Cementación

SERVICIOS DEINGENIERÍA

Ingeniería en Petróleos

Marco Ricardo Bolaños C.Fecha: 2013-04-05Pág.: 1de5

CEMENTACIÓN

INTRODUCCIÓN

La cementación de pozos es un proceso que consiste en mezclar cemento seco y ciertos aditivos con agua, para formar una lechada que es bombeada al pozo a través de la sarta de revestimiento y colocarlo en el espacio anular entre el hoyo y el diámetro externo del revestidor. Luego se deja fraguar y endurecer, formando una barrera permanente e impermeable al movimiento de fluidos detrás del revestidor. La cementación tiene una gran importancia en la vida del pozo, ya que los trabajos de una buena completación dependen directamente de una buena cementación. Los trabajos de cementación se clasifican en: primarios y secundarios (remedial).

CEMENTACIÓN PRIMARIA

Se realiza al cementar los revestidores del pozo (conductor, superficial, intermedio, producción, etc.) ó camisa (liner) durante la perforación. Entre los objetivos principales de esta cementación se pueden mencionar los siguientes:

Adherir y fijar la sarta de revestimiento. Restringir el movimiento de fluidos entre las formaciones productoras y el

confinamiento de los estratos acuíferos. Proteger la sarta contra la corrosión. Reforzar la sarta contra el aplastamiento debido a fuerzas externas y reforzar la

resistencia de la sarta a presiones de estallido. Proteger la sarta durante los trabajos de cañoneo (completación). Sellar la pérdida de circulación en zonas "ladronas".

La cementación primaria es por consiguiente, una de las etapas más criticas durante la perforación y completación de un pozo. Este procedimiento debe ser cuidadosamente planificado y ejecutado, debido a que hay una sola oportunidad para realizar el trabajo exitosamente.

CEMENTACIÓN SECUNDARIA O REMEDIAL

Es el proceso de forzamiento (Squeeze) de la lechada de cemento bajo presión a través de las perforaciones o huecos al revestidor en el pozo. Se realiza principalmente en reparaciones/reacondicionamientos o en tareas de terminación de pozos. Puede ser: cementaciones forzadas y tapones de cemento, los propósitos principales de esta cementación son:

Reparar trabajos de cementación primaria deficientes.




Reducir altas producciones de agua y/o gas. Reparar filtraciones causadas por fallas del revestidor. Abandonar zonas no productoras o agotadas. Sellar zonas de pérdidas de circulación. Proteger la migración de fluido hacia zonas productoras

El termino cementación remedial se aplica a aquellos trabajos que mediante la inyección de una lechada de cemento a la formación, corrigen alguna situación anómala que se presenta en el pozo. El proceso por el cual se le inyecta la lechada de cemento se denomina “squeeze”, sin alcanzar en ningún caso la presión de fractura. Pueden definirse como procesos de bombear una lechada de cemento en el pozo, bajo presión, forzándola contra una formación porosa, tanto en las perforaciones del revestidor o directamente el hoyo abierto. Por lo que las cementaciones secundarias pueden ser: forzadas y/o tapones de cemento. La cementación forzada es una medida correctiva a una cementación primaria defectuosa y consiste en inyectar cemento a presión a través de disparos o Ranuras en la cañería de revestimiento al espacio anular. Existen técnicas de cementación a baja y a alta presión (Squeeze) y se utiliza por las razones siguientes:

Para detener las pérdidas de circulación en hueco abierto durante la perforación. Para corregir fallas en la cementación primaria. Para reducir las relaciones agua – aceite, gas – agua o gas – aceite. Para abandonar zonas agotadas o no productivas. Para aislar zonas productivas antes de cañonearlas. Para reparar defectos tales como daños en el revestimiento. Mejorar el sello hidráulico entre dos zonas que manejan fluidos. Eliminar la intrusión de agua al intervalo productor. Reducir la relación gas petróleo. Sellar un intervalo explotado. Sellar parcialmente un intervalo que se seleccionó incorrectamente. Corregir una canalización en la cementación primaria. Corregir una anomalía en la cañería de revestimiento. Debido a riesgos inherentes en toda cementación por la posibilidad de un fraguado

prematuro, el cual generalmente ocasiona la pérdida del pozo, se han desarrollado cementos de composición especial, así como aditivos especiales.

EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

A fin de llevar a cabo un trabajo de cementación primaria o secundaria, deben incluirse algunos equipos especiales, los cuales se corren en la sarta de cañerías de revestimiento.




Zapata de Revestimiento: Una zapata guía es colocada en la primera pieza de cañería que se va a bajar al pozo, tiene la punta de la nariz redondeada para pasar cualquier saliente, desviación u otra irregularidad del pozo y evitar desestabilizar el pozo. Las zapatas guías no contienen válvulas de contra presión, ni mecanismos de control de flujo. La nariz y los componentes internos son construidos de materiales re-perforables (molibles), como son el cemento y aluminio.

Equipo de flotación: A medida que se incrementa la profundidad de perforación, las estructuras de las torres de perforación se ven sometidas a mayores esfuerzos y fatigas por incremento de la longitud y peso de las cañerías de revestimiento. El uso de equipos de flotación reduce estos esfuerzos y fatigas, aprovechando el efecto de flotación aplicado a las tuberías. Los equipos de flotación consisten de zapatas y collares especiales con válvulas de contrapresión que impiden la entrada de los fluidos del pozo. Conforme la tubería es bajada, la carga al gancho del bloque viajero (o Top Drive) es reducida. La cañería debe ser llenada desde superficie cada 5 a 10 cañerías.

Cuello o collar flotador: Usualmente localizado 2 o 3 juntas sobre la Zapata y actúa como un alto para los tapones de cemento. El cuello flotador asegura que habrá cemento sellando las últimas juntas de la tubería de revestimiento cuando cese el bombeo, es decir, cuando el tapón sea golpeado.

Cuello o collar diferencial: Los collares diferenciales combinan los beneficios del los equipos de flotadores y el del auto llenado. Estos equipos están diseñados para llenarse automáticamente y regular el nivel del fluido dentro de la cañería de revestimiento. La mayoría de las unidades de llenado diferencial (zapata o collar), mantienen la cañería de revestimiento aproximadamente a un 90 % lleno con respecto al nivel del lodo en el espacio anular.

Centralizadores: Una gran necesidad en la tecnología de la cementación es el centrado de las cañerías de revestimiento que se van a cementar. Los centralizadores son nervaduras metálicas abisagradas que se instalan en la sarta de cañerías de revestimiento con la finalidad básica de centrarla y asegurar una buena cementación alrededor de la misma. Pueden ser ya sea de tipo de fleje con bisagra o sólidos de tipo espiral o rígido, sus funciones básicas son:

Disminuir los problemas de resistencia al bajar la cañería al pozo. Centrar la cañería de revestimiento. Minimizar problemas de pegamiento por presión diferencial. Reduce los problemas de canalización del cemento.

Los centralizadores se requieren particularmente en pozos desviados, donde la cañería tiende a quedarse sobre la parte baja de dichos pozos. Los canales de lodo tienden a formarse en estas partes bajas, evitando un buen trabajo de cementación. El espaciamiento de los




centralizadores varía dependiendo de los requerimientos de cada operación de cementación. En zonas críticas y lugares en el pozo con desviación elevada, se deben espaciar estrechamente, mientras que pueden no ser necesarias en otras partes de la sarta de cañerías. Ventajas de una tubería centralizada:

Mejora la eficiencia de desplazamiento (excentricidad mínima) Reduce el riesgo diferencial de atrapamiento Previene problemas clave de asentamiento Reduce el arrastre en pozos direccionales

Un programa típico de bajada de centralizadores puede estar compuesto de:

1 centralizador inmediatamente encima del zapato. 1centralizador cada junta sobre las 3 cañerías de fondo. 1 centralizador cada junta a través de toda la zona productora. 1 centralizador cada 3 juntas en cualquier lugar.

PARÁMETROS QUE AFECTAN UNA CEMENTACIÓN

Las calificaciones de profundidad de cemento se basan en las determinaciones de laboratorio del tiempo de fraguado y de la resistencia a la compresión mínima de desarrollo, en los que las muestras se someten a temperaturas y presiones de un gran porcentaje de condiciones reales.

El tiempo de fraguado es el tiempo requerido para alcanzar el límite superior aproximado de consistencia bombeable. Las especificaciones de tiempo mínimo de fraguado (y máximo para las clases G y H) se basan en los tiempos de bombeo a partir de datos de campo. Las fuerzas de compresión mínimas se especifican después de las 8 y/o 24 horas de tiempo de curado para muestras sometidas a una presión (3000 psi, excepto para simulaciones de 1.000 y 2.000 pies) y temperatura (sobre la base de un gradiente geotérmico de 1,5 ° C por cada 100 pies).

Se añade agua al cemento para hacer la mezcla bombeable, y proveer hidratación (la reacción química). Aunque sólo el 25% de agua por peso de cemento es necesaria para la hidratación, el contenido normal de agua es más alto para proporcionar capacidad de bombeo.

El contenido normal de agua es diferente para las diversas clases de acuerdo a la finura del molido. El exceso de agua se debe evitar para prevenir la estratificación del cemento y el agua. La API requiere que la Clase G y H tengan menos de 1,4% solución de agua libre, medida en un cilindro graduado de 250 ml en dos horas. Se debe tener cuidado al añadir la cantidad adecuada de agua para el cemento a utilizar. Por ejemplo, la clase H es a veces manejada por equivocación como Clase A, y la mezcla resultante tiene una disminución de fuerza, retraso en el tiempo de fraguado y exceso de agua libre.




El contenido de agua libre es generalmente más alto a medida que la temperatura aumenta debido al adelgazamiento, y pruebas de laboratorio a una elevada temperatura se requieren a veces. El agua libre puede ser reducida al mínimo: limitando la cantidad de agua de la mezcla, con la adición de bentonita en pequeñas cantidades o con la selección y el control de la cantidad de otros aditivos para la mezcla. El tiempo de fraguado puede variarse con aceleradores y retardadores, éste es una función de la temperatura y la presión, el tiempo puede ser reducido con el corte del bombeo (falta de agitación). Y las pruebas API pueden ser realizadas de esta manera para simular interrupciones durante el vaciado.

Aunque, el tiempo de fraguado debe ser establecido a condiciones reales para asegurarse tener un tiempo adecuado de bombeo. Hay que evitar el tiempo excesivo de fraguado para prevenir: retrasos para continuar con las operaciones de perforación, asentamiento y separación de los componentes del cemento, formación de agua libre, pérdida de presión hidrostática. Se deben correr pruebas de resistencia a la compresión con el diseño de la lechada completo, para saber en cuanto tiempo desarrolla el cemento fraguado, su resistencia a la compresión y así poder continuar en el pozo con la perforación de la siguiente etapa o con las operaciones de la terminación del mismo. En la práctica se asume un valor aceptable de resistencia a la compresión de 35 kg/cm2, como mínimo, para que la capa de cemento soporte el peso de la tubería.

CONDICIONES ÓPTIMAS DE CEMENTACIÓN

Tener la densidad apropiada. Ser fácilmente mezclable en superficie. Tener propiedades reológicas óptimas para remover el lodo. Mantener sus propiedades físicas y químicas mientras se está colocando. Debe ser impermeable al gas en el anular, si estuviese presente. Desarrollar esfuerzo lo más rápido posible una vez que ha sido bombeado. Desarrollar una buena adherencia entre revestidor y formación. Tener una permeabilidad lo más baja posible. Mantener todas sus propiedades bajo condiciones severas de presión y temperatura.

Bibliografía:

http://www.buenastareas.com/ensayos/Cementacion-De-Pozo/2210938.html

http://www.buenastareas.com/ensayos/Cementacion-De-Pozo/2210938.html

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