LITOLOGIA DE LAS FORMACIONES VENEZOLANAS DONDE SE ENCUENTRAN YACIMIENTOS DE

HIDROCARBUROS:

Litologia de la cuenca de maracaibo:

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Litología de la cuenca Barinas- Apure

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Litología de la cuenca de Oriente

PROBLEMAS FRECUENTES QUE SE PUEDAN PRESENTAR DURANTE LA CEMENTACION DE POZOS

SEGÚN LA LITOLOGIA DE LA FORMACION QUE SE HAYA ATRAVESADO

TIPOS DE PRESIONES Y DE QUE MANERA INFLUYEN EN LA CEMENTACION:

PRESIÓN HIDROSTÁTICA: La Presión Hidrostática se define como la presión ejercida por una columna de fluido en el

fondo. Esta presión es una función de la densidad promedio del fluido y de la altura vertical o profundidad de la columna de

fluido.

PRESIÓN DE SOBRECARGA: Es la presión ejercida por el peso combinado de la matriz de la roca y los fluidos

contenidos en los espacios porosos de la misma (agua, hidrocarburos, etc.), sobre las formaciones subyacentes.

PRESION DE YACIMIENTO (FORMACION): La presión de formación es aquella a la que se le encuentran confinados

los fluidos dentro de la formación. También se le conoce como presión de poro.

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Las presiones de formación o de poro que se encuentran en un pozo pueden ser normales, anormales (altas) o subnormales

(bajas).

PRESION DE CIRCULACION: la presión de circulación de la zapata de cementación de la tubería de revestimiento (2.730

psi) es la suma de la presión hidrostática y de la pérdida de presión anular de 130 psi entre la zapata de cementación de la

tubería de revestimiento y la presión atmosférica.

DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACIÓN: es la presión ejercida sobre la formación por la presión hidrostática

del fluido de perforación más las pérdidas de presión de circulación anular, indicada por el peso de lodo que produciría una

presión hidrostática igual a la suma de estas presiones.

IMPORTANCIA EN EL PROCESO DE CEMENTACION

Definición de Tuberías de Revestimiento:

Son tuberías especiales que se introducen en el hoyo perforado y que luego son cementadas para lograr la protección del hoyo

y permitir posteriormente el flujo de fluidos desde el yacimiento hasta superficie. También son conocidas como:

Revestidores, Tubulares, Casing

Funciones de la Tubería de Revestimiento:

La razón primaria de colocar una tubería de revestimiento en un pozo, es proporcionar protección al hoyo en una forma

segura, confiable y económica.

Funciones más importantes de las tuberías de revestimiento están:

Evitar derrumbes en el pozo durante la perforación.

Evitar contaminaciones de aguas superficiales.

Suministrar un control de las presiones de formación.

Prevenir la contaminación de las zonas productoras con fluidos extraños.

Al cementarlo, se puede aislar la comunicación de las formaciones de interés.

Confinar la producción del pozo a determinados intervalos.

Facilitar la instalación del equipo de superficie y de producción.

Características

Las tuberías de revestimiento se fabrican de acero de la más alta calidad y bajo estrictos controles de seguridad en los

procesos de fabricación. Son del tipo sin costura, obtenidas por fusión en horno y soldadas eléctricamente.

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El API ha desarrollado especificaciones para la tubería de revestimiento, aceptadas internacionalmente por la industria

petrolera. Entre las especificaciones incluidas para los Revestidores y las conexiones están características físicas, propiedades

de resistencias a los diferentes esfuerzos y procedimientos de pruebas de control de calidad. En los diseños se deben tomar en

cuenta tales especificaciones para minimizar las posibilidades de fallas.

Tipos de Revestidores:

El número de sarta de revestimiento que se colocan en un pozo es función de la naturaleza de las formaciones por atravesar y

de la profundidad final de hoyo.

Revestidor Conductor:

Es un tubo guía de diámetro grande (16” a 30”) que se coloca a profundidades someras, cementada hasta superficie o lecho

marino, y es la primera tubería de revestimiento sobre la cual se montan las VIR’s. Se utiliza para reforzar la sección superior

del hoyo y evitar que la circulación de fluidos de perforación lo lave demasiado. La profundidad de asentamiento varía entre

150’ y 250’.

Sus principales funciones son:

Evitar que las formaciones someras no consolidadas se derrumben dentro del Hoyo.

Proporcionar una línea de flujo elevada para que el fluido de perforación circule hasta los equipos de control de sólidos y a

los tanques de superficie.

Proteger formaciones de agua dulce superficiales de la contaminación por el fluido de perforación.

Permite la instalación de un sistema desviador de flujo y de un impide reventón Anular.

Revestidor de Superficie:

Tiene como objetivo fundamental proteger las formaciones superficiales de las condiciones de perforación más profundas. La

profundidad de asentamiento varía entre 300’ y 3500’ dependiendo del área operacional y generalmente se cementa hasta

superficie.

Entre sus funciones más importantes están:

Evitar la contaminación de yacimientos de agua dulce.

Proporcionar un gradiente de fractura suficiente para permitir la perforación del próximo hoyo.

Servir de soporte para la instalación del equipo de seguridad (VIR’s).

Soportar el peso del resto de las tuberías que serán colocadas en el pozo. Por esta razón se cementan hasta superficie.

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Revestidor Intermedio:

Este tipo de Revestidor proporciona integridad de presión durante las operaciones de perforación subsecuentes. También se le

llama Protectora porque protege las formaciones de altos pesos de lodo, con profundidades de asentamiento entre 11000’ y

12000’.

Sus funciones más importantes son:

Facilita el control del pozo si se encuentran zonas de presiones anormales.

Aísla formaciones problemáticas, lutitas deleznables, flujos de agua salada o formaciones que contaminan el fluido de

perforación.

Permite bajar la densidad del lodo para perforar zonas de presiones normales que se encuentran debajo de zonas presurizadas.

Revestidor de Producción:

Es la sarta de revestimiento a través de la cual se completa, produce y controla el pozo durante toda su vida productiva y en la

cual se pueden llevar a cabo muchas reparaciones y completaciones. Este Revestidor se coloca hasta cubrir la zona

productiva y proporciona un refuerzo para la tubería de producción

(“tubing”) durante las operaciones de producción del pozo. Por lo general, no se extiende hasta la superficie y es colgada en

la sarta de revestimiento anterior a ella. La profundidad de asentamiento es la profundidad total del pozo.

Las principales funciones son:

Aislar las formaciones o yacimientos para producir selectivamente.

Evitar la migración de fluido entre zonas.

Servir de aislamiento al equipo de control (cabezal) que se instalará para manejar la producción del pozo.

LA CEMENTACIÓN:

La cementación 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. Esta cementación es realizada inmediatamente después que se corre un Revestidor en el hoyo. Se realiza a

presiones suficientes para que la mezcla de cemento sea desplazada a través de la zapata y ascienda por el espacio anular

hasta cubrir la distancia calculada que debe estar rellena de cemento.

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Función:

Evitar que las aguas superficiales contaminen los acuíferos.

Evitar la comunicación de un acuífero utilizable con otro u otros contaminados o que constituyan un horizonte ladrón o que

se pretendan utilizar.

Aumentar la resistencia mecánica y a la corrosión de las tuberías de revestimiento. En casos especiales proporcionar a un

tramo de pozo la hermeticidad necesaria para realizar en él inyecciones a presión, bien sea para hacer un desarrollo con

dispersantes o por acidificación, o por fracturación hidráulica.

CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS SEGÚN SU GRADO API

Clase A: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando no se requieren propiedades especiales. La

relación agua/cemento recomendada es 5.2 gal/sxs.

Clase B: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando hay condiciones moderadas a altas resistencia

al sulfato. La relación agua/cemento recomendada es 5.2 gal/sxs.

Clase C: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando se requieren condiciones de alto esfuerzo. La

relación agua/cemento recomendada es 6.3 gal/sxs.

Clase D: usado generalmente para pozos desde 6000’ hasta 10000’, para condiciones moderadas de presión y temperatura.

Está disponible para esfuerzos moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase E: usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 14000’, para condiciones altas de presión y temperatura. La

relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase F: usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 16000’, para condiciones extremas de presión y temperatura.

Está disponible para esfuerzos moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase G y H: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 8000’ o puedan ser usados con aceleradores o

retardadores para cubrir una amplia variedad de rangos de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es

5,0 gal/sxs.

ADITIVOS PARA CEMENTOS

Aditivos: Los aditivos tienen como función adaptar los diferentes cementos petroleros a las condiciones específicas de

trabajo. Pueden ser sólidos y/o líquidos (solución acuosa). Entre ellos tenemos:

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Aceleradores: Se usan en pozos donde la profundidad y la temperatura son bajas. Para obtener tiempos de espesamiento

cortos y buena resistencia a la compresión en corto tiempo. Pueden usarse: cloruro de calcio (CaCl2, más usado), silicato de

sodio (Na2SiO3), cloruro de sodio (NaCl), ácido oxálico (H2C2O4), etc.

Retardadores: hacen que el tiempo de fraguado y el desarrollo de resistencia la compresión del cemento, sea más lento. Los

más usados son: lignitos, lignosulfonato de calcio, ácidos hidroxicarboxílicos, azúcares, derivados celulósicos, etc.

Extendedores: Se añaden para reducir la densidad del cemento o para reducirla cantidad de cemento por unidad de volumen

del material fraguado, con el fin de reducir la presión hidrostática y aumentar el rendimiento (pie3/saco) de las lechadas.

Entre los más usados se tienen: bentonita, silicato de sodio (Na2SiO3), materiales pozzolánicos, etc.

Densificantes: Aditivos que aumentan la densidad del cemento o que aumentan la cantidad de cemento por unidad de

volumen del material fraguado, con el fin de aumentar la presión hidrostática. Los más usados: barita, hematita, ilmenita, etc.

Controladores de Filtrado: Aditivos que controlan la pérdida de la fase acuosa del sistema cementante frente a una

formación permeable. Previenen la deshidratación prematura de la lechada. Los más usados son: polímeros orgánicos,

reductores de fricción, etc.

Antiespumantes: Ayudan a reducir el entrampamiento de aire durante la preparación de la lechada. Los más usados son:

éteres de poliglicoles y siliconas.

Dispersantes: Se agregan al cemento para mejorar las propiedades de flujo, es decir, reducen la viscosidad de la lechada de

cemento. Entre ellos tenemos: polinaftaleno sulfonado, polimelamina sulfonado, lignosulfonatos, ácidos hidrocarboxilicos,

polímeros celulósicos.

LECHADAS PARA CEMENTACIÓN:

Una lechada para la cementación de pozos productores de hidrocarburos y pozos inyectores de agua, y procedimientos para

cementar los pozos empleando dicha lechada, donde la lechada contiene por lo menos cemento y agua; y comprende además

por lo menos una cantidad de fibras en una proporción de entre un 0,1 y 0,8% en peso respecto del peso del cemento, donde

las fibras pueden ser fibras de polipropileno, polietileno, carbono, vidrio resistente a los álcalis, celulosa y polímeros en

general.

REOLOGÍA EN CEMENTOS

Newtonianos: Proporcionalidad directa y constante entre la velocidad de corte y el esfuerzo de corte. Viscosidad

independiente de la velocidad de corte, comienza a fluir inmediatamente de aplicado un esfuerzo.

No-Newtonianos: No presentan proporcionalidad directa entre fuerza y a presión y temperatura constante, necesitan de un

esfuerzo adicional para comenzar a fluir

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PROCEDIMIENTO BASICOS DE CEMENTACIÓN DE UN POZO

Introducción de la tubería de revestimiento con el pozo lleno de la suspensión de cemento: El pozo se puede llenar de

cemento bien por gravedad desde la boca o introduciendo una tubería de aproximadamente 2'' hasta unos 30-40 cm del fondo

de pozo y vertiendo por ella (también por gravedad) la suspensión de cemento. Si el sondeo se ha perforado mediante

percusión y está lleno de lodo, el cemento desplazará a éste debido a su mayor densidad. Lo mismo ocurría si la perforación

está llena de agua.

A continuación se desciende la tubería de revestimiento con el fondo tapado por un tapón hecho con material que resulte

fácilmente perforable. La tubería deberá estar provista de centradores para mantener la verticalidad de la entubación y que el

anular de cemento sea uniforme. Si la tubería no desciende por su propio peso se lastra con agua. Antes de reanudar los

trabajos de perforación se suelen dejar 72 horas para el fraguado y endurecimiento de la suspensión de cemento tiempo que

puede reducirse si se emplean acelerantes de fraguado aunque no es conveniente la reanudación de los trabajos sin que el

endurecimiento haya tenido lugar con seguridad

PROBLEMAS MÁS FRECUENTES EN LA CEMENTACION

Falta de agua: De antemano deberá de almacenarse agua suficiente para la operación.

Falla de la unidad cementadora: probar la misma antes de iniciar la operación, y si falla, no iniciar a cementar hasta que

llegue otra en condiciones.

Pérdida parcial y pérdida total de circulación: Si es pérdida parcial, es recomendable bajar el gasto de bombeo para

reducir la presión; ahora, si la pérdida es total, hay que continuar con la operación.

Fuga en la cabeza de cementación: reemplazarla por otra de inmediato.

Falla en la unidad almacenadora de cemento (trompo) tratar de corregir la falla y tener otra línea alterna de aire del equipo.

Al desplazar la lechada, que el exceso de cemento caiga en la presa de asentamiento, dejar en la descarga de la línea de flote,

a un elemento de la cuadrilla para estar pendiente, y cuando salga el cemento, que se descargue en el contenedor de recortes.

Al desplazar la lechada, fallen las bombas del equipo: terminar de desplazar con la unidad de alta.

Fuga en las uniones del stand pipe: cambiar los empaques de las uniones.

Descontrol del pozo: efectuar procedimiento de cierre de preventores.

CONSIDERACIONES QUE SE DEBEM TOMAR PARA LA CEMENTACION DE UN POZO:

En cementaciones de cierta dificultad es importante realizar una perfecta planificación de todas las operaciones que se

llevarán a cabo. Por ello, la empresa ejecutante deberá presentar un plan de trabajo detallado que será supervisado por

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técnicos especialistas. En el plan de trabajo se detallaran las operaciones y se relacionarán los medios técnicos y humanos con

que se va a contar.

En cementaciones de tuberías, éstas deben estar correctamente centradas en la perforación (centradores), existiendo suficiente

margen de diámetro entre tubería y perforación (al menos 50-100 mm).

El anular debe estar ausente de sustancias contaminantes.

La tubería debe estar limpia, sin grasas, de modo que facilite la adherencia del cemento.

Preparación adecuada de la lechada de cemento en composición, volumen y tiempo.

PROPIEDADES DE LAS LECHADAS:

Densidad de la Lechada: Las densidad estándar de las lechadas pueden ser alteradas para reunir requerimientos

operacionales específicos (una formación que tenga un bajo gradiente de fractura podría no soportar la presión hidrostática de

una lechada de cemento cuya densidad esta alrededor de las 15 lb/gal).

Rendimiento de la Lechada: Es el número de pies cúbicos por saco de cemento, mezclados con determinada cantidad de

agua. Es preferible que sobre cemento y no que falte, especialmente cuando puede haber contaminación con lodo, dilución o

canalización.

Tiempo de Bombeabilidad (Espesamiento): El tiempo de bombeabilidad de una lechada de cemento es el tiempo durante el

cual la lechada de cemento puede ser bombeada y desplazada dentro del espacio anular (la lechada es bombeable durante este

tiempo).

Agua de Mezcla: Siempre es recomendable el uso de agua potable si está disponible. Sin embargo, en un taladro el agua se

obtiene de una fosa abierta, un pozo perforado o una laguna. Esta agua puede contener contaminantes que pueden producir

fallas en la cementación.

Resistencia a la Compresión: Es la fuerza de compresión requerida para triturar el cemento, dividida entre el área seccional

recta de la muestra. La resistencia compresiva del cemento es generalmente alrededor de 12 veces mayor que la resistencia a

la tensión. Es por esto que siempre se reporta solamente la resistencia a la compresión

Perdida de Agua (Agua Libre): El proceso de fraguado de la lechada es el resultado de que el cemento empiece a hidratarse

con el agua de mezcla. La cantidad de agua perdida que puede ser tolerada depende de operación de cementación y de la

formulación de la lechada.

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