CORRIDA Y CEMENTACI+ôN DE LINER

CORRIDA Y CEMENTACIÓN DE LINER

AUTOR: FERNANDO RAMÍREZOCTAVO SEMESTRE

DEFINICIÓN DE LINEREs una sarta de tubería de revestimiento cuyo extremo superior está localizado bajo la superficie, colgado dentro del casing anterior y corrido hasta su profundidad de asentamiento por medio de tuberia de perforación (drill pipe).

JUSTIFICACIÓN PARA USAR LINER

• Razón principal:- Ahorrar dinero- (costo de una junta de casing puede ser

hasta USD. 3000)• Cubrir casing dañado o corroído• Para cubrir zonas de pérdida de circulación,

arcillas o formaciones pláticas, zonas de sal.• Pozos profundos: el taladro no puede levantar

largas sartas de casing.

TIPOS DE LINER

LINER INTERMEDIO O DE PERFORACIÓN

Permiten trabajos de perforación a mayor profundidad asilando los intervalos de alta presión o la pérdida de circulación y controlando la formación plástica de ablandamiento. En lugar de tubería de revestimiento de longitud completa, el revestidor de perforación mejora la hidráulica de perforación, es decir, una sección transversal sobre el tope de liner permite el uso de tubería de perforación de mayor diámetro y/o disminuye la caída de presión anular.

LINER DE PRODUCCIÓN

Son corridos a través de las zonas de producción cuando los intervalos productivos no deben ser expuestos a los pesos y/o propiedades del lodo requeridas para perforar formaciones someras, son usados para colgar casing de producción, dependiendo de la configuración final del pozo y cualquier requerimiento de completación y estimulación. Este liner estará expuesto a mayor carga y periodos más largos que cualquier otro tipo de liner.

EXTENSIÓN PARCIAL “STUB LINER”

Es utilizado para reparar secciones dañadas o desgastadas en el casing sobre un liner existente, y para proveer protección adicional por efecto de la corrosión y/o presión. Proporciona integridad por presión para extender la cima de la tubería corta. Puede ser cementada parcialmente. Se extiende desde el tope del liner a un punto intermedio del casing, generalmente de 100 a 500 pies.

EXTENSIÓN A SUPERFICIE “TIE-BACK LINER”

Es una sarta de tubería que proporciona integridad al pozo, desde la cima de la tubería corta hasta la superficie. Se constituye en un esfuerzo para la tubería de explotación si se tienen altas presiones, fluidos corrosivos o si la tubería de explotación fue dañada. Puede ser cementada parcialmente. Se extienden desde el tope de liner hasta la superficie, y puede ser utilizado en cementaciones de dos etapas de ser requerido, incrementando la resistencia al colapso del casing existente.

SCAB LINER

Se lo utiliza para reparar secciones dañadas o desgastadas en el casing o liner. Se extiende desde cualquier punto por debajo de la zona dañada del revestidor hasta otro punto por encima de la zona a reparar. Puede ser cementado o aislado con obturadores.

COMPONENTES PARA COLGADORES DE LINER

• Collar de asentamiento (setting collar)• Empaques de liner (liner packer)• Colgadores de liner (liner hangers)• Obturadores (pack offs)• Herramientas de asentamiento (setting tolos)• Tapones (plugs)• Múltiples de cementación• equipo flotador: collar de acolpe (landing collar),

collar flotador (float collar), zapato (set shoe)

COLLAR DE ASENTAMIENTO (setting collar)

Un collar de asentamiento tiene la rosca en la cual se conecta la herramienta que soporta al liner. La mayoría de estos collares permiten realizar extensiones, sentar empaques dentro del liner y reparar, reemplazar liner o revestimientos.

Setting collar tipo LG

EMPAQUES DE LINER

Un empaque de liner reemplaza al collar de asentamiento y es conectado a la parte superior para dar sello en el anular del liner y el revestimiento anterior, deben ser usados con algún tipo de ensamblaje.

Liner Packer Tipo L

COLGADOR DE LINEREl colgador de la tubería de revestimiento proporciona un medio para asegurar la localización correcta de la sarta y generalmente incluye un dispositivo o sistema de sellado para aislar el espacio anular existente entre la tubería de revestimiento y la tubería de producción de los componentes superiores del cabezal del pozo.

COLGADOR DE LINER MECANICO

• Un colgador de liner mecánico es activado por el movimiento o manipulación de la sarta de trabajo. Siendo el mecanismo de ranura tipo “J” la característica más sencilla que tiene este tipo de colgadores para su activación.

Se recomienda para: Pozos rectos o con ángulos máximos de 45°. Ideal para correr en pozos con excesivos pesos

de lodos. Suspender revestidores pesados y largos.

COLGADOR DE LINER HIDRAÚLICO

• Presentan un resorte de arrastre por lo tanto pueden ser rotados y reciprocados en el fondo con la correcta herramienta corrida.

• Pueden ser asentados en pozos de alto ángulo o extremadamente profundos ya que la sarta de perforación o la manipulación del liner no se requieren para la activación.

Se utiliza en pozos desviados ya que no requiere ninguna manipulación en superficie.

No contiene ningún mecanismo ni flejes de fricción que puedan dañarse durante su corrida.

Puede ser asentado aún en caso de que el liner esté pegado.

Recomendado cuando se va a correr a través de otro liner.

Recomendado cuando va a ser utilizado en plataformas flotadoras, debido al movimiento que produce la marea.

Puede ser desasentado y asentado varias veces.

COLGADOR DE LINER EXPANDIBLE

• Es una configuración optimizada de colgador de liner para completaciones horizontales de hueco abierto.

• Mitiga riesgos y costos de operación, ideal para uso en aplicaciones terrestres en donde son corridos liner en agujeros abiertos horizontales.

• Cuenta con un diseño sencillo, ya que en sí, el colgador es sólo una tubería con longitud de 27 a 32 ft, dependiendo el número de elastómetros que tenga.

OBTURADOR DE LINER PARA CEMENTAR

• Proveen un sello positivo entre la herramienta soltadora y el liner, permitiendo que el flujo circule en una sola dirección.

Obturador recuperable tipo “B” (RPOB) con niple pulido

Obturador perforable (DPOB)

con niple pulido

HERRAMIENTAS DE ASENTAMIENTO (setting tool)

Las herramientas soltadoras son las utilizadas para transportar, sentar y soltar el liner y/o empaques conjuntamente, maniobrar en caso de ser necesario, a la terminación de la cementación la herramienta del colgador del liner se libera y se saca del pozo. Básicamente consiste en dos formas de desconexión: mecánica e hidráulica. Para los trabajos de asentamiento de los colgadores convencionales se tiene una herramienta, que dependiendo de los casos cuando se asientan equipos hidráulicos, se emplearán las siguientes herramientas:

TAPONES DE LIMPIEZA

Sirven para limpiar el interior del drill pipe, separando el cemento del fluido desplazado, así como, limpiar el interior del liner. Las malas operaciones de cementación, especialmente alrededor del zapato de la tubería, son el resultado de lechada de cemento contaminada por el lodo.

Tapón de tubería de trabajo

tipo PDC

Tapón de liner tipo PDC

CABEZAS DE CEMENTACIÓN

Las cabezas de cementación son contenedores de acero de alta resistencia a la presión interna y a la tensión, albergan uno o los dos tapones inferiores y superior, un sistema mecánico o hidráulico para soltar los tapones durante la operación de cementación primaria en el momento que se requiera sin parar la operación.

Collar de acoplamiento (Landing collar)

El Landing Collar está diseñado para recibir el tapón de desplazamiento del liner conjuntamente con el Tapón de la Sarta de Trabajo. Contiene un dispositivo o candado y un receptáculo que una vez recibido los tapones forma un sello positivo; el candado o rachet mantiene al tapón en posición.

Landing collar tipo PDC “L”

Collar flotador (Float collar)

El collar de flotación es una válvula adicional de contra flujo o contra presión que asegura que el cemento no retorne hacia el liner después del desplazamiento; generalmente es colocado una o dos juntas por arriba de la zapata de flotación.

Float collar tipo CL

Zapata flotadora (Set shoes)

Su función principal es la de evitar que el cemento retorne dentro del liner por diferencial de presión, dirige a la tubería a través de las irregularidades del pozo y está diseñada para apoyarse en el fondo en caso que las condiciones del pozo así lo determinen, ya que se puede circular por los orificios laterales.

Zapato guía tipo LS-2

DISEÑO DE LA CEMENTACIONEn la actualidad debido a la alta profundidad de los pozos, es considerablemente más económico, y algunas veces necesario, el uso del “Liner “ en lugar de revestimientos que vayan hasta la superficie. Esto representa un ahorro en el rango de 8.000 a 10.000 pies de tubería de 7 pulg. Y permite además el diseño de sartas de tubería de producción duales o de 3.5 pulg.Los problemas de diseño de un material cementante para la aplicación de un pozo especifico son:Escoger una mezcla de cemento económica que pueda ser colocado bajo las condiciones del pozo y tener que mantener las propiedades necesarias para aislar zonas y servir de soporte y protección del “liner” a cementarse.Cada pozo tiene características básicas que deben ser cuidadosamente revisadas para determinar las propiedades de la lechada de cemento.Muchos aditivos pueden ser usados para alcanzar diferentes propiedades requeridas por las lechadas de cemento, los mismos que se encuentran disponibles hasta temperaturas sobre los 400°F y presiones mayores de 30.000 psi.

Cementación de liner

Los factores a tomarse en cuenta para mantener el balance apropiado de las propiedades de la lechada son:TIEMPO DE BOMBEABILIDADEl tiempo de bombeabilidad recomendado es el estimado del tiempo de duración del trabajo mas una hora de seguridad. Los retardadores son necesarios y disponibles para temperaturas altas, por lo que es importante escoger un aditivo retardador adecuado para el rango de temperatura.

DENSIDAD DE LAS LECHADASLa densidad de la lechada debe ser la suficiente como para controlar las presiones de las formaciones permeables , pero no debe exceder las presiones a las cuales se podría fracturar zonas débiles. Normalmente se usan densidades entre 15,4 a 16 PPG, debiendo ejercer un cuidadoso control de los sólidos y de la viscosidad.


RESISTENCIA AL FRAGUADO La resistencia al fraguado esta monitoreado por el esfuerzo a la compresión. La ultima resistencia al fragüe del cemento es una función de la relación de agua.Cuando se quiere tener un cemento como llenador, una resistencia satisfactoria es de 200 a 500 psi.Otro problema común en cementación de liner es la temperatura alta mayor a 200°F.A esta temperatura el cemento manifiesta retrogresión en la resistencia a la compresión, y también incrementa su permeabilidad, para prevenir esto se usa la sílica flúor a temperaturas de fondo de 230°F o por encima de esta.CONTROL DE FILTRADOEl control del filtrado es importante, para prevenir daño a la formación, reducir los taponamientos por formación de costras de cemento formadas por perdidas de agua. Y .también para mantener la relación de agua-cemento para el fragüe.Para controlar se usan aditivos que son seleccionados de acuerdo a la temperatura. Los valores aceptables para cementar el liner son de 150-200 cc, bajo presión de 1.000 psi y una temperatura de 190°F.


CONTROL DE VISCOSIDADEl control de la viscosidad es necesario para: a) El control de la gelatinización del cemento. b) La eficiencia en el barrido. c) Presión de bombeo. El estado estático y densidad de la mezcla de cemento son propiedades quepodrían variar por el control de viscosidad.Los reductores de fricción de cemento son usados para reducir la gelatinización del

cemento, de baja relación de agua.

PROPIEDADES ESPECIALESOtras propiedades que podrían tenerse en cuenta son el control de perdida de circulación. Se usa aditivos granulares y líquidos, que en contacto con la sal muera, gelifican taponando las zonas de perdida. Debido a que las formaciones contienen generalmente gran variedad de arcillas, las cuales son muy sensibles al agua, es de relevante importancia usar estabilizadores de arcillas en las lechadas.


MEZCLA DE LECHADAS

Es recomendable usar los recirculadores mezcladores de cemento con la finalidad de obtener mezclas homogéneas.La cantidad de aditivos que van en la lechada deben estar uniformemente mezclados cuando están a temperaturas de fondo del pozo, dado que en ese lugar es donde darán las propiedades al cemento.Normalmente las mezclas usadas en toda cementación son:

PREFLUJOSSe usa un lavador (flujo poco viscoso ), usualmente a base de agua que contiene tensoactivos y diluyentes de lodo. Su función es diluir y dispersar el lodo para que este sea lo suficientemente removido del pozo. Debe ser usado en condiciones de flujo turbulento.Seguidamente se usan los “espaciadores” que son fluidos con viscosidad, densidad, y resistencia de gel controlados, para que formen un espaciador entre la lechada de cemento y el lodo de perforación. Ayudan a la remoción de lodo de perforación durante las operaciones de cementación.


b.- MEZCLAS DE CEMENTO.La primera mezcla de cemento puede ser de alta viscosidad y además de tener función llenadora, sirve también de lavador y desplazamiento del lodo, principalmente en las cavernas.La segunda mezcla (principal ) es calculada para cubrir de 200 a 250 pies encima de la formación productiva superior, y normalmente es mas pesada que la primera mezcla.

c.- CÁLCULO DE VOLUMEN DE CEMENTOCorrer en lo posible el registro “caliper” , si las condiciones del pozo lo permiten para determinar el diámetro del hueco.Si la cementación del liner se va efectuar por el método de una etapa, se debe adicionar al volumen calculado a partir del caliper, un 30 % de exceso. Si el volumen fuera calculado con la medida del trepano utilizado para la perforación del pozo, un exceso del 40 % debe ser considerado. Cabe recalcar que un exceso de cemento en el tope del LINER ayuda a conseguir un buen cemento en ese lugar, debido a que la parte perforada sacada fuera del pozo es lo contaminado-


DESCRIPCION OPERATIVA DE LA CEMENTACIONPROCEDIMIENTO PARA CORRER EL LINER1.- El colgador de liner debe armarse con anticipación incluyendo un “pup joint”de tubería. En el tope de la herramienta para centrar el LINER (setting Tool ), y facilitar el manipuleo en el equipo.

2.- Antes de bajar el “liner” es necesario armar y ajustar el colgador y todo el equipo asociado.

3.- Luego de armar el colgador se procederá a bajar el “Liner”, teniendo en cuenta lo siguiente - Instalar el zapato flotador en el primer tubo.Instalar el collar flotador un tubo arriba, instalar el “catcher sub” sobre el collar flotador.instalar el collar de asiento ( landing collar) tres tubos encima del zapato.


4.- Instalar centralizadores estándar y rígidos, de acuerdo a lo especificado en el programa.

5.- Después de pasar el zapato de 9 ⅝ “ bajar el liner a 1,5 pies/seg. ( 30 segundos por tubo ) para reducir el efecto pistón sobre la formación.

6.- Circular a través del Liner después de instalar el collar de asiento, llenando con lodo cada tubo hasta que baje libremente, entonces llenar cada 10 tubos.

7.- Instalar el colgador de liner en el ultimo tubo. Llenar el Liner completamente con lodo antes de instalar el colgador , llenar el liner completamente con lodo antes de instalar el colgador. Tener cuidado de no rotar el colgador para no desenroscar la tuerca de rosca izquierda.

8.-Verificar y registrar el peso del “liner”(hacia arriba y hacia abajo) cuando se enrosque la primera barra de tubos.


9.- Continuar bajando la tubería de perforación y romper la circulación a la altura de la cañería de 9 ⅝ “. No exceder de 800 psi.

10.- Antes de ajustar el ultimo tubo, instalar en este la cabeza de cementación y por lo menos 20 pies de tubería flexible de 2 pulg. (chiksan). Es muy importante reducir al mínimo el tiempo empleado para instalar la cabeza de cementar y establecer circulación.

11.- Luego de establecer circulación, circular a un rango bajo hasta que el (Bottoms up) inicial se encuentre dentro de los revestimientos 9 ⅝ “, a fin de prevenir taponamientos con los cortes o detritos cuando pasen del hueco (± 11 a 18 pulg) del revestimiento de 9 ⅝ “. Luego incrementar el rango hasta 120 pies /minuto de velocidad anular alrededor del “liner” con circulación para dejar la cabeza de cemento a ± 10 pies sobre la mesa rotaria. Esto facilitara el manipuleo de las válvulas de la cabeza al colocar y soltar el tapón de 4 ½” (dark plug).


12.- Cuando el fondo del hueco este limpio , parar la circulación, desenroscar la cabeza, soltar la bola, lanzar pin de seguridad, cerrar la válvula superior y colocar el tapón de 4 ½ “ (Dark plug ).13.- Circular a un rango bajo hasta que la bola asiente (± 20 - 25 minutos ). Presurizar hasta 1.000 psi y mantener por ± 3 minutos para verificar alguna fuga en el “liner”. Si por alguna razón la bola no asienta , y no es posible presurizar, circular con todas las bombas de lodo e incrementar la presión hasta 2.000 – 2.5000 psi, para sentar el liner.14.-Luego de sentar el colgador, sentar un poco de peso para asegurar que el “liner” este colgado. Levantar la sarta hasta el punto de peso neutral al tope del “liner” y rotar suavemente a la derecha, observando el torque,


luego de rotar mas o menos 20 vueltas, si la mesa no regresa mas de tres o cuatro vueltas, la herramienta de sentado esta libre.. Si el colgador de “liner “ no sentara hidráulicamente, sentar el “liner” en el fondo, descargar la herramienta de sentado y cementar( si no hay circulación, es necesario perforar 1 o 2 pies con 4 tiros/ pie).15.- Sentar 20.000 - 30.000 lbs. de peso de la sarta, dependiendo del “drag” (arrastre) para contrarrestar el efecto de la contrapresión durante la cementación.16.- Calcular cada bajada de sarta basada en la longitud actual del “liner” 7 pulg. Y de tubería de perforar de 4½” Considerando las siguientes cargas máximas:


1.- Chequear el agua de mezcla para estar seguro de que es la misma usada en las pruebas de laboratorio-2.- Montar tanques separados para los pre flujos, teniendo en cuenta que estos fluidos no están aireados, esto distorsionaría la medida del volumen del desplazamiento.3.- Verificar el estado de las válvulas, bombas e indicadores de presión antes de cementar.4.- Usar la unidad de cementación para desplazar, pero si por alguna razón se usan las bombas del equipo, instalar tapones ciegos en lugar de las válvulas de seguridad durante el desplazamiento 5.- Bombear el “lavador” y “espaciador” a la cabeza de la primera mezcla del cemento.

PROCEDIMIENTO DE CEMENTACION

6.- Mezclar y bombear el cemento. Un programa para el rango de bombeo durante la cementación debe ser seguido de acuerdo a lo siguiente:• 6.1.- Establecer circulación y bombear los pre flujos a el

misma rango equivalente con que se circulo el lodo de perforación.

• 6.2.- Mezclar y bombear el cemento a un rango suficiente para mantener una presión positiva mínima previamente.

• 6.3.- Cuando el cemento esta en el anular, reduzca el rango de bombeo para no exceder la presión de fracturamiento en el fondo del pozo como previamente debe haber sido calculado de los datos hidráulicos.


• 6.4.- Ajustar el rango de bombeo para compensar la presión mecánica disponible. La velocidad anular controla la eficiencia de barrido y la fricción anular.

7.- Soltar y desplazar el tapón de 4 ½ pulg. De la tubería de perforar.• 7.1.- Bombear a un rango suficientemente alta para dar flujo

turbulento, esto sin exceder el 80% de la presión de rotura de la formación.

• 7.2.- Reducir el rango de bombeo cuando el tapón de 4 ½ pulg. Se acerca al fondo de la tubería de perforar y otra vez cuando el tapón de 7 pulg se acerca al collar de asiento.

• 7.3.- Un incremento de presión de varios cientos de psi se observaran cuando el tapón de 4 ½ pulg. Llegue al de 7 pulg. Y se rompan los tornillos de rotura ( shear pin )


• 7.4.-Dejar algo de cemento en las línea para bombearlo después de soltar el tapón de 4 ½ pulg. Esto evitara su rotación y facilitara su perforación.

• 7.5.- Reducir la presión en los últimos 18 barriles, de desplazamiento para permitir al tapón sentar suavemente. Presurizar 1000 psi sobre la presión de desplazamiento y mantener por 5 minutos. Entonces descargar y verificar el equipo flotador.

• 7.6.- Si el equipo flotador no funciona, levantar un tubo y dejar que el cemento se ecualice.

• 7.7.- Si el equipo flotador funciona, descargar la presión y levantar hasta el tope del “liner” y reversar la capacidad de la tubería de perforación mas 25% para asegurar que no quede cemento en su interior.


Mantener la presión de reversa en 500 psi. o menos sacar el exceso de tubería de perforación. • 7.8.- No sobre desplazar por ninguna razón , si el

tapón de 7 pulg. no asienta . Es mas fácil perforar cemento en el interior del “liner” que reparar una cementación por sobre desplazamiento.

• 7.9.- Si por alguna razón creemos que se ha dejado excesivo cemento en el interior del “liner”, perforarlo a las 14 horas después de la cementación.

• 7.10.-Si la cementación fue normal, proceder a probar el tope del “Liner” y dependiendo del método usado, proceder a hacer el squeeze planeado, o se daría por terminada la operación de cementación de “liner”.


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