Junio 2015
Fundamentos Básicos de las Cementaciones Forzadas
CONTENIDO
• Definición de Cementación Forzada
• Tasa de Deshidratación de la Lechada de Cemento
• Claves del éxito en las cementaciones forzadas– Planificación y Diseño
• Diagnostico de las condiciones actuales deI pozo• Características del pozo.• Selección de la Técnica y Método para ejecutar el
Forzamiento.• Ejecución del servicio• Recomendaciones para el cliente, antes de cementar
CONTENIDO
Cementación Forzada
Es el proceso que consiste en forzar la lechada de cemento bajo suficiente presión hidráulica, hacia la formación. Su objetivo es crear un sello efectivo entre el revestidor y la formación mediante el llenado con cemento deshidratado, de todas las perforaciones, fracturas o canales, con el mínimo daño a la formación.
Formación
Revestidor
Perforaciones
Nodos
CONTENIDO
Diagrama Causa y Efecto
Tasa de Deshidratación de la Lechada de Cemento
Diferencial de Presión
Permeabilidad de la Formación
Tiempo de Exposición
Control de Filtradode la Lechada
CONTENIDO
La Clave para el Éxito en las Cementaciones Forzadas
PLANIFICACION
Y DISEÑO
Diagnostico del Pozo
Características
del Pozo
Seleccionar Técnicas y
Metodos Logística Operacional
Diseño de Lechadas
Procedimiento de Trabajo
Recomendaciones
al Cliente
CONTENIDO
Diagnostico de las condiciones actuales del pozo
Fallas Cementaciones
Primarias
Integridad de la zapata
Influjo en anular entre revestidores
Tope de Liner
Reparar canales y
micronillos
Cementación Incompletas
Aislar Intervalos de Formación
Abandono de zonas no
productoras
Cambiar las características de la formación
Reducir relación Agua/petroleo o
Gas/petroleo
Reparar problemas del revestidor
Reparar filtraciones en el
cuerpo o junta
CONTENIDO
Características del Pozo
Características del Pozo
Estado Mecánico
Actual
Características del Pozo
Características del Pozo
Estado Mecánico
Actual
Tratamientos Previos
Características del Pozo
Características del Pozo
Estado Mecánico
Actual
Tratamientos Previos
Características de la Formación
CONTENIDO
Selección de la Técnica y Método para ejecutar el Forzamiento
Presión de Trabajo
Baja presión
Alta presión
Herramienta o Equipo
Empacadura
Retenedor
Brandenhead
Coiled Tubing
CONTENIDO
Técnica de Forzamiento
Baja Presión: Hace mención a la presión máxima de fondo, la cual es mantenida por debajo de la presión de fractura.
Por lo tanto:Presión de Bombeo + Presión Hidrostática - Presión por Fricción < Presión de FracturaDonde: Presión Hidrostática = 0,052 * Densidad Fluido * Profundidad
Aplicaciones:
1.- En pozos donde se requiere forzar poco volumen de cemento.
2.- En pozos que presentan largos intervalos de cañoneo para aislar.
4.- Técnica de forzamiento, mayormente mas empleado.
3.- En pozos con bajo gradiente de fractura.
CONTENIDO
Técnica de Forzamiento
Alta Presión: Hace mención a la presión máxima de fondo, la cual supera la presión de fractura.
Por lo tanto:
Presión de Bombeo + Presión Hidrostática - Presión por Fricción > Presión de Fractura
Aplicaciones:
1.- En pozo donde los canales en la formación, no estan conectados con las perforaciones.
2.- En pozos con microanillos.
3.- En pozos donde existe taponamiento en los canales de las perforaciones.
4.- En pozos nuevos, que presentan lodo en su anular.
CONTENIDO
Método de ColocaciónEMPACADURA RECUPERABLE: Herramienta empleada para aislar el revestidor y el cabezal del pozo, mientras se aplica una presión en el fondo del pozo. Para asentarlas se requiere peso o tensión, según su diseño; tiene laVentaja de asentarla o desasentarlas muchas veces.
Aplicaciones:
2.- En cementación de largos intervalos de cañoneo.
3.- En pozos que vayan a ser recañoneados.
4.- En pozos que en el futuro, vayan a completarse en arenas mas profundas.
5.- En pozos donde los intervalos a cementar, sean evaluados posteriormente.
1.- En pozos profundos.
6.- Herramienta muy empleada, para cementaciones en directo o mediante el método de Tapón Balanceado.
CONTENIDO
Método de ColocaciónRETENEDOR NO RECUPERABLE: Herramienta empleada para aislar el revestidor y el cabezal del pozo, mientras se aplica una presión en el fondo del pozo. Para asentarlo se requiere tensión y solo puede asentarse una vez.
Aplicaciones:
1.- En cementación de cortos intervalos de cañoneo.
2.- En pozos donde el aislar un intervalo definitivo, dejando en el casing el tapón de cemento sin limpiar.
3.- En pozos donde existe una posibilidad potencial de comunicación con perforaciones superiores.
4.- En cementaciones de múltiples zonas, en donde no hay necesidad de esperar tiempo de fraguado del cemento (WOC), entre un aislamiento y otro.
CONTENIDO
Método de ColocaciónPUNTA LIBRE O BRANDEN HEAD: Se refiere al forzamiento realizado desde superficiedel pozo, empleando los Rams de la BOP. Tanto anular como tubing ven la presión de Trabajo. Método de trabajo empleado según la zona.
Aplicaciones:
2.- En forzamientos que requieren baja presión de trabajo
3.- En pozos donde hay dudas de la capacidad del revestidor de soportar la presión de forzamiento.
1.- En pozos someros .
4.- En pozos donde el revestidor no es muy comercial que no permite hacer uso de una empacadura o retenedor.
CONTENIDO
Método de ColocaciónCOILED TUBING: Equipo que consta de un rollo continuo detubería flexible, que se baja en el pozo sin necesidad de sacar la completación; y que tiene varias aplicaciones, entre ellas cementar.
Aplicaciones:
2.- En pozos que dificultan retirar la completación.
3.- Para la colocación de tapones de abandonos.
1.- En pozos profundos.
4.- Equipo poco empleado para este fin; por el alto Costo que implica su uso.
CONTENIDO
EJECUCIÓN DEL SERVICIO
2.- Evaluación y discusión de las condiciones del pozo.
3.- Elección de herramienta de trabajo: - Retenedor - Empacadura
1.-Solicitud del servicio por parte del cliente.
4.- Diseño de lechadas de cemento. - Profundidad del pozo - Presión - Temperatura - Tipo de formación. - Zona o área de trabajo.
CONTENIDO
EJECUCIÓN DEL SERVICIO5.- Pruebas de laboratorio según requerimientos del cliente: - Densidad de la lechada. - Tiempo de espesamiento. - Pérdida de filtrado. - Resistencia a la compresión.
6.- Logística Operacional
Personal:- Ingeniero de Técnicas y Ventas.- Supervisor de Operaciones.- Operadores de Bombeo y de Herramientas.- Técnicos de Mantenimiento y de Instrumentación.- Analista de Protección Integral.- Obreros.
Equipos y Herramientas:- Camión Bomba.- Tolva de cemento.- Batch Mixer.- Herramienta.- Manifold.- Sistema de Monitoreo.- Martin Decker.- Líneas y accesorios.
Reporte de laboratorio
CONTENIDO
EJECUCIÓN DEL SERVICIO
2.- Probar líneas y tubería del pozo con 5000 Psi.
3.- Asentar Herramienta y probar sellos por anular con 600 Psi.
1.- Vestir equipos, manifold y líneas de cementación.
4.- Realizar prueba de inyección: Es el bombeo que se realiza al inicio de las operaciones, la misma permite determinar el grado de admisión de la formación.
PRESION
T I E M P O
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TASA
BOMBEO
Bombear 10 Bls de Agua fresca de la siguiente manera: 03 Bls a ½ bpm + 03 Bls a 1 bpm + 04 Bls a 2 bpm
CONTENIDO
EJECUCIÓN DEL SERVICIO CALCULO DE SACOS DE CEMENTO BARRILES DE LECHADA Y AGUA DE MEZCLA
SKS = 112300 * Tasa final de Bombeo Presión Final de bombeo * Rendimiento
Calculo de los sacos de cemento
Calculo del agua de mezcla
H2O = Sks * Requerimiento 42 Gln/Bls
NOTA: Para el calculo de los SKS de cemento, se debe consultar con el cliente y el personal de yacimiento que tengan conocimiento de la zona y las arenas para que el calculo del volumen de cemento sea lo mas exacto posible.
BLS = SKS * Rendimiento 5,615
Calculo de Bls de lechada a bombear
Ecuación empírica
CONTENIDO
EJECUCIÓN DEL SERVICIO
7.- Bombear el Volumen de lechada definido.
6.- Bombear tren de pre-flujos (Lavadores o espaciadores).
5.- Pre-mezclar el volumen de lechada definido.
9.- Iniciar el desplazamiento con agua fresca.
10.- Al tener el pre-flujo en la punta de la tubería, cerrar ranes y continuar desplazando a ½ bpm. (Vacilar en varias oportunidades si lo amerita).
11.- Desplazar hasta alcanzar una presión de cierre igual a 1000 psi sobre lapresión máxima obtenida durante la prueba de inyección.
13.- Desahogar presión y alinear manifold al tanque quemador y reversar como mínimo dos veces la capacidad de la tubería.
12.- Calcular Presión requerida para reversar el volumen de cemento.
14.- Desvestir equipos y líneas de cementación.
CONTENIDO
GRAFICO DE CAMPO
CONTENIDO
RECOMENDACIONESRealizar un viaje de limpieza que garantice un pozo apto para ejecutar la operaciónde cementación.
Emplear preferiblemente salmuera o agua fresca, como fluido de control en el pozo.
Conejear tubería durante la bajada para evitar obstrucción y verificar su buenaintegridad.
Garantizar rams de la BOP y líneas de superficie sin fugas.
Si se va a asentar el retenedor cerca de las perforaciones a cementar, bajar trazaradiactiva, para tener mayor precisión en la ubicación de la herramienta.
Para el caso de la empacadura, No asentarla en: cuellos y fisuras que hallan en la parte interna del revestidor. Si se asienta en un lugar que tenga cemento fraguado detrás del revestidor, mucho mejor.
Bajar niple de prueba para probar sarta de trabajo, siempre y cuando lo permitala formación.
CONTENIDO
MUCHAS GRACIAS
CONTENIDO
EQUIPOS DE CEMENTACION
UNIDADES BOMBA
CONTENIDO
EQUIPOS DE CEMENTACION
UNIDAD TOLVA UNIDAD BATCH MIXER
CONTENIDO
CALCULO DE SACOS DE CEMENTO BARRILES DE LECHADA Y AGUA DE MEZCLA
SKS = 112300 * 2 BPM2100 PSI * 1,18 Pie3/Sks
Calculo de los sacos de cemento
Calculo del agua de mezcla
H2O = 91 * 5,20 Gln/Sks 42 Gln/Bls
= 91 Sks
Bls = 91 Sks * 1,18 Pie3/Sks 5,615
Calculo de Bls de lechada a bombear
= 11 Bls
= 19 Bls
CONTENIDO
DIAGRAMA DEL POZO
Tubería
Herramienta
Lechada de cemento
Fluido del pozo
CONTENIDO
EJECUCIÓN DEL SERVICIO Bombeo Continuo:
Durante el procedimiento de forzamiento, la lechada de cemento se bombea y desplaza en forma continua hasta que se alcance la presión deseada de forzamiento, después de parar el bombeo se monitorea la presión, si la presión no se mantiene por varios minutos constante, se deberá repetir la operación preparando nuevamente la lechada.
TASA
BOMBEO
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T I E M P O
bombeo
!!!!!!!!
!!!!!!!!Parada
Presión Trabajo
CONTENIDO
EJECUCIÓN DEL SERVICIO. Bombeo por Vacileo:
Durante el procedimiento de forzamiento, la lechada de cemento se bombea y desplazaen forma intermitente a baja tasa; haciendo paradas por intervalos de tiempo de 20 a30 minutos; hasta que se alcance la presión deseada de forzamiento. Debido a las paradas, la lechada de cemento se va deshidratando en la cara de las perforaciones hastaformar el nodo que permite crear el sello o aislamiento entre la parte interna del casing y la formación. Esta técnica es requerida para pequeños volúmenes de mezclas.
Vacileo
TASA
BOMBEO
PRESION
T I E M P O
- - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - --
bombeo Paradabombeo
!!! !
!!!!!
Parada!!!
bombeo
!!!!!!!!
Parada
Presión Trabajo
CONTENIDO
CALCULO PARA DETERMINAR LA LONGITUD DEL CEMENTO EN LA TUBERIA
Longitud = 06 Barriles de cemento
= 1037 Pies
Presión = 1037 Pies * (15,6 – 8,4) Lpg * 0,052
0,005788 Barriles/Pie
Tubería 2 7/8’’ de 6,5 lpp
CALCULO PARA DETERMINAR LA PRESIÓN REQUERIDA PARA REVERSAR EL CEMENTO
= 388 Psi
Longitud = Barriles de cemento Capacidad tubería
Presión = Longitud * (ρ del cemento – ρ lodo) * 0,052
Nota: Se requiere bombear de casing a tubing a una presión de 388 psi, para reversar la columna hidrostática de 06 bls de cemento.