7/25/2019 Cementacion de Pozos Horizontales y Direccionales
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CEMENTACION EN POZOS HORIZONTALES Y DIRECCIONALES
Una de las finalidades de cementar pozos horizontales es la de evitar la
inestabilidad mecnica y fisicoqumica del pozo, adems de aislar zonas para que
no haya comunicacin de fluidos.
En pozos horizontales, uno de los problemas que afectan la cementacin en el
depsito de los recortes del lodo de perforacin en la parte baja del pozo. Esto se
puede evitar haciendo un buen diseo del lodo, especficamente en el punto de
cedencia. El depsito de solidos evita el desplazamiento y frustra el propsito de la
cementacin rodear completamente y homo!"neamente la tubera de
revestimiento con una envoltura de cemento y afianzarla a la formacin. #tro
aspecto muy importante es centrar la tubera de revestimiento para mejorar el
desplazamiento del lodo.
$ara lo!rar una buena cementacin es muy importante colocar uniformemente la
lechada de cementacin en el espacio anular, y que en el diseo de la lechada de
cemento no hay a!ua libre y no se asienten partculas.
%entro de los pozos horizontales e&isten las variables de pozos de alcance
e&tendido y pozos multilaterales.
1. IntroduccinEn la industria de in!eniera de cementaciones se ha evolucionado de una
manera verti!inosa. En pocos aos se ha lo!rado obtener !randes avances
tecnol!icos de manera que ha facilitado la cementacin de pozos
petroleros por medio de computadoras que simulan el comportamiento
dentro del mismo.'a cementacin es un proceso que consiste en mezclar cemento seco y
ciertos aditivos con a!ua, para formar una lechada que es bombeada al
pozo a trav"s de la sarta de revestimiento y situarlo en el espacio anular
entre el hoyo y el dimetro e&terno del revestidor.%urante la construccin de un pozo petrolero el proceso de cementacin es
de vital importancia para el mismo, dado que una deficiente operacin de
cementacin traera drsticas consecuencias( tales como incremento de los
costos, ries!o de p"rdida del pozo, ries!os hacia el ambiente, fu!a de
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!ases, !rietas en la cuales haya fu!as de a!ua y a la se!uridad. $or tal
motivo al momento de disear y cementar un pozo petrolero se deben
tomar en cuenta las nuevas t"cnicas, as como las mejores prcticas
operacionales diri!idas al proceso de cementacin.
'a cementacin tiene una !ran importancia en la vida del pozo, ya que los
trabajos de una buena terminacin dependen directamente de una buena
cementacin.). Objetivo
%ar a conocer la cementacin de un pozo horizontal o direccional,
especificando las caractersticas, propiedades, limitaciones y pasos que se
realizan en el proceso.*. Marco terico
3.1. Pozos horizontales y direccionales
3.2. Clasificacin de los pozos horizontales'os pozos horizontales son aquellos en los que en una parte del
pozo esta desviada + con respecto a la vertical. 'a t"cnica de
perforacin horizontal puede ser subdividida en cuatro !rupos,
dependiendo del n!ulo con el que se ha construido el pozo, que
pueden ser de radio lar!o. -edio, corto y ultracorto.
adio 'ar!o En un sistema de radio lar!o se usa la tecnolo!a de
perforacin direccional. /qu los incrementos de n!ulo van desde * a 0
por cada * m y dependiendo del alcance, requieren de incremento para
ser desarrollados en dos o tres secciones.
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E' drene de pozos horizontales de radio lar!o puede ser relativamente
!rande, con una m&ima lon!itud de 1,))m. 'a perforacin de pozos
altamente desviados puede ser o no de 2alcance e&tendido3. Estos son
4eneralmente estos pozos se empiezan a construir de un punto de partida
con una desviacin de 5 a 6!se!uida por una seccin !rande de declive
para terminar en una seccin horizontal dentro del yacimiento. 7on esta
tecnolo!a en la perforacin de pozos horizontales se lo!ran lon!itudes de
drene que e&ceden los 81m, dimetros de 619)3 a +19)3, la seccin vertical
no presenta mayor problema en los primeros 6m, cuando son atravesadas
formaciones problemticas y en profundidades verticales mayores a los
*,50m.
adio -edio $ara la perforacin de un pozo de radio medio se emplea el
equipo convencional de perforacin modificado y se va desviando a u n
ritmo de 0 a )por cada *m, aunque ritmos de incrementos de orden de
6por cada 1ft son tericamente posibles. El lar!o de la seccin
horizontal puede ser de +16m o ms.
adio 7orto El m"todo de perforacin lateral de radio corto tiene un ritmo
de incremento del n!ulo de entre de 1.6 a *por ft. $ermite desviar el
pozo desde la vertical hasta la horizontal en menos de *m. 'as
penetraciones laterales arriba de ):5m son comunes. ;e utiliza un equipo
muy especializado combinndolo con herramientas rotatorias con coples y
juntas especiales para articular la tubera.
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adio Ultracorto El m"todo de radio ultracorto utiliza la accin de inyeccin
a chorro a trav"s de una tobera de alta presin montada al final de la
tubera fle&ible orientada. El ritmo de incremento del n!ulo es de + "pie(
sin embar!o la lon!itud y el dimetro de cada uno de los a!ujeros est
limitada de * a 8m y 6cm de dimetro. ;e pueden perforar mas de 1
a!ujeros de drenes pequeos en el mismo plano de an!los rectos con
respecto a la vertical, que se conocen como 2star jet holes3.3.3. Procedi#iento de ter#inacin
En la actualidad varios a!ujeros horizontales son terminados sin ser
cementados. 'a seccin horizontal !eneralmente se termina con
tubera corta ranurada, o bien perforada, o en al!unos casos, con
cedazos para el control de la arena. En tales pozos, la roca de la
formacin debe ser o suficientemente compacta como para impedir
el colapso, particularmente cuando se apro&ima el a!otamiento. -uy
raramente los pozos horizontales pueden ser terminados en a!ujeros
abiertos, sin al!=n m"todo de revestimiento.'as tuberas de revestimiento intermedias se encuentran, por lo
!eneral en la seccin altamente desviada. por lo !eneral, en la
seccin altamente desviada, por lo que deben tener un buen trabajo
de cementacin. Esto es necesario para evitar la filtracin de fluidosy para proveer un aislamiento entre el revestimiento de la parte
superior y los intervalos productores de la parte inferior.;in embar!o, frecuentemente e&isten ciertos aspectos de produccin
y terminacin de pozos horizontales que determinan en donde se
deber meter una tubera de revestimiento y en al!unos casos en
forma aislada. /l!unas de estas situaciones se mencionan a
continuacin 7uando en un yacimiento se planea un tratamiento de
estimulacin en intervalos m=ltiples.7uando hay problemas para controlar la conificacin de !as y a!ua,
las cuales deben ser prevenidas durante la perforacin del a!ujero.
Esto da como resultado la p"rdida del control direccional pues esto
causara que el a!ujero se perfore sin rumbo, o simplemente,
perforar el casquete de !as antes de entrar en la zona de aceite.
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7uando un intervalo de produccin requiera de una cementacin de
reparacin para impedir la produccin de a!ua indeseada o el
avance del !as.Un ejemplo de un pozo horizontal, cementado y terminado, en el
caso de pozos horizontales, las propiedades ms importantes de la
lechada de cemento son la estabilidad y la p"rdida de filtrado.'a estabilidad de la lechada de cemento es siempre importante pero,
a=n ms, en un pozo desviado. >ay dos propiedades que la
determinan el a!ua libre y la sedimentacin. El a!ua libre es
importante debido a que puede mi!rar a la parte superior del a!ujero
y crear un canal abierto a trav"s del cual los fluidos del pozo pueden
viajar( la sedimentacin puede causar un cemento poroso de baja
resistencia en la parte superior del pozo. $or consi!uiente, deben
llevarse a cabo pruebas de laboratorio para ase!urarse que lo
anterior no ocurrir a medida que el n!ulo aumenta. El a!ua libre
debe mantenerse en cero y puede prevenirse junto con la
sedimentacin por medios qumicos tales como la adicin de a!entes
viscosificantes y9o sales metlicas que forman hidr&idos complejos.
El control de la p"rdida de fluido es particularmente importante en
pozos horizontales, debido a que la lechada de cemento est
e&puesta a secciones permeables ms lar!as que en pozosverticales. 'os ritmos bajos de p"rdida de fluido son necesarios para
preservar las propiedades reol!icas cuidadosamente diseadas de
la lechada de cemento. El ritmo de p"rdida de fluido siempre debe
ser menor a 6 ml9* min. #tras propiedades en la lechada de
cemento es el control de la densidad y las concentraciones
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uniformes de aditivos, las cuales son particularmente importantes
para ase!urar que las propiedades del cemento sean consistentes
en todas las partes del intervalo cementado. 'a lechada de cemento
deber ser mezclada en su totalidad, antes de ser bombeada,
siempre que esto sea posible.Una vez que la lechada de cemento ha sido diseada, los !astos de
flujo debern ser verificados en un simulador. Esto es importante
para poder verificar que no se e&cedan las presiones de poro y de
fractura de la formacin.$untos que se deben considerar en la cementacin de pozos
horizontales, basados en investi!aciones y en e&periencia de campo,
las principales claves para el "&ito de una cementacin de un pozo
horizontal puede resumirse como si!ue? $revenir el asentamiento de los slidos del fluido de
perforacin? #ptimar las propiedades de la lechada? -a&imizar la limpieza del espacio anular? 7entrar la tubera de revestimiento? 7ircular el lodo? eciprocar y rotar la tubera de revestimiento? @ombear baches compatibles%isear !astos de desplazamiento para flujo turbulento Asin lle!ar al
lmite de la presin de poro y presin de fracturaB. 'a e&periencia
dentro de la industria confirma que con buenas prcticas de
cementacin y una atencin r!ida a los detalles especiales de
planificacin y ejecucin de los pozos horizontales, se podrn
cementar con ptimos resultados.3.$. Pozos de alcance e%tendido
Este tipo de pozos son producto de las ms recientes innovaciones
tecnol!icas en la industria petrolera. ;on pozos del tipo horizontal
pero con una seccin horizontal mayor, llamados convencionalmente
de alcance e&tendido Ae&tended reachCellsB. Estos pozos tienen un
punto de ori!en y lo!ran desarrollar desviaciones del orden de 5 a
6D, se!uidos por una seccin de n!ulo constante y por =ltimo una
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seccin horizontal dentro del yacimiento. Esta =ltima no
necesariamente deber ser horizontal.7on la presente tecnolo!a se han desarrollado pozos con un
alcance de hasta 1, metros con una profundidad vertical de
hasta *, metros. $ara la cementacin de estos pozos se emplea
el mismo principio de los pozos horizontales, pero con la
caracterstica de que en este caso se tendrn mayores distancias
con respecto a la vertical para ser cementadas.anto el diseo del pro!rama de revestimiento como el de
cementacin debern tener en cuenta los pesos y !rados de las
tuberas para no tener un mayor impacto en los costos del pozo. 'as
tuberas debern ser diseadas, fundamentalmente, para permitir un
mar!en de se!uridad para el colapso, debido al peso de las
formaciones suprayacentes, reventones y el esfuerzo de tensin. $or
estas razones, el cemento colocado alrededor de la tubera de
revestimiento deber desarrollar una alta resistencia a la
compresin.3.&. 'e#ocin del lodo
7omo en la cementacin convencional, el desplazamiento del lodo
es absolutamente esencial para obtener una buena cementacin
primaria. 'os principios para una remocin normal del lodo son
aplicables en a!ujeros horizontales( sin embar!o, hay al!unos
factores adicionales que se deber considerar.3.(. Propiedades del lodo
'a limpieza del a!ujero durante la perforacin ha sido, siempre, una
de las mayores consideraciones la perforacin direccional. Esto se
debe a la tendencia de los recortes que se asientan en la parte baja
del a!ujero y a la dificultad para removerlos.
En pruebas de laboratorio se determin el comportamiento delasentamiento de los slidos y cmo afectaba al desplazamiento del
lodo durante la cementacin. Ellos construyeron un aparato para
simular a escala una seccin de la desviacin de un pozo de !as o
aceite. El modelo simulaba una tubera de 6F en un a!ujero de 8 GF,
y poda ser colocado en una formacin permeable o no permeable,
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hecha de arenisca o de acero, respectivamente. El modelo fue
operado a tres inclinaciones , 8 y 06D.%os formulaciones de lodo base a!ua y una composicin de
cemento fueron usadas. Ho se emplearon fluidos espaciadores. El
procedimiento de prueba fue diseado para simular un trabajo actual
de cementacin. 'a circulacin del lodo y su acondicionamiento
fueron desarrollados, y se bombe suficiente lechada de cemento a
trav"s del modelo para simular el tiempo de contacto entre la tubera
y la formacin que e&perimenta un trabajo de cementacin. El
cemento fra!u, el aparato fue desensamblado, y se cort en
se!mentos. 'as eficiencias de desplazamiento fueron determinadas
con base en la revisin de todos los se!mentos con canales del lodo.
%el anlisis de los resultados se observ que para un !asto dado, la
capacidad de un lodo para prevenir el asentamiento de slidos est
relacionado a su punto de cedencia y al esfuerzo de 4el.
/dicionalmente, Ieller encontr que la severidad del asentamiento
de slidos fue si!nificativamente mayor a 06D con respecto a 8D.7rooJ investi! sobre la influencia del punto de cedencia, empleando
el mismo modelo del pozo descrito anteriormente. 'as pruebas de
desplazamiento del lodo fueron similares a las desarrolladas por
Ieller, a 8 y 06D de desviacin. 'as propiedades del lodo y de la
lechada de cemento fueron monitoreadas, y la eficiencia del
desplazamiento fue determinada despu"s de desmantelar el modelo,
una vez que el cemento se coloc. 'as conclusiones principales
fueron1. >abr un valor crtico en el umbral, debajo del cual aparecer un
canal continuo de slidos.
). El valor del punto de cedenciarequerdo para prevenir la formacinde un canal aumenta con un incremento en el n!ulo de desviacin.Un punto de cedencia mnimo de ) lbf91 ft para una desviacin de
8D, y )0 lbf91 ft para 06D, se recomend para prevenir el
asentamiento a partir del lodo. 'as pruebas de laboratorio y la
e&periencia en la industria indican tambi"n que el flujo turbulento es
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esencial para la remocin de recortes en un a!ujero horizontal. $ara
inducir flujo turbulento, varios operadores perforan con un lodo de
viscosidad aparente baja, mientras se mantiene un !asto de
circulacin por arriba de 6 !al9min, y una relacin del punto de
cedencia9viscosidad plstica, arriba de 1./parte de mantener el a!ujero limpio, el lodo tambi"n debe evitar
daar el yacimiento, evitar la incompatibilidad con los fluidos del
yacimiento, ase!urar la estabilidad de la perforacin en formaciones
no consolidadas, y reducir el torque y arrastre de la sarta de
perforacin y tubera de revestimiento. $ara satisfacer estas
condiciones, con frecuencia se prefieren los lodos a base de aceite .3.). Circulacin del lodo
'a circulacin del lodo antes de la cementacin es tan importante en
pozos horizontales como en pozos convencionales. 'a circulacin
apropiada con el !asto ms alto permisible de la bomba es necesaria
para romper la fuerza de !el de lodo y facilitar su remocin por el
desplazamiento de fluidos. /s como en pozos convencionales, la
circulacin debera ser al menos de dos veces el volumen del
a!ujero, y debera ser continua hasta que un +6K del lodo circulable
este en movimiento. Un operador 2marca3 el lodo frecuentemente
para determinar cundo est fluyendo el volumen, m&imo de lodo.;e deber mantener flujo turbulento sin rebasar la presin de
fractura, esto puede verificarse mediante el uso de simuladores
como el cemento LAM-$B.El empleo del sistema de perforacin top N drive A%; por sus si!las
en in!l"sB es prcticamente obli!atorio para proporcionar una
adecuada limpieza del a!ujero en pozos altamente desviados y
horizontales.El %; proporciona varias ventajas con respecto a la perforacin
rotaria convencional? 'a capacidad para intercambiar y rotar la tubera de
perforacin durante la circulacin, con el fin de mejorar la limpieza
del a!ujero durante su acondicionamiento antes de sacarla.
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? 'a capacidad al hacer cone&iones, para repasar en cada
parada de tubera con el top drive, al menos una vez en a!ujero
calibrado y tres veces en zonas deslavadas.? 'a capacidad para hacer frecuentes viajes de limpieza a partir
de la zapata de la tubera de revestimiento con circulacin por lo
menos durante las 1 primeras paradas de tubera.3.*. Movi#iento de la tuber+a
El movimiento de las tuberas corridas a la superficie o tubera corta
es importante para ayudar a romper el esfuerzo de !el del lodo, y
para permitir un buen desplazamiento de fluidos. Es recomendable
aplicar tanto el movimiento rotacional como reciprocante. En realidad
se prefiere la combinacin de ambos. ;in embar!o, es recomendable
la rotacin en a!ujeros calibrados ya que n la fuerzas rotacionales
provocaran un barrido completo a rededor del espacio anular. El
movimiento reciprocante es una alternativa aceptable, y deber ser
empleada en a!ujeros deslavados. 'a rotacin debe ser de 1 a )
$, el reciprocante de 1 a ) ft, con uno a dos movimientos cada
uno o dos minutos. El movimiento debe comenzar al momento de
iniciar la circulacin del lodo y terminar hasta que el =ltimo tapn es
desplazado.'a combinacin de ambos movimientos se ha utilizado para pozos
horizontales y puede ser empleado para sartas hasta superficie y
tuberas cortas. ;e ha observado que el movimiento de tubera es
mucho ms fcil con lodo a base de aceite que con lodo de base
a!ua, debido a que la friccin en las paredes es de cerca de la mitad.3.,. Centralizacin
'a centralizacin es esencial para proporcionar un rea uniforme que
ser la ruta abierta de flujo hacia al espacio anular. ;i la tubera no
est centrada, impedir el movimiento del lodo en la parte baja del
a!ujerodebido a las diferencias en el patrn de flujo no hay un
r"!imen de flujo o ritmo de flujo practico que pueda remover el lodo
entrampado.'a e&periencia de campo indica que un 8:K de centradores
necesario para lo!rar la mejor oportunidad de remover el lodo de la
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parte estrecha del anular. Esto fue confirmado por Lilson y ;abins
A1+00B quienes en estudio de laboratorio observaron que a pesar de
un control estricto sobre el lodo, e&ista contaminacin del lodo y una
pobre eficiencia de desplazamiento cuando el centrado /$M de una
tubera menor del 8K, el espaciador y las caractersticas de la
lechada de cemento.
'a dificultad para mantener el flujo turbulento hacia una tubera
e&c"ntrica esta mostrada en la fi!ura. El promedio de nuero de
eynolds critico se incrementa a ).6 veces cuando es centrado se
reduce del 8: al 5K .El centrado de la tubera de revestimiento es complicado cuando el
n!ulo de desviacin es alto, debido al incremento d la car!a sobre
los centradores.$ara mantener el ptimo centrado, una re!la de 2dedo3 es mantener
el espaciamiento entre centradores por debajo de ) ftA8.1mB los
centradores de barra solidos son los recomendados cuando se
cementa en a!ujeros calibrados.'os centradores soldados tipo 2fleje 2pueden ser empleados en
secciones deslavadas. 'os centradores debern incluir un cojinete
que permita el movimiento rotacional y reciprocante en la tubera sin
que se mueva los centradores. El n=mero requerido y el
posicionamiento de los centradores pueden ser determinados con
precisin mediante simuladores de cmputo.
Efecto de cua
7uando hay bajos !astos de flujo Aflujo laminarB, e&iste la posibilidad
de que el cemento ms pesado pueda actuar como cua y como
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canal debajo del lodo. ;in embar!o, este efecto puede compensar
por diferencia de velocidades entre la parte superior e inferior del
espacio anular durante el desplazamiento, debido a la e¢ricidad
de la tubera a la aparente e¢ricidad por el asentamiento de
solidos del lodo de perforacin. -s aun, no han aparecido
publicados estudios tericos o e&perimentales concernientes a los
efectos de la diferencial de densidades y el aislamiento de la ( por
lo que las recomendaciones en estos aspectos estn basados en
e&periencia e campo3.1. -luidos espaciadores y lavadores
'os fluidos espaciadores y lavadores qumicos debern preceder
siempre a la lechada de cemento.
Mdealmente, todos los fluidos debern desplazarse en flujo turbulento,
incluyendo el lodo. ;in embar!o, si el cemento no puede ser
desplazado en flujo turbulento entonces, al menos, se debe preceder
por el flujo turbulento de un fluido espaciador o lavador. 'a lechada
de cemento puede, entonces, desplazar un fluido ms del!ado, que
tiene una baja resistencia al flujo. $ara determinar las condiciones de
cementacin, la fi!. 1+ indica el !asto para alcanzar el flujo
turbulento del lodo en el espacio anular para diferentes tamaos de
tubera de revestimiento en un a!ujero de 0 G pul!, y su
correspondiente mar!en de se!uridad esta fi!ura muestra
claramente que se necesita alcanzar flujo turbulento en la 6 G
pul!, un mar!en de se!uridad de * psi permanece al final del
desplazamiento , mientras que para una :pul!, la presin de
fractura de la formacin ha sido sobrepasada por ) psi.
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-I/'0 1,3.11. Propiedades de la lechada de ce#ento
Oarias propiedades de la lechada de cemento se consideran
necesarias para una cementacin e&itosa. /l!unas de estas
propiedades son ms crticas en la cementacin de pozos
horizontales que en pozos menos desviados. %os de los ms
importantes propiedades son la estabilidad de la lechada de filtrado.
3.12. stabilidad de la lechada'a estabilidad del cemento es siempre importante, pero aunmas
cuando se trata de pozos desviados. E&isten dos propiedades que
determinan la estabilidad de la lechada el a!ua libre y la
sedimentacin. El a!ua libre es importante debido a que puede
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mi!rar hacia la parte alta del a!ujero y crear un canal abierto a trav"s
del cual los fluidos del pozo pueden fluir.'a sedimentacin puede provocar una baja resistencia, una
porosidad alta del cemento en la parte superior del pozo. 'a perdida
de aislamiento entre zonas puede ocurrir y causar una mi!racin de
fluido y una reduccin en el control eficiente del yacimiento. /unque
la propiedad del a!ua libre y la sedimentacin pueden ocurrir juntos
no estn necesariamente relacionadas. Una propiedad puede
presentarse sin la presencia de la otra( por lo tanto, las pruebas que
se ha!an debern considerar que sean independientes.El a!ua libre debe mantenerse en cero. En el laboratorio, el a!ua
libre y la sedimentacin deben medirse contemplando el m&imo
an!ulo de desviacin. /unque un m"todo de prueba estndar de la
/$M no e&iste actualmente para pozos horizontales, la mayora de las
compaas operadoras y de servicio han desarrollado
procedimientos internos para pruebas de evaluacin del a!ua libre.
El a!ua libre y la sedimentacin pueden ser prevenidos por medios
qumicos, tales como la adicin de a!entes viscosificantes y9o sales
metlicas, las cuales forman hidr&idos complejos.3.13. Perdida del fluido
El control de p"rdida de fluido es particularmente importante en
pozos horizontales, debido a la e&posicin de la lechada a !randes
secciones permeables que son ms crticas que en pozos verticales.
;e requieren bajos ritmos de perdida de fluidos para preservar las
propiedades reol!icas diseadas para la lechada. 'os ritmos de
p"rdida deben ser siempre menores a 6 ml9* min. Un m"todo para
lo!rarlo, sin efectuar adversamente el control del a!ua libre y la
viscosidad, es mediante el uso de un sistema propiamente diseadode cemento late&P modificado.#tras propiedades de la lechadaEl control de la densidad de la lechada y una concentracin uniforme
de los aditivos son particularmente importantes para ase!urar que
las propiedades del cemento sean consistentes a trav"s del intervalo
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que se va a cementar. ;e deber tener un control estricto de la
mezcla de la lechada. ;i se requiere el control de sistema de
cemento de baja densidad, por problemas de perdida de circulacin,
los cementos a base de microesferas podran ser mejores que los
sistemas convencionales de cementos li!eros, sobre todo para
obtener una mayor resistencia a la compresin.3.1$. uipos ue se utilizan en la ce#entacin
En la operacin de cementacin se emplean dos tipos de equipos,
estos son1. Equipos ;uperficiales). Equipos ;ubPsuperficiales1B Equipos superficialesaB 7abezales de cementacinbB uberas de cementacin para bombeo de lechada, uniones
chicJsancB $lanta de almacenamiento de cemento y adictivos a !ranel
Amviles o fijosBdB /lmacenes mviles de cemento y adictivos en sacoeB Equipos de mezcladofB Equipo de bombeo!B Equipos de medicin y re!istroaB 7abezales de cementacin'as 7abezas de 7ementacin o tambi"n llamados 7ontenedores de
apones se utilizan en la mayora de los trabajos de cementacin
para adaptar la tubera de revestimiento a la bomba as como para
liberar los tapones de cementacin al momento adecuado. 'os
tapones de cementacin se utilizan para separar los fluidos del pozo
y la lechada de cemento. 'as cabezas de cementacin estn
diseadas para retener uno o dos tapones que se pueden car!ar
antes de mezclar la lechada de cemento.'as cabezas de inyeccin se instalan en la parte superior de la
caera de revestimiento antes de trabajos de cementacin para
permitir a los operadores aplicar el tapn de cementacin superior
sin abrir la caera de revestimiento. %ebido a que no se requiere
circulacin continua en la mayora de las situaciones de
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cementacin, el bombeo puede detenerse suficientemente como
para insertar el tapn inferior.7abeza de 7ementacin'as cabezas de cementacin tienen ventajas con respecto de otros
m"todos de aplicacin de taponesQ ;e puede car!ar un tapn en un contenedor antes de la mezcla de
la lechada de cemento.Q ;e puede liberar un tapn del contenedor en cualquier momento sin
interrumpir la operacin de bombeo.Q Ho in!resa aire en la caera de tal manera que el movimiento de la
lechada no se detiene.'as cabezas de cementacin estn disponibles en dos tiposP %e cada libreP -=ltiple
bB uberas de cementacin para bombeo de lechada, uniones
chicJsanHo se cuenta con la informacin necesaria sobre este dispositivo de
cementacin.cB $lanta de almacenamiento de cemento y adictivos a !ranel
Amviles o fijosB
El manejo de cementos a !ranel a trav"s de un proceso neumtico
involucra el mezclado de materiales secos movi"ndolos de tanque a
tanque. El material seco mezclado subsecuentemente se mueve al
si!uiente tanque o camin descar!ndolo a un flujo de aire de alta
velocidad. 'as ventajas de este tipo de sistemas son
Q /limentacin uniforme del cemento reci"n aireado AfluidizadoB, sin
enjarres y sin !rumos al sistema de mezclado.Q El mezclado de cemento del movimiento entre tanques a una
presin de aire de * a 5 psi y hacia los tanques de mezcla o
transferencia para una aireacin continua y una mezcla ms
homo!"nea de los materiales.anques de almacenaje.P olvas verticales de forma de cono o
cuadradas que brindan capacidad de almacenaje y descar!a de los
cementos y aditivos com=nmente utilizados en esa ubicacin
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!eo!rfica. 'a mayora de los sistemas a !ranel porttil o marino
usan tanques de almacenamiento presurizados que permiten
colocarlos en cualquier sitio, mientras que los tanques de almacenaje
permanente operan con el principio de alimentacin por !ravedad.
anque scale.Panque presurizado con forma de cono en el que los
materiales de cemento a !ranel son neumticamente colocados en el
vaco y densificados.anque de reserva9mezcla.P 'a maria de las plantas a !ranel estn
equipadas ya sea con un tanque receptor superior de alimentacin
de !ravedad no presurizado o un tanque de mezcla presurizado.
Esos tanques mezclan a=n ms los materiales en seco y tambi"n
retienen temporalmente el cemento y los aditivos antes de
descar!arlos al camin para su transportacin.
anque de desperdicios.P Un tanque de tipo de almacenaje con un
colector de polvo en el que otros tanques de almacenaje neumticos
pueden ventearse. ambien puede almacenar material de
desperdicio del campo hasta que su desecho es posible.
dB /lmacenes mviles de cemento y adictivos en saco
'os componentes principales de la unidad son los productos
!enuinos importados, que realzan !randemente su funcionamiento.
'a operacin de la unidad se observa a trav"s del sistema del
electrico, del sistema hidrulico, del sistema pheumantic y del
sistema de transmisin mecnico. odos los sistemas son
controlados a trav"s del panel de control, que facilita al usuario para
funcionar y realiza la automatizacin de alto nivel.
eB Equipos de mezclado'a -ezcladora ecirculante de 7emento A7-B es un sistema de
mezclado de tipo avanzado con diferentes ventajas con respecto de
otros sistemas convencionales.
Entre estas ventajas podemos citar
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Q 'a mezcladora podr confi!urarse para un control ms preciso
sobre la densidad de la lechada, lo que permite variaciones se!=n
como lo requieran los requisitos de un trabajo especfico.Q -ayor ener!a de mezcla.
Q -ayor control sobre las propiedades de las lechadas.
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produccin se podran requerir hasta tres unidades. ambi"n se
podrn requerir varias revolvedoras en trabajos en donde se
requieran ms de 1 sacos o donde se esperan altas presiones.'as lechadas de campo usualmente se mezclan y bombean en la
caera de revestimiento al ran!o ms alto posible. Esto varia de )
a 6 sacos9minuto, dependiendo de la capacidad de cada unidad
mezcladora. 7omo resultado, el primer saco de cemento de un
trabajo de cementacin primaria lleva al fondo en un periodo
relativamente corto.4B Equipos de medicin y re!istro
E&isten dos de medidores de densidad-edidores de densidad radioactivos
El densmetro radioactivo es un sistema totalmente el"ctrico
diseado para lar!ueros, remolques y utilizacin porttil. El sistema
cosiste de un desple!ado y un sensor de densidad. Est diseado
para operar con batera.Un densmetro radioactivo difiere de un densmetro neumtico enP El calibrado utilizado aire en vez de a!ua.P ;ensa la ma!nitud de los rayos fuente radioactivos conforme pasan
a travez de la lechada de cemento y convierte el valor a densidad de
la lechada.
@scula de lodo balanceada a presin
Esta bscula es un instrumento para medir la densidad absoluta de
una muestra de fluidos. 'a unidad es similar en su operacin a las
bsculas de lodo convencionales. 'a diferencia radica en que la
muestra de la lechada puede colocarse en una tasa de muestra de
volumen fijo bajo presin.Uno de los principales problemas es que tiene con los medidores de
densidad de fluidos, lechadas de cemento y de lodos es que a
menudo cuentan con una cantidad considerable de aire atrapada.
;in embar!o la presurizacin de la tasa de muestra puede reducir el
volumen de aire atrapado a una cantidad insi!nificante.)B Equipos subPsuperficiales
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%urante las etapas tempranas del proceso de perforacin, el pozo
est equipado con una tubera de revestimiento de acero brinda un
dimetro adecuado para las herramientas necesarias para perforar y
terminar el pozo. 'os tipos de equipo de fondo de pozo que se
analizan en esta seccin contribuyen para un trabajo de
cementacin( tambi"n ayudan a ase!urar una capa de cemento
uniforme por detrs de la caera de revestimiento.Equipos utilizados dentro del pozo
aB Equipos para cementaciones primariasbB Rapatos !uascB 7ollares flotadoresdB 7entralizadoreseB aspadores o limpiadores de paredfB 7anatas de cemento!B apones de desplazamiento de cemento
aB Equipos para cementaciones primarias
El equipo de !ua ayuda a !uiar la caera de revestimiento despu"s
de pasar por salientes y patas de perro al fondo del pozo. El equipo
de flotacin permite correr la caera de revestimiento en el pozo
parcialmente vacio, situacin que elimina un poco de la tensin de la
estructura del equipo y los malacates. ambi"n, las vlvulas de
contrapresin del equipo de flotacin permite liberar la presin de la
caera de revestimiento, despu"s de un trabajo de cementacin,
para reducir los problemas de micro espacios anulares.
;e puede crear un micro espacio anular cuando se permite que una
caera de revestimiento con esfuerzo Adebido a la presin internaB
se relaje despu"s de que el cemento haya endurecido y unido.
7onforme la caera de revestimiento se contrae, la leve reduccin
del dimetro e&terno de la caera de cmo resultado un espacio
muy an!osto entre el cemento y la caera que podra permitir el
desplazamiento de fluido y poner el ries!o el aislamiento de las
zonas.
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bB Rapatos !uas
'a zapata !ua tienen los si!uientes objetivos
Q $rote!er a la sarta de caera de revestimiento en contra de los
impactos relacionados con el asentado de la misma en el fondo del
pozo.
Q /yuda a pasar a la caera de revestimiento a pasar por tramos
an!ostos y desviados.'a zapata !ua estndar cuanta con un a!ujero de dimetro interno
!rande en su centro, lo que permite m&imos ran!os de bombeo de
cemento asi como el paso de tubos los cuales se introducen en la
sarta de caera de revestimiento.
cB 7ollares flotadores
El collar flotador diferencial de presin incluye una vlvula flotadora.
Esta vlvula permite que la tubera de revestimiento se llene
mientras se corre el pozo y permite la circulacin del fluido en
cualquier momento sin desactivar la unidad de llenado. 'os collares
flotadores pueden correrse en la misma sata de perforacin y
permiten que entre el fluido en la parte interior de la caera de
revestimiento y en el e&terior de la misma.
%espu"s que se ha corrido toda la caera de revestimiento, se deja
caer una bola de plstico densificada en la caera desde la
superficie y se bombea por la herramienta. Este procedimiento
desactiva la opcin de llenado diferencial. %espu"s de que la bola
pasa por el collar esta se cierra contra su asiento evitando que el
cemento rein!rese al dimetro interno de la caera de revestimiento.
odo esquipo que se corre con estas herramientas debe contar con
un dimetro interno lo suficientemente !rande como para permitir el
paso de una bola desnsificada que libera la vlvula de contrapresin.
'os tamaos de herramientas de 5G a 8S in, requieren de una bola
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de 1T in. de dimetro, mientras que las herramientas de : in y mas
!randes requieren de una bola de ) T in de dimetro.El collar flotador no debe utilizarse en pozos desviados ms de *
de la vertical, y debern perforarse con trepanos $%7.
dB 7entralizadores
'os centralizadores son dispositivos que ayudan a centrar la caera
de revestimiento en el pozo durante las operaciones de cementacin,
permitiendo que el cemento se distribuya homo!"neamente en torno
de la caera de revestimiento. El !rado al que la caera de centra
depende del desempeo del centrador y del espaciamiento de los
centradores instalados en el dimetro e&terno de dicha caera. 'os
centralizadores arqueados tanto soldados como no soldados,
brindan las si!uientes ventajas
Q /yudan a centrar la caera de revestimiento en el pozo,
permitiendo un distribucin homo!"nea del cemento.Q /yudan a reducir el arrastre de la caera en el pozo durante las
operaciones de baja de la misma.Q /yudan a evitar el pe!ado o atascamiento por presin diferencial de
la caera de revestimiento.Q Mncrementan la turbulencia del fluido en la herramienta.
eB aspadores o limpiadores de pared
%ebido a que el fluido de perforacin y el cemento no deben
mezclarse, la buena unin del cemento entre la caera de
revestimiento N cemento y entre el cemento N la formacin depende
de la remocin del enjarre de las formaciones.
'os raspadores o limpiadores de pared Aen al!unas ocasionesdenominados tambi"n como a!itadores de lodoB se instalan en el
e&terior de la caera para remover mecnicamente el enjarre o
revoque del lodo de la pared del pozo con puntas de acero de
resorte o cable.
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'os limpiadores o raspadores mecnicos de la caera de
revestimiento a!itan el lodo y facilitan su desplazamiento. El
movimiento de los raspadores rompo el esfuerzo !el del lodo en el
espacio anular y ayuda a adel!azar el fluido de manera que pueda
desplazarse y sacarlo del pozo. 'a remocin del lodo tambi"n es
asistida mediante el bombeo de la lechada de cemento a un ran!o lo
suficientemente alto como para crear un flujo turbulento.
E&isten dos tipos comunes de rapadores estos son
P aspadores de rotacinP aspadores de reciprocacin
El raspador de tipo rotacin limpia la formacin cuando se rota la
caera de revestimiento a apro&imadamente 16 a ) $-. ;e
requiere tener una lar!a y continua lon!itud de raspadores en todas
las zonas que se vayan a limpiar.
El raspador tipo reciprocacin cuanta ya sea con puntas de acero
lar!as o con un cable. Estos dispositivos raspan o limpian la
formacin conforme la caera est siendo levantada de 1 a 16 ft
del fondo del pozo. ;e debe tener precaucin N debido a que
al!unos raspadores de tipo reciprocacin pueden instalarse al rev"s
y por lo tanto se tornaran in=tiles cuando lle!an a la formacin de
e&plotacin.fB canastas de cementoambi"n se instalan canastas de cemento en el e&terior de la caera
de revestimiento. /yudan a soportar parte de la presin hidrosttica
que produce la lechada de cemento hasta que fra!ua y prote!e a la
formacin de e&plotacin en contra de contaminacin del cemento.
Una canasta de cemento cuenta con una lona o camisa metlica que
est soportada mediante peldaos de acero.
Esta camisa filtra los slidos de cemento, que pueden formar un
puente entre la caera y el pozo. 'a cantidad m&ima de presin
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que cualquier canasta de cemento debe poder soportar es de
apro&imadamente 6 psi. Una canasta de cemento debe tener una
capacidad de viajar a todo lo lar!o del tramo de la caera.
'as canastas de cemento se utilizan
P $or arriba de zonas d"biles que puedan romperse bajo la presin
hidrosttica de la lechada del cemento.P $ara la cementacin de caera a trav"s de un tramo del zapato
para brindar un soporte adicional a la columna de cemento.!B tapones de desplazamiento de cemento
'os tapones que se utilizan en la cementacin primaria minimizan la
contaminacin del cemento en la caera de revestimiento limpiando
la caera.
E&isten dos tipos de taponesP apones inferioresP apones superiores
apones inferiores'a funcin del tapn inferior es in!resar en la cabeza de
cementacin delante de la lechada de cemento. 'impia el lodo y los
slidos de la pared de la caera y evita que los slidos vayan
adelante del tapn. 'os tapones inferiores casi siempre se utilizan en
la cementacin primaria, con e&cepcin que cuando se corren
materiales de p"rdida de circulacin con el cemento.
7uando el tapn lle!a al cople o collar flotador, la presin diferencial
entre el interior de la caera de revestimiento y el espacio anular
rompe el diafra!ma en la parte superior del tapn y se permite que la
lechada fluya y sal!a del zapato y suba al espacio anular.El cuerpo del tapn es lo suficientemente fuerte como para soportar
las fuerzas de impacto y la presin diferencial a la ruptura.
apones superioresUn tapn superior se bombea hacia abajo mediante el fluido de
desplazamiento despu"s de que se ha bombeado la lechada. Evita
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que el fluido de desplazamiento ha!a canalizaciones a trav"s de la
lechada de cemento ms viscosa. 'os tapones superiores no tienen
diafra!ma y el fluido no puede bombearse por ellos. 7uando lle!a a
la parte superior del tapn inferior la presin se acumular e indicara
que el trabajo se ha concluido.
/unque los tapones superiores e inferiores llevan a cabo funciones
relativamente i!uales Aseparacin de dos fluidosB, son bastante
diferentes estructuralmente.