el soplador, al expandirse se enfría y se condensa la humedad. Esa humedad al acumularse con un determinado número de operaciones y tiempo, se mezcla con el cemento y forma “piedritas” de cemento fraguado.

Esquema simplificado de una planta Esquema de un silo mezclador La operativa de un transporte de cemento consiste en cargar el cemento ya mezclado con los aditivos de la planta, limpiar las líneas, transportarlo al pozo. La mezcla de aditivos en la planta se hace agregando los aditivos fraccionados en el silo balanza, colocando los mismos en etapas para lograr una mezcla homogénea, cosa que confirma el laboratorio antes de enviar al pozo. Generalmente se mezcla por tercios la capacidad de la balanza, y se lo da “tres vueltas”. De la Planta a Bulk, se retorna a un silo de planta y nuevamente se lo carga en el Bulk.

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Presurizar y airear el cemento y descargarlo al sistema de mezcla de la lechada de cemento. Cargando cemento de la planta. Por la línea de carga se envía el cemento con el aire comprimido al silo, y el aire se ventea por la cañería correspondiente, al filtro o separador de polvo.

Una vez cargado el cemento, se debe purgar o limpiar la línea de carga, soplando aire para arrastrar todo el cemento que pudiera haber en las mangueras y cañerías.

En locación se debe airear (fluidificar) el cemento, para lo cual se le inyecta aire por la línea correspondiente. Cada bulk tiene su sistema de presurización, lo que se hace por el fondo, ya sea con el sistema de Pad o lonas, o con el sistema de arañas, de 6 a 8 boquillas protegidas por una goma, similar al sistema de la válvula de una bicicleta.

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Una vez alcanzada la presión de operación, se mantiene la misma en los silos, aguardando la orden del Supervisor de comenzar a enviar cemento al bombeador. Esto debe hacerse en el orden correspondiente. Si el cemento no esta bien aireado, no se descarga adecuadamente por el talud del fondo, y queda un resto de cemento. El método para movilizar esa cantidad de cemento al fondo es golpeando las paredes del silo con un martillo o maza de goma.

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“NUNCA DEBEN ABRIRSE LOS SILOS CON PRESIÓN”. En la parte superior de los mismos hay una válvula de ¼ de vuelta para purgar totalmente el aire. No debe haber ni 1 psi de diferencial con la atmósfera. Al quitar los seguros de la tapa pasahombre (manhole), la misma salta con violencia. Mas de un accidente fatal se ha producido por esto. Toda unidad requiere de un mantenimiento y cuidado. Como operador de San Antonio Ud. es responsable de: 1. Inspección de la unidad antes de realizar el trabajo Inspeccionar tractor y trailer

Inspeccionar y probar el compresor.

Inspeccionar manómetros. Las válvulas, verificar las manijas de las válvulas.

Verificar que el Surge Tank este completamente limpio. Soplar para limpiar silos.

2. Cargar el bulk en la planta de cemento Posicionar el bulk en la planta

Preparar el silo frontal para cargar

Cargar el silo frontal

Preparar el silo trasero

Cargar el silo trasero

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3. Antes de salir para la locación Completar el chequeo final

Chequear los elementos de seguridad

Completar el chequeo con el despachador

4. Viaje a la locación En caravana siguiendo las normas establecidas en la base, respetando los puntos

de chequeo, sin adelantarse y observando y manteniendo la distancia y orden entre

unidades.

5. En la locación y antes de descargar cemento Ayudar a las tareas designadas.

Posicionar el bulk.

Armar líneas de descarga.

Airear el cemento.

6. Descargar el cemento Realizar la descarga del cemento a la velocidad pedida y en el orden debido

7. Después de la descarga del cemento Realizar todas las operaciones de limpieza y desarmado del equipo.

Ayudar a las tareas encomendadas por el supervisor.

8. Regreso a la base En caravana siguiendo las normas establecidas en la locación, respetando los

puntos de chequeo, sin adelantarse y observando y manteniendo la distancia y

orden entre unidades.

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9. Inspección después del trabajo Todos los sistemas auxiliares, líneas neumáticas y de transmisión. Verificación de las válvulas de retorno, válvulas mariposa y válvulas del sistema de aire. Descargar a silos para residuos o recuperación en Planta de Cemento para asegurar la limpieza de los trompos de bulk. 10. Reportes del trabajo

11.Inspección de la unidad antes de realizar el trabajo El éxito de la operación de cementación depende que las unidades estén bien

mantenidas y que no solo puedan

• transportar el cemento de la base a la locación por caminos no

siempre en buen estado, sino que también

• pueda descargar el cemento a la rata (caudal) pedido en el orden

indicado.

Inspeccionar tractor y trailer Revisión de los niveles de combustible de todos los tanques de la unidad. Si

no están llenos deberá de llenarlos antes de ir a la locación. No debe arrancar la

unidad sin antes purgar los tanques de combustible. El agua que junta el fondo

del tanque, generalmente se debe a la humedad del aire, que al entrar en el

tanque a medida que este se llena, comienza a condensar esta humedad en las

paredes, y se escurre al fondo.

Si el compresor tiene un tanque de combustible, debe verificar el nivel dos veces,

una antes de salir de la base, y otra en la locación antes de arrancar el mismo.

Si en medio de la operación se queda sin aire, no podrá soplar cemento a la

velocidad debida y la calidad de la cementación se vera seriamente comprometida.

Puede conectar aire auxiliar de otro compresor, o en caso de contar con 2 bulk o

más para realizar el trabajo, tener preparadas las conexiones o mangueras para el

caso de una emergencia por insuficiente caudal de aire. Consulte con su Supervisor.

Revisión de los niveles de aceite del motor, agua del radiador, niveles de fluidos

de caja.

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Revisión del compresor.

Revisión de niveles:

• Lubricantes

• Sistemas hidráulicos

• Fluido de frenos

• Refrigerante

• Electrolito de los acumuladores Es una tarea de rutina, antes de arrancar la unidad. Una vez arrancada, verificar nivel de caja.

Líquidos hidráulicos de frenos, dirección, y todo otro nivel que sea necesario chequear. (Ej.: PTO si lo tuviere.) Revisión de las correas de ventilador y toda otra correa.

Las correas del ventilador del

motor y las del compresor deben

revisarse antes de salir para cada

trabajo. Recuerde si tiene que

cambiar una correa de un juego,

DEBERA cambiar todas.

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Cuidados de las correas Las correas del ventilador o de cualquier otro sistema de transmisión de potencia,

no deben presentar desgaste, “pelos” o desfleques y estar tensadas. ½” a 1” de

flexión con 20 lb de empuje. Esto es el empuje normal con el pulgar en el medio de

la correa. Recuerde que cuando una correa se rompe, debe cambiar todas las de

ese juego.

Por ejemplo, si se rompe una correa de las 3 que muestra la foto superior, se deben

cambiar las dos que quedaron.

Esto es porque las correas nuevas no tienen el grado de estiramiento de las cuerdas

que forman la correa, como lo tendrán las correas viejas, de manera que cuando

coloque una correa nueva, esta estará sobretensada y las restantes una tensión

menor que lo normal, con lo cual las correas viejas, mas estiradas y con menor

tensión se calentaran por no calzar en la “V” de la polea con la tensión necesaria.

Resumiendo.

CUANDO SE ROMPE UNA CORREA DE UN JUEGO DE DOS O MÁS, CAMBIE TODAS LAS DEL JUEGO.

El sistema de transmisión de potencia del motor al compresor en muchos equipos es

por medio de correas. Revíselas. Verifique el montaje de la protección de las correas

del compresor.

Encendido de la unidad. Revisión de los manómetros de presión de aceite del

motor de la unidad y los indicadores del tablero.

Mientras la unidad se calienta,

Revisión de los Neumáticos (cubiertas), no solo las presiones, sino también

de las profundidades del dibujo de las cubiertas y su desgaste.

Marcas, cortaduras desgastes desparejos notificarlo al supervisor verbalmente y

por escrito en el reporte correspondiente (Pos job del trabajo

anterior y en observaciones del reporte de salida), Las unidades de la empresa

poseen cubiertas o neumáticos diseñados específicamente para el trabajo que

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CURSO DE CEMENTACIÓN BÁSICA 60 de 85

van a desempeñar. Los modelos de neumáticos o cubiertas, se diseñan para las

condiciones de terreno y zona en donde van a operar.

Infórmese de la presión correcta de inflado. Anótela en un lugar visible en su

unidad, si es que no esta ya anotada.

Al rodar todos los neumáticos o cubiertas, toman una temperatura de trabajo

que es normal y que esta en función de la zona. Esta temperatura hace que la presión aumente. NO DRENE ESTA PRESION. NO VENTEE LAS CUBIERTAS. NO DESINFLE LOS NEUMATICOS. Tenga siempre presente que un desgaste desparejo en el neumático es:

• Un síntoma de mala alineación.

• presión fuera de especificación (alta o baja)

• mazas con juego excesivo

• ejes torcidos

• duales de medidas diferentes.

• baja o ninguna rotación

• frenos desparejos.

Si nota que el vehículo tira hacia los lados, vibra o zapatea, debe enseguida

detener la marcha, estacionando en lugar seguro la unidad, e inspeccionar los

neumáticos o cubiertas midiendo la presión y tomando la temperatura,

examinando si no hay sobrecalentamiento de las partes de rodamiento

(cubierta, masa, eje, zona de rodamiento, etc.).

Una detección de falla a tiempo, ahorra muchos disgustos.

Recuerde que el neumático de auxilio, tiene que estar inflado a la

presión correcta, pues de no ser así

no sirve para nada. Tendremos un

neumático con presión menor que la

del compañero de dual.

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CURSO DE CEMENTACIÓN BÁSICA 61 de 85

En las duales, estas nunca deben estar en contacto entre sí, ni atrapar cuerpos

extraños.

Tenga en cuenta que sucesivas maniobras de frenado transmiten a las llantas la

temperatura de fricción, y estas a los neumáticos. Es vital saber si es

temperatura de frenado o de mal funcionamiento. Temperaturas diferentes

pueden indicar frenado desparejo, o rodamientos en mal estado. Los neumáticos de diseño radial no deber ser cambiados de lado en la unidad sin dar vuelta la llanta. Un neumático usado tiene un sentido de

rodamiento que no debe invertirse. Si los neumáticos son retirados de la unidad

por algún tiempo, marque el sentido de giro en forma indeleble. Los neumáticos o cubiertas con poco o ningún dibujo aumenta el riego de

hidroplaneo en días de lluvia.

Revisar todas las luces. Las luces no están ni son para cumplir con una reglamentación vial o de CIA. Es por SEGURIDAD. Ud. debe ser el principal interesado en que funcionen correctamente. NO SALGA SI SU UNIDAD NO TIENE TODAS LAS LUCES. Si las puede reparar Ud., hágalo. Si no le corresponde por normas del Sindicato,

recuerde que su seguridad y la de los demás esta por encima de cualquier norma.

Hay buenas posibilidades que Ud. regrese o vaya al trabajo de noche. Este seguro que todas las luces operan. Si no es así notificarlo y repararlo en forma inmediata. Ante la policía local, Ud. y solo Ud. es el responsable de la unidad. Revise los limpiaparabrisas. Reemplace los rotos o gastados.

Asegúrese que todas las válvulas estén cerradas.

Revise el tanque compensador (surge tank), que el montaje, soldaduras y bulones

estén todos en condiciones. Verifique el sistema colector de polvo y la manga de

descarga al embudo si se emplea ese sistema. El vidrio del visor de nivel de

cemento este en buenas condiciones.

Inspeccionar el compresor Revisar los niveles de combustible (diesel) y de aceite del motor, Nivel de aceite del

compresor.

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CURSO DE CEMENTACIÓN BÁSICA 62 de 85

Revisar la tensión de las correas del motor y compresor.

Arrancar el motor del compresor, revisando su correcto funcionamiento. Si la

lubricación del compresor es forzada verifique la presión de operación.

Parar, apagar el motor del compresor. Sepa cual es la capacidad del compresor de

su unidad. Cuantos pies cúbicos / minuto comprime, y la presión de trabajo. Antes de

comprimir purgue el agua que pudiera haber en el tanque de aire del compresor.

Tenga en cuenta que al comprimir el aire, comprime también el agua contenida en el

porcentaje de humedad ambiente, y al entrar en el tanque y enfriarse se condensa.

En la parte inferior del tanque hay una válvula de purga. Si la abre completamente,

saldar un poco de agua, y luego se formara un embudo o cono, impidiendo salir el

resto del agua acumulada. Abra esa válvula un poco y varias veces, hasta drenar

totalmente el agua. Esa agua, puede ser arrastrada con el agua las lonas o “araña”,

(sistema de aireación). Esta va a mezclarse con el cemento y se formaran las

“piedritas” que quedan debajo de la lona o en el sistema de aireación, impidiendo

que el cemento sea adecuadamente drenado durante la operación, y se tenga que

hacer “vibrar” a los silos.

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UNIDADES DE MEZCLA En muchas operaciones se emplean unidades de mezcla. Se las llama Batch Mixers o mezcladores. Estas unidades constan de dos recipientes cilíndricos grandes, con un agitador central para remover o mantener en movimiento a la lechada o colchones, cuatro bombas centrifugas para mover, mezclar y bombear colchones, espaciadores o lechadas de cemento al bombeador. Tiene además un densímetro para ajustar las cantidades de agua y cemento o materiales a agregar a las lechadas o colchones. El uso de esta unidad, permite asegurar un muy correcto mezclado del cemento con el agua y una dispersión de los aditivos en la lechada. Si bien durante la operación de pesado, mezcla y carga del cemento en seco, se pueden mezclar satisfactoriamente los aditivos secos en el cemento, el uso de las unidades de mezcla, permite lograr una dispersión de los mismos en la lechada. Tanto los agitadores centrales como las centrifugas, son movidas por motores hidráulicos, los cuales son propulsados por una bomba hidráulica con todo un circuito de mangueras de alta presión, radiadores para enfriar el aceite hidráulico y los filtros correspondientes. Cuando mezcle los productos, recuerde consultar el ORDEN DE MEZCLADO. Limpie tanques antes de salir para la locación. Recuerde que si un colchón lleva surfactantes que facilitan la generación de espuma, debe colocar los antiespumantes al agua antes, y lavar los tanques. Una vez generada la espuma, esta es muy difícil de romper. Hay productos que se dispersan mucho mejor en un determinado pH. Ajústelo antes de agregar el producto. Algunos reductores de filtrado, cuando son dispersados en agua, forman un gel, el cual pierde la aparente alta viscosidad cuando se le agrega el cemento.

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ARMADO DE LINEAS DE ALTA PRESION Ver la figura del Anexo I para hacer las conexiones apropiadamente. Verificar que antes de cada enrosque de la mariposa y la rosca, las uniones de las mismas se encuentren limpias. Conectar a la salida ( rosca del camión cementador la mariposa de la tijera articulada permitiendo la llegada de la misma al piso ) Conectar a continuación tantos caños de 2 1/2” como sea necesario para alcanzar la subestructura del equipo de perforación/terminación. Conectar la unión T para conectar el medidor de presión. Antes de la conexión a la subestructura del equipo de perforación/terminación colocar una conexión T con válvula de descarga de presión de fluido, que permita arrojar los mismos a la canaleta del equipo de perforación/teminación Continuar con un solo caño que llegue al piso de la subestructura, en lo posible para evitar conexiones que no se alcancen. Atar el extremo superior de la cañería al piso del equipo de perforación/terminación. Continuar con una o dos tijeras articuladas hasta llegar a la cabeza de cementación. Conectar la cabeza de cementación utilizando uniones doble macho y reducciones si fuese necesario por el tipo de rosca. Asegurar la cabeza de cementación al elevador del equipo de perforación/terminación. Asegurar el primer codo articulado al elevador o a la cabeza de cementación. Verificar que durante la reciprocación de la cañería, la línea de cementación tenga la libertad de movimiento, colgando si es necesario con la soga del equipo de perforación/terminación parte de la tijera. -Anexo I: Esquema del armado de líneas de cementación desde el camión cementador a la boca del pozo.

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ENSAYO DE LINEAS

1. Circular con agua el camión cementador a alto caudal, ( 4 a 5 barriles por minuto).

2. Abrir la válvula de descarga al campo y la de la bomba triplex del camión bombeador que conduce a la línea que va hacia el pozo.

3. Llenar la línea con agua y observar la salida de la misma hacia el campo. 4. Parar bomba triplex del camión bombeador. Desencastrar la bomba. Cerrar la

válvula de descarga al campo. 5. Colocar la bomba triplex en primera, y con acelerador del motor regulando. 6. Esperar que suba la presión, la cual es registrada en el indicador de presión

del camión cementador. 7. Aumentar la presión hasta 2000 libras por encima de la presión máxima de

trabajo y colocar de nuevo la bomba triplex en neutro. 8. Esperar de 5 a 10 minutos, revisando continuamente el registrador de presión

del camión cementador. 9. Si la presión se mantiene constante, descargar la presión, abriendo la válvula

de descarga a los tanques del camión cementador, hasta que la presión registrada en el indicador de presión del camión nos indique cero .

10. En caso en que la presión no se mantenga constante y comienza a declinar, revisar la líneas que van del camión a la cabeza del pozo.

11. Abrir la válvula de descarga del camión cementador. 12. Ajustar la línea donde se encuentre la fuga. 13. Cerrar la válvula descarga del camión cementador y realizar los item.6, 7, 8,

9, 10. 14. Si la presión requerida no la obtenemos bajo la condición del ítem. 6, acelerar

el motor lentamente hasta obtener la presión deseada y colocar la bomba triplex en neutro.

15. Repetir los ítems. 9 y10.

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Ejercitación CÁLCULO DE CEMENTO, AGUA Y ADITIVOS. Del volumen total se obtiene el valor del rendimiento de la lechada por saco de cemento. Con este valor más el valor del volumen anular del poso se podrá calcular el número de sacos de cemento que serán necesarios para realizar la cementación. Luego una ves que se tiene el número de los sacos de cemento (y por lo tanto el peso), puedo calcular el peso de los distintos aditivos de cementación y el agua de mezcla necesaria. Todos lo cálculos que haremo s en adelante estarán en unidades del sistema métrico.

Definimos primero densidad: Volumen

Peso Densidad =

En todos los ejemplos siguientes, veremos que siempre se usará la misma formula:

)(m agua deVolumen )(m cemento deVolumen (kg) agua del Peso (kg) cemento del Peso )(kg/m Densidad 33

3

++

=

En este caso el rendimiento estará dado por:

)(m agua deVolumen )(m cemento deVolumen Rendimieto 33 +=

donde se tiene que el volumen del cemento es:

33 m 9235.15

14.350 )(m cemento de Volumne ==

En caso de tener aditivos se tiene la siguiente la siguiente formula:

)aditivos(m los deVolumen )(m agua deVolumen )(m cemento deVolumen (kg) aditovos los de Peso (kg) agua del Peso (kg) cemento del Peso )(kg/m Densidad 333

3

++++

=

En este caso el rendimiento estará dado por:

)(m aditivos los deVolumen )(m agua deVolumen )(m cemento deVolumen Rendimieto 333 ++=

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CURSO DE CEMENTACIÓN BÁSICA 68 de 85

Por lo tanto a partir de esta ecuación se podrá saber el porcentaje de aditivos para de alcanzar determinada densidad. Algunas consideraciones a tener en cuenta: El volumen de la lechada depende de la capacidad anular y de la longitud a cementar. La lechada de cemento, tiene un determinado volumen y al ser bombeada a un determinado caudal queda determinado el tiempo de operación. El caudal, dependerá de la viscosidad de la lechada y de características de la formación, lo mismo que la densidad. La mezcla y el bombeo de la lechada al pozo, son maniobras para colocar el cemento en el espacio anular, en el intervalo que fue seleccionado. Tanto para

Mezclar, Bombear y Colocar la lechada,

como las características que tiene que tener el Anillo de cemento ya fraguado

el cemento tiene que tener características especiales, que requieren del uso de aditivos. La técnica de cementación tiene varias especialidades que hacen al proceso en si.

1. El tipo de cementación que se va a realizar 2. Las características de la lechada de cemento 3. Las características del cemento cuando ya ha fraguado.

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CURSO DE CEMENTACIÓN BÁSICA 69 de 85

Problema 1 MEZCLA DE CEMENTO. CALCULO DE LA DENSIDAD, RENDIMIENTO DE UNA LECHADA. Unidades Métricas. EN LOS PAISES QUE EMPLEAN UNIDADES METRICAS, LOS SACOS DE CEMENTO SON DE 50 KG. Se desea prepara una lechada de densidad 1,80 gr. / cm3 .El saco de cemento pesa 50 Kg.

Material kg. Densidad (kg/lt) Volumen absoluto (lt/kg) Volumen (lt) Cem. “A” 1 saco 50 3.14 0,3172 15,86

agua X 1 1 (X) agua 26,815 26,815 Total 76,815 42,675

Formulas a utilizar en el ejercicio:

Densidad1absolutoVolumen = Peso * absolutoVolumen Volumen =

VolumenPeso Densidad =

Como conocemos el peso del cemento la densidad y calculamos el volumen de cemento, ahora calcularemos la cantidad de agua en kg, para eso utilizaremos la formula de densidad

VolumenPeso Densidad = remplazando

X15.86X 50 1.8+

+=

Donde X es el peso de agua. Entonces ahora vamos a resolver nuestra ecuación despejando la X 50 + X = 1.80 * {15.86 + 1 *X} donde 1.X= densidad del agua. Peso del agua 50 + X = 28,548 + 1,80 *X [ 50 - 28,548] = { 1,80*X - 1*X)} [ 21,452 ] = 0,80* X 21,542 X = ------------------ 0,80

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CURSO DE CEMENTACIÓN BÁSICA 70 de 85

X = 26,815 litros de agua por saco de 50 kg. Cálculo Rendimiento (Volumen de la lechada por saco de cemento)

)(m agua deVolumen )(m cemento deVolumen Rendimieto 33 += {15,86 + 26,815} = 42,675 litros de lechada por saco Cálculo Densidad (76,815 kg. de lechada por saco / (42.675 litros) = 1,8000 kg. / litro =1,8 gr./ cm3

Entonces para conocer el rendimiento, densidad y requerimientos de agua de una lechada debo conocer un valor que es una constante para cada aditivo. Es el volumen absoluto.

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Problema 2 CALCULO DE LA DENSIDAD, RENDIMIENTO DE UNA LECHADA. Conociendo porcentaje de agua. Unidades Métricas. Cemento Clase “G”, 44 % de agua. Por lo tanto por 100 kg de cemento se va a tener 44 kg de agua Entonces por cada bolsa de cemento se tiene la siguiente cantidad de agua

100 agua de Porcentaje*kg) cemento(50 de bolsa la de Peso(kg) agua de Cantidad =

kg 22100

44*kg 50(kg) agua de Cantidad ==

Cemento “G” 1 bolsa de 50 Kg. Calculo de la densidad de la lechada:

)(m agua deVolumen )(m cemento deVolumen (kg) agua del Peso (kg) cemento del Peso )(kg/m Densidad 33

3

++

=

kg/lt 1.92215.86

72lt)44.0*50(lt)3172.0*50(

kg 22 kg 50=

+=

++

El rendimiento sera el volumen del denominador, (15,86 + 22 ) = 37,86 lts/saco. El requerimiento de agua (50 x 0,44) = 22 litros de agua por saco. Problema 3 CALCULO DE LA DENSIDAD, RENDIMIENTO DE UNA LECHADA CON BENTONITA. Conociendo porcentaje de agua. Unidades Métricas. Calcular densidad, rendimiento y requerimiento de agua de una lechada de cememento Clase “A” con 4% de bentonita. API recomienda calcular para la bentonita agregar un 5.7 litros de agua por cada 1 kilogramo de bentonita en polvo (no prehidratada), usada con el cemento.

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. Calculo de la densidad de la lechada:

agua deVolumen bentonitaVolumen agua deVolumen cemento deVolumen agua del Peso bentonita Peso agua del Peso cemento del Peso

)(kg/m Densidadben

benCem3

++++++

=

kg/lt 1.6951.13

86.51611.5160.754lt23lt 15.86

2kg 23 kg 50==

+++++

Agua de mezcla = [(0,46) + (5.3 x 4)] / 100 x 50 =23+11.516= 34.516 lts / 50 kg Rendimiento = 50,21 litros /saco de 50m kg.

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Problemas para resolver Ahora podremos hallar cuantos sacos de cemento (*) se precisan para cementar una cañería guía de 9 5/8” con zapato en 350 metros, en un pozo de 12 ¾ de diámetro” con una lechada de cemento de 1.749 gr./cm3 de densidad. (*) Bolsas. ¿Cuantos sacos de 50 kg. son necesarios para cementar una cañería de superficie de 10 ¾ “ a una profundidad de 250 metros, con una lechada de cemento de densidad 1,75 gr. /cm3 en un pozo con un diámetro promedio de 12 ¾” ?. Cuantos sacos de cemento(*) se precisan para cementar una cañería guía de 9 5/8” de 36 #/pie, con zapato en 1000 pies, en un pozo de 12 ¾ de diámetro” con una lechada de cemento de 15,0 lb/gal de densidad que llene todo el espacio anular. El lodo de perforación es de 9 lb/gal de densidad y será el fluido de desplazamiento. (*) Sacos americanos. Calcule :

1. Los sacos de cemento necesarios para cementar todo el anular. 2. El desplazamiento que tendrá que bombear si hay 100 pies de líneas de 2”

en superficie. 3. El peso (que marca el aparejo) de la cañería cuando el zapato esta en

1000 pies y el pozo con lodo. 4. La presión de bomba al final del desplazamiento. 5. Ll peso de la cañería (que marca el aparejo) con cemento en el espacio

anular y lodo de desplazamiento.

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MEZCLA DE CEMENTO CON BENTONITA. CALCULO DE LA DENSIDAD, RENDIMIENTO DE UNA LECHADA. Unidades Métricas. EN LOS PAISES QUE EMPLEAN UNIDADES METRICAS, LOS SACOS DE CEMENTO SON DE 50 KG. Se desea preparar una lechada de 1,68 gr./cm3. Material kg. litros / kilogramo litros Cm. “A” 1 saco 50 0,3172 15,86 Agua cemento 1 Bentonita (gel) 4% 2 0,3773 0,7547 Agua bentonita Total Calculo del requerimiento de agua A) agua requerida por el cemento: Cantidad de agua (kg) = 50 kg * 46/100 = 23 kg Si este valor lo dividimos por la densidad del agua se tiene, donde la densidad es 1 kg/lt Volumen de aguacemento = 23/1= 23 lt B) agua requerida por la bentonita: Cantidad de agua (kg) = 50 * 5.758*4/100 = 11.516 kg Si este valor lo dividimos por la densidad del agua se tiene, donde la densidad es 1 kg/lt Volumen de aguabentonita = 11.516/1= 23 lt Por lo tanto la cantidad total de agua es: Volumen de agua total= Volumen de aguabentonita + Volumen de aguacemento = = 23 lt +11.516 lt =11.516/1= 34.516 lt

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Cantidad e bentonita a utilizar: Calculo del requerimiento de bentonita A) agua requerida por el cemento: Cantidad de bentonita (kg) = 50 kg * 4/100 = 2 kg Si este valor lo dividimos por la densidad del agua se tiene, donde la densidad es 2.95 kg/lt Volumen de aguacemento = 2/2.65= 0.754 lt Rendimiento (Volumen de la lechada por saco de cemento) {15,86 +8.679 +23+11.516}= 50.376 litros de lechada por saco Densidad (86.516 kg. de lechada por saco / (50,376 litros) = 1,717 kg. / litro

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MEZCLA DE CEMENTO CON BENTONITA. CALCULO DE LA DENSIDAD, RENDIMIENTO DE UNA LECHADA. Unidades Americanas. Una lechada de cemento Clase “A” con 4% de bentonita, mezclados con agua a una densidad de 14,2 lb/ gal. Cuanto será el requerimiento de agua y el rendimiento ? Material lb / pie cubico gal / lb gal / pie cubico Cem. “A” 1 saco 94 0,0382 3,5908 Bentonita (gel) 4% 3,76 0,0453 0,1703 agua X 0,1199 0,1199 (X) agua 63,126 7,57 Total 160,886 11,33 suma de cemento + gel 97,76 + (X) = 14,2 x {3,7611 + 0,1199 (X)} 97,76 + (X) = 53.4076 + 1,7026 (X) [97,76 - 53,4076] = {1,7026 (X) - 1 (X) } [ 44,3524 ] = 0,7026 (X) 44,3524 X = ------------------ 0,7026 X = 63,126 lb / pie cubico Agua = 63,126 lb / pie cubico x 0,1199 gal / libra = 7,57 gal / pie cubico 7,57 gal / saco Rendimiento (Volumen de la lechada por saco de cemento) { 3,7611 + 7,57 } ---------------------------------------------------------- = 1,51 galones / pie cubico 7,4805 gal / pie cubico Densidad (160,886 lb / pie cubico) / (11,33 gal / pie cubico) = 14,2 lb / galón MEZCLA DE CEMENTO CON BENTONITA. CALCULO DE LA DENSIDAD, RENDIMIENTO DE UNA LECHADA. Unidades Americanas.

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El API recomienda que el cemento A sea mezclado con 46 % de agua y la bentonita con un 5,3 % de agua por cada 1 % de bentonita en peso. Una forma mas simple de calculo: Galones de agua por saco= 46 + (5,3 x 4 ) x 94 lbs / 8,32 lbs/gal 100 = 7,59 galones /saco de 94 lbs. Peso en Libras. Volumen en galones Cemento 94.00 3.59 Bentonita 3.76 (94 x 0.04) 0.17 Agua. 63,10 (7.59 x 8.32) 7.59 Total 160.86 11.35 Densidad =160.86 / 11.35 = 14.2 lbs/gal Rendimiento = 11.35 / 7,48 (galones que tiene 1 pie cubico) = 1.52 pie 3 / saco americano

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Cálculo de una cañería Intermedia.

Información de pozo: Cañería guía: 339.7 mm (101.2 kg/m) a 850 m. Pozo abierto: 311.2 mm to 2,600 m Casing Intermedio: 244.5 mm (62.5 kg/m) Exceso requerido: 25% Float collar: 2,588 m (12 m) Tope de cemento: 250 m dentro cañería guía Tope principal: 2,400 m Lechada de relleno: 1,621 kg/m3

Lechada ppal: 1,922 kg/m3

Pre-flujo: 1,498 kg/m3 (volumen = 4.67 m3) Fluido de desplazamiento: 1,300 kg/m3, lodo Formación débil: 37,200 kPa a 2,250 m Presión poral máxima: 31,100 kPa a 2,460 m

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2-) Liners. Cálculo Se muestra un ejemplo de cementación de liner, en donde 30 metros de cemento son pedidos por encima del tope del liner.

Datos del pozo en sistema métrico. Ejemplo en idioma ingles.

Liner: 127 mm, 34.53 kg/m from 3,050 m to 5,400 meters (2,350 m) Casing: 177.8 mm, 56.55 kg/m to 3,200 m Drill pipe: 88.9 mm, 23.07 kg/m to 3,050 m Hole: 165.1 mm to 5,400 m Liner hanger: At 3,050 m Liner overlap: 150 m Shoe: 5,400 m Landing collar: 5,376 m Well fluid: Mud, 1,300 kg/m3

Displacing fluid: Mud Cement: 1,798 kg/m3, 30 m of cement left on top of the liner (with the drill pipe out), 50% excess Pre-flush: 1,378 kg/m3, 6 m3

Hang liner.

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Cálculo del volumen de Cemento:

V = Volumen total de cemento = V1 + V2 + V3 + V4

V1 =Volumen de cemento adentro del liner (ver el Field Eng. Handbook de San Antonio), , la capacidad del liner es de 0.008287 m3/m.) = (5,4m – 5,376m) (0.008287 m3/m) = 0.20 m3

V2 =Volumen de cemento entre 165.1 mm pozo abierto y 127 mm del liner. (Ver el Field Eng. Handbook de San Antonio, y hacer paso de unidades, el volumen anular es 0.008741 m3/m.) = (5,4m – 3,2m) (0.008741 m3/m) = 19.2 m3

V3 = Volumen de cemento entre 127 mm liner y 177.8 mm casing (superposicion u overlap). (Ver el Field Eng. Handbook de San Antonio, y hacer paso de unidades, el volumen anular es de 0.005091 m3/m. = 150m. (0.005091 m3/m) = 0.76 m3

V4 = Volumen de cemento entre 177.8 mm ID casing y el OD 88.9 mm drill pipe (Ver el Field Eng. Handbook de San Antonio, y hacer paso de unidades, 0.011551 m3/m. = 30m (0.011551 m3/m) = 0.34 m3

Volumen total de cemento, con 50% de exceso es:

V = (V1 + V2 + V3).( 1.5) = 20.16.(1.5) = 30.24 m3

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Liberación del pump-down plug (dardo o bomba) en la cabeza de cementación. Cálculo del Drill Pipe: (Ver el Field Eng. Handbook de San Antonio, y hacer paso de unidades, la capacidad del drill pipe es 0.003431 m3/m. El volumen de desplazamiento de la sarta de sondeo (VD) es:

VD = 3,050 (0.003431) = 10.36 m3

El dardo Pump-down plug (dart) se asienta en el wiper plug o tapón de desplazamiento del liner; la presión aumenta y se cortan los pines de corte. Cálculo de desplazamiento al collar o landing collar: El volumen de desplazamiento del liner es (VL):

VL = (5,376 – 3.050).(0.008287) = 19.27 m3

Cálculo de la presión para asentar el tapón: La presion diferencial esta dada por la diferencia entre las presiones hidrostaticas de los fluidos en el anular y en la cañeria.

HPcement = 1,798 (9.8 (5,376 – 3,020)) = 41,514 kPa

HPmud = 1,300 (9.8 (5,376 – 3,020)) = 30,015 kPa

DP = HPcement – HPmud = 11,499 kPa

Si tiene un empaquetador en la sarta, fíjelo, saque el setting tool y levante la herramienta

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3-) Cementación correctiva

Bradenhead o Tapón presurizado. Bradenhead Squeeze Caso #1 Datos de pozo: Casing: 9 5/8” (244,5 mm), N-80, 53,5 lb/gal (79.62 kg/m) en 3,005 m Sondeo: Barra, 4 ½ “ 114.3 mm, 16.6 lb/gal (24.7 kg/m) en 2,341 m Pozo: 8 ½ “(215.9 mm), prof: 3,005 a 4,225 m Perdida en casing: De 2,341 a 2,328 m Fluido: Lodo = 1,654 kg/m3

Cemento: Clase G 0, 4 1,901 kg/m3

Colchón de agua: Vwater = 0.95 m3

Instrucciones: Si la perdida no admite, dejar el casing cubierto con cemento. El pozo ha sido circulado y esta lleno.

Calcule de volumen de cemento.

Calcule desplazamiento.

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Cementación a presión con packer. Calcular Volúmenes de cemento, desplazamientos, presiones máximas, suponiendo que el gradiente de fractura de la zona es de 0,85 psi/pie.

Cemento Clase G. Fluido de pozo, agua tratada. Densidad 1,1 gr / cm3.

Cierra BOP y presuriza anular con la presión indicada. Quedaron 900 litros de lechada en el tubing. ¿Cuál es la presión anular para reversar?

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4-) Colchonesa y lechadas removedoras. Cálculo de una Lechada Removedora. Si debe calcular la cantidad necesaria de agua para preparar una determinada lechada removedora para obtener una determinada densidad, la formula para realizar dicho calculo en unidades métricas es la siguiente:

W = (1,000 × m) – (D × V) D – 1,000

En donde:

W = Agua requerida (m3/t) m = Peso total de materiales secos (t) D = Densidad deseada de la lechada removedora (kg/m3) V = Volumen total de materiales secos. (m3)

Si la mezcla se hace con cemento Clase A, y la lechada debe tener una densidad de 1,318 kg/m3, cual es el requerimiento de agua de mezcla? En el F.E.H., (Cemento Secc. 7 ) para esta mezcla que se hace con 1000 kg, de cemento, (material seco)el volumen será:

V = 1,000 Kg ÷ 3,150 kg/m3

= 0.317 m3

Usando la formula de arriba, reemplazando términos,

W = (1,000 × 1) – (1,318 × 0.317) 1,318 – 1,000

= 1,000 - 417.8

318 = 582.194 ÷ 318 = 0.829 m3

Si se deben variar las cantidades, se reemplazan las toneladas (1) por la cantidad que se deba emplear.

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