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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA EN PETRÓLEO CICLO FORMATIVO PERFORACION II

Ing. Dayriana Vergara Maracaibo, 2016

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El proceso de cementación es uno de los más importantes en la construcción de pozos para la industria petrolera.

De éste depende, en muchos casos, que la vida productiva del pozo se alargue y, por consiguiente, un aumento en los beneficios económicos. Este procedimiento se realiza una vez perforada la formación e introducido en el hoyo el casing, para darle estabilidad al mismo.

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La cementación de pozos petroleros es el proceso mediante el cual se bombea una lechada de cemento al fondo del pozo a través de la tubería de revestimiento, con el propósito de obtener una buena adherencia entre las fases formación-cemento-tubería y asegurar el sello efectivo que aisle las capas geológicas y soporte la tubería.

“ El método moderno de cementar tubería de revestimiento desde el fondo, data de 1920 cuando Erle Halliburton cementó un pozo en el campo Hewitt en Oklahoma. Existen numerosas variaciones de técnicas de cementación primarias en uso ”.

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• Excluir las aguas de las formaciones productivas.

• Proteger el revestidor de presiones externas (formación). • Sellar zonas no productivas. • Proteger la tubería de revestimiento de la corrosión. • Evitar migración de los fluidos entre diferentes zonas. • Controlar pérdidas de circulación. • Sellar zonas de fluidos no deseables. • Soportar el revestidor así como también garantizar el aislamiento zonal

durante el transcurso de la vida productiva del pozo.

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METODOLOGÍA DE DISEÑO Datos del estado mecánico del pozo, datos de la formación, y datos de los fluidos usados durante la cementación.

Información necesaria para la cementación • Datos del estado mecánico del pozo: diámetro del hoyo descubierto, profundidad, desviación, diámetro, peso, y grado de la TR a cementar y de la TR anterior. • Datos de la formación: temperatura de fondo estática y fluyente, tipo de formación, presión de poro y presión de fractura. • Datos de fluidos involucrados en la cementación: es indispensable conocer el tipo, reología, y densidad del lodo de perforación, de la lechada de cemento, y de los fluidos lavadores y espaciadores. NOTA: Se recomienda efectuar pruebas de compatibilidad cemento-lodo, lodofluido espaciador, y fluido espaciador-cemento, para evitar reacciones indeseables entre los fluidos.

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Cementación Primaria Técnica utilizada para colocar lechadas de cemento en el espacio anular entre el revestidor y las paredes del pozo. El cemento se endurece y forma un sello hidráulico en el espacio anular formado entre el hoyo y el revestidor, evitando la migración de fluidos de la formación hacia el anular o hacia la superficie. Objetivos de la Cementación Primaria. • Evitar el derrumbe de las paredes de la formación dentro del hoyo. • Proteger el revestidor de los esfuerzos cuando se reinicia la perforación para profundizar. • Proporcionar soporte y adherencia al revestidor. • Evitar la migración de fluidos entre arenas. • Evitar pérdidas de circulación, aislando zonas subpresurizadas o depletadas • Prevenir la corrosión del revestidor

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Factores de Fracaso en una cementación primaria

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Cementación Secundaria Proceso de inyectar una lechada de cemento a baja presión, a través de los agujeros y ranuras previamente creados en el revestidor a través de un proceso de cañoneo, y que comunican con el espacio anular entre el pozo y la formación.

Objetivos de la Cementación Secundaria • Mejorar el sello hidráulico entre dos formaciones que manejan fluidos. • Reparar fallas en la cementación primaria. • Controlar la entrada de gas o agua en zonas de petróleo o gas, para el control de la Relación Agua –Petroleo o Gas- Petroleo. • Sellar pérdidas de circulación. • Reparar el revestidor corrido. • Forzar y bloquear arriba o debajo de la zona de interés. En la primera, el cemento se obliga a penetrar en la formación con una presión menor a la presión de fractura. En la segunda se realiza a una presión mayor a la de fractura.

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:  Clase F:  Clase A:

Es apropiado para ser usado desde superficie.

Profundidad: 0 – 6000’ Temperatura: hasta 170 º F.  Clase B: Profundidad: 0 – 6000’ Temperatura: hasta 170 º F.  Clase D:

Profundidad: 10000’ – 16000’ Temperatura: hasta 230 a 320 º F.  Clase G-H: Cementos compatibles con todos los aditivos de cementación los cuales permiten adaptarlos a cualquiera condición de P y T. ADITIVOS:

Profundidad: 6000’ – 10000’

 Aceleradores

Temperatura: hasta 170 a 260 º F.

 Retardadores

 Clase E: Profundidad: 10000’ – 14000’ Temperatura: hasta 170 a 290 º F.

 Extendedores  Densificantes  Aditivos Especiales  Dispersantes

 Agentes de control de pérdida.

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PROPIEDADES REQUERIDAS EN UNA LECHADA DE CEMENTO En sentido general debe ser diseñada de acuerdo a los siguientes atributos: • Baja viscosidad, para permitir que la lechada penetre pequeñas fracturas (Forzamiento). • Agua libre cero. • Control apropiado de la pérdida de fluido, para asegurar un óptimo llenado de fracturas o perforaciones (Forzamiento). • Desarrollar resistencia a la compresión en cortos períodos de tiempo, y ésta debe ser suficiente en períodos de tiempo mayores. • Desarrollar buena adherencia. • Tener baja permeabilidad.

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Aditivos Aceleradores: Reducen el tiempo de espesamiento de la lechada de cemento y ayudan a aumentar la tasa de desarrollo de resistencia a la compresión. Aditivos Retardadores: Los aditivos retardadores son usados para retardar el proceso de fraguado de la lechada de cemento.

Aditivos Densificantes: Cuando se realiza operaciones de cementación en pozos de altas presión, suele ser necesario agregar un material densificantes a la lechada cementadora para aumentar su densidad, conteniendo así las altas presiones de formación y mejorando el desplazamiento de lodo. Controladores de Filtrado: Estos aditivos controlan la pérdida de la fase acuosa de la lechada hacia la formación.

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Zapata del Casing: Es un empalme corto, que es colocado como una tubería de pared fuerte en el fondo de la cadena de casing. Posee una nariz redondeada para guiar el casing en el agujero y a través de secciones torcidas. La zapata se atornilla en el casing y generalmente es pegado con una rosca de fijación compuesta.

Collares: Un collar de cementación funciona como una parte integral de la cadena y es colocado en el tope del primer o segundo empalme del c FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA EN PETRÓLEO CICLO FORMATIVO PERFORACION II

Collares: Un collar de cementación funciona como una parte integral de la cadena y es colocado en el tope del primer o segundo empalme del casing. El collar sirve para detener el cemento, para que este no sea inadvertidamente bombeado completamente fuera del casing y dentro del anillo.

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Centralizadores: se colocan en el exterior del casing para proporcionar la distancia de aislamiento entre el pozo y la tubería, en un esfuerzo por lograr el envolvimiento de la tubería por el cemento.

Para asegurar distribución uniforme del cemento al rededor del revestimiento

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Raspadores:

raspan y rasguñan a través del lodo la formación, para lograr el soporte entre el cemento y la formación.

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Cestas de Cemento: Proporcionan soporte a la columna de cemento, mientras este se endurece. Son colocadas sobre las zonas de pérdida de circulación que no pueden soportar la columna completa de cemento.

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Cabeza de cementación de doble tapón

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OPERACIONES PREVIAS A LA CEMENTACIÓN a. Análisis del agua disponible b. Pruebas de cemento de cada lote recibido c. Programa de accesorios d. Diseño de la lechada de cemento y los baches

lavadores y espaciadores

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OPERACIONES DURANTE LA CEMENTACIÓN a. Colocación de accesorios y revisión de tramos. b. Introducción de la tubería de revestimiento c. Llenado de tuberías y circulación d. Instalación de la cabeza de cementación y colocación

de los tapones e. Verificación del sistema hidráulico de bombeo superficial f. Operación de cementación

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