Revisión de La Tecnología de Cementación

7/25/2019 Revisin de La Tecnologa de Cementacin

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2 KTC J B J une2004

Schlumb

ergerPrivate

Agenda

Cementacin Primaria Criterios para una Cementacin Exitosa

Reologa

Cementacin Secundaria

Aditivos de Cementacin

Pruebas de Laboratorio


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3 KTC J B J une2004

Schlumb

ergerPrivate

ObjetivosAl finalizar este modulo, los participantes seran

capaces de: Nombrar los diferentes revestidores primarios

en un pozo

Enumerar los criterios para una cementacinexitosa

Enumerar y explicar los tipos de rgimen de

flujo y sus modelos reolgicos Entender los mtodos para la ejecucin de una

cementacin secundaria


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4 KTC J B J une2004

Schlumb

ergerPrivate

Objetivos Explicar el porque los aditivos son agregados a

una lechada Enumerar las familias de aditivos de

cementacion

Nombrar los diferentes equipos usados en laspruebas de laboratorio

Analizar los resultados de laboratorio


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5 KTC J B J une2004

SchlumbergerPrivate

Cementacin Primaria

La introduccin de unmaterialcementante en el espacio anularentre revestidor y hoyo, se realizacon el objetivo de: Aislar zonas

Soportar las cargas axiales delos revestidores a ser corridosposteriormente

Proveer soporte y proteccin alrevestidor

Proteger el hoyo

AguaPotable

Zona Impermeable

Salmuerao Petroleo


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6 KTC J B J une2004

SchlumbergerPrivate

Objetivos de una Cementacin Primaria

Aislar totalmente las zonas (Adherencia Hidrulica)

Soportar las cargas axiales (Adherencia al esfuerzoaxial)

Proteger el revestidor


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7 KTC J B J une2004

SchlumbergerPrivate

Tipos de Revestidores

Conductor

Superficie

Intermedio Revestidores deProduccino Liners


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8 KTC J B J une2004

SchlumbergerPrivate

Conductor

Propsito: Previene wash outs Proveer elevacin al niple de flujo

Problemas:

Flujo de agua superficiales Bajas Temperaturas (Costa Afuera) Perforacin a travs de hidratos

gaseosos bajo condiciones de aguasprofundas (Costa Afuera)

Otros: Se consideran grandes excesos Cementacin Stab-in es comun Lechadas de cemento neto aceleradas

Revestidor de 30 en Hoyode 36

o

Revestidor de 20 en Hoyo 26

@30 ft - 200 ft


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9 KTC J B J une2004

SchlumbergerPrivate

Cementacin a travs de la Tubera dePerforacin (Stab-in)

Puntos Claves: Menor contaminacin del cemento

Menor canalizacin

Menor Desplazamiento

Bombear hasta que el cemento llegue asuperficie

Tiempo de trabajo menor (Tiempo detaladro)

Menos cemento


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10 KTC J B J une2004

SchlumbergerPrivate

Cementacin Externa (TopJ ob)

Puntos Claves: Traer el cemento hasta la

superficie

Se usan Tubos No-API

Max. profundidad 250-300 ft Presiones muy altas debido a la

friccin

Conexiones No-standards


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SchlumbergerPrivate

Revestidor de Superficie Propsitos:

Proteger las formaciones de aguapotable

Revestir zonas inconsolidadaso zonasde prdidas

Proveersoporte mecnico para lasoperaciones posteriores (BOP, etc.) Problemas:

Flujode aguas superficiales Perforacin a traves de hidratos

gaseosos (Costa Afuera) Otros:

Lechadas ligera y de cola Grandes excesos ( 50 - 150 %)

Revestidor de 16 enHoyo de 20

oRevestidor de 13 3/8 en

Hoyo de 17 @

100 ft 3000 ft


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SchlumbergerPrivate

Revestidor(es) Intermedio(s)

Revestidor de 13 3/8 en Hoyo de 17 o

Revestidor de 9 5/8 en Hoyo de 12 entre

3000 to 10,000 ft (vertical o desviado)

Propsito:

Aislamiento del hoyo en secciones detrabajo

Problemas:

Zonas de sobre-presin, prdidas,

formaciones salinas, lutitas deleznables Rango entre la presin de poro y la presin

de fractura muycercano


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SchlumbergerPrivate

Revestidor Intermedio(s)

13 3/8 casing in 17 holeorRevestidor de 9 5/8 en Hoyo de 12

@3000 to 10,000 ft (verticales o desviados)

Otros :

Son frecuentes las cementaciones en dos etapas Se requierenbuenas prcticas de cementacion Tope del cemento hasta superficie o la zapata

anterior Comunmente se usan lechadas de barrido

seguidas por lechadasde cola con alta resistenciaa la compresin

Lechadas Especiales (ligeras, pesadas, sistemassalinos, etc)


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SchlumbergerPrivate

Cementacin en dos Etapas

Puntos Claves: Aislamiento de Zonas (Separacin)

Reduccin de la presin hidrosttica

Dejar zonas en el anular sin cementar

(cemento a TD y en la superficie)

1ra Etapa

Collarde

Etapas


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SchlumbergerPrivate

Revestidor de Produccin o Liner

Dimetros Comunes:4 , 5, 7, 9 5/8

Propsitos: Aislar la zona productiva de otras

formaciones y fluidos en esta Servir de proteccinal equipo de

produccin Levantamiento artificial Completaciones Mltiples Rejillas para control de arena

Cubrir revestidores intermedios daados o

bajo fatiga


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SchlumbergerPrivate

15

Liner o Camisa

Puntos Claves: Menos Revestimiento es

necesario

Pozos mas profundos

El espacio anular es maspequeo

Se requieren equiposespeciales

Tapon del Liner

Dardo LimpiadorDe la TP

Colgador

Zapata Anterior

Solape del Liner


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SchlumbergerPrivate

Diseando un Trabajo de Cementacin

Calcular los volumenes de fluidos

Capacidaddel Hoyo

Altura Anular

Capacidaddel Revestidor

Bajo Costo implica:

Basados en :

Buen Mezclado y Bombeo econmico STAB-IN ?

( Lechada, Lavador, Espaciador, Volumen deDesplazamiento )


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Schlumbe

rgerPrivate

Verificar que el pozo este bajo control: Simularel proceso de cementacin

Presin de Poro de la Formacin Presin de Fractura de la Formacin Presin de Estall ido de los tubulares Presin de Colapso de los tubulares

Verificar la temperatura y eltiempode frague (espesamiento)

Pozo bajo control al correr el

revestidor

Calcular las presiones estticas y dinmicasycompararlas con :



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Schlumbe

rgerPrivate

Disear una eficiente remocin de lodosparaevitar canalizaciones y garantizar unbuenaislamientode la zona

Remover el revoque (enjarre)

Optimizar el volumen de los pre-flujos y

rata de bombeo

Optimizar las propiedades de los fluidos

Optimizar la rata de bombeo

Optimizar la centralizacin del revestidor



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Schlumbe

rgerPrivate

Criterios a seguir

Para una Cementacion Exitosa


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Schlumbe

rgerPrivate

Criterios a seguirpara una CementacionExitosa

Conceptos:

Remocin de Lodos

Accesorios del revestidor(Casinghardware)

Propiedades de la Lechada


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Schlumbe

rgerPrivate

Conceptos

DiseoPlaneac in &

Diseo de Lechada

EVALUACINRegistros, Informac in,

Histor ia del Pozo

EJ ECUCINM ezc la de Lechada

& Colocac in


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Schlumbe

rgerPrivate

Factores que pueden afectarun trabajo de Cementacin

Pobre

Centralizacin

Zonas Lavadas:Rgimen de

Flujo Incorrecto

Canalizacin:

Incompatibilidad delos pre-flujos o mala

remocin de lodos


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Schlumbe

rgerPrivate

Remocin del Lodo

Es un proceso de 3 pasos, a seguir antes decementar: Limpieza del hoyo

Acondicionamiento del lodo de perforacin

Desplazamiento del lodo del espacio anular


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Schlumbe

rgerPrivate

Remocin del Lodo (Continuacin)

Limpieza del hoyo Propiedades del lodo controladas & optimizadas Viajes de limpieza > 95% volumen total del hoyo debe estar en

circulacin Registro o perfil del hoyo fluidos marcadores


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Schlumbe

rgerPrivate

Remocin del Lodo (Continuacin) Acondicionamiento del lodo

Rompimiento de los geles Bajar PC + VP Reduccinde slidos de perforacin < 6%

Aplicar la mnima tasa de bombeo para alcanzar flujototal alrededor del revestidor

Desplazar el lodo del anular Optimizacin de la colocacin de la Lechada --->

CemCADE Centralizacin del revestidor (STO > 75%) Movimiento del revestidor


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Schlumbe

rgerPrivate

Criterios para la remocin efectiva del Lodo

Centralizacin del revestidor

Movimiento del revestidor

Raspadores Tapones

Lavadores y espaciadores

Seleccin del rgimen de flujo


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Schlumbe

rgerPrivate

El Revestidor Ideal

Revoque fino e impermeable(no gelificado o no-consolidado)

BHST al tope del cemento > BHCT a TD

Espacio AnularMnimo: 3/4

Espacio Anular Ideal: 1-1/2

Hoyo y LodoAcondicionadosApropiadamente

Dimetro ExactoHoyo Estable

Uniforme (sin zonas lavadas ni restricciones)

Sin inlujos de la formacinSin prdidas de fluidos del pozo

Revestidor centrado en el Hoyo

BHST y BHCT reales


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Schlumbe

rgerPrivate

Centralizacin del Revestidor

Variaciones relativas del flujo en funcin de la excentricidaVariaciones relativas del flujo en funcin de la excentricidadd

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

0 20 40 60 80 100

WW

% Stand-off =w

RH - RCX 100

% STAND% STAND--OFF = % deOFF = % de SeparacinSeparacin APIAPI

R

elacin

R

elacindedetasas

tasas

dedeflujo

flujo

enel

enel

lado

ladoancho

anchoyel

yellado

ladoestrecho

estrecho

RC

RH


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Schlumbe

rgerPrivate

Mnima separacin del 75% segn norma de SLB (67% del API)

Centralizador Rgido Centralizadores Espiral & Turbolizer

Centralizacin del revestidor


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Schlumbe

rgerPrivate

Influencia de la Centralizacin del Revestidor(Stand-Off)

En Flujo Laminar

V2 = 4V1 (For 67%)

En Flujo Turbulento

V2 = 1.64 V1 (For 67%)VVnarnar VVwidewide

DDii

DDoo


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Schlumbe

rgerPrivate

Efectos de la Centralizacinen la Remocin de Lodos

Disminucin de la separacin (Stand-off)

Lodo

Cemento


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Schlumbe

rgerPrivate

Video S 15: Importancia de la Centralizacin


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Schlumbe

rgerPrivate

Movimientos del RevestidorROTACIN

Comienza Rotacin

Lodo removido casi

totalmente

Revestidor Inmvil

Cemento Fluyendo

Lodo

Gelificado


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Schlumbe

rgerPrivate

Raspadores y cuellos de retencin

Raspador Rotante RaspadorReciprocante

Cuello Modelo J 10H Cuello Modelo J 5H


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Schlumbe

rgerPrivate

Tapones

Separar los fluidos

Limpiar el Revestidor

Indicacin positiva en superficie

Tapn Superior Tapn Inferior


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Schlumbe

rgerPrivate

Lavadores Qumicos

Fluidos de Baja Viscosidad

Usualmente a base de Agua

Pueden contener surfactantes


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SchlumbergerPrivate

Separar el cemento del lodo Efecto de incompatibilidad Remover el lodo del anular

Flujo Turbulento a bajas ratas de bombeo

Erosionar, diluir y dispersar las partculas Cambiar la humectabilidad del revestidor y

formacin

Funcin de los Surfactantes Aligerar la columna hidrosttica

Lodos base agua o base aceite

Lavadores Qumicos (Continuacin)


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SchlumbergerPrivate

Fluidos densificados viscosos para separar lodoy lechada

Remocin de lodos

Compatibilidad con lodos y lechadas de cemento

Reologa especifica

Baja para flujo turbulento Ajustable para flujo laminar efectivo

Espaciadores


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SchlumbergerPrivate

Propiedades de laLechada

F t l Di d l l h d


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SchlumbergerPrivate

Factores en el Diseo de la lechada quepueden afectar una Cementacin

Encogimiento

o micro anillos

Agua libre

migracin de agua

Percol de gas Percolacin de gas


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SchlumbergerPrivate

Propiedades de las Lechadas

Densidad de la lechada Reologa de la lechada Agua libre

Tiempo de frage o espesamiento Resistencia a la compresin Prdida de filtrado

Compatibilidad


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SchlumbergerPrivate

ReologaReologa es la ciencia que estudia el flujo y la deformacinReologa es la ciencia que estudia el flujo y la deformacin

de la materiade la materia

SiSi sese aplicaaplicaunauna fuerzafuerza

FLUIDOSFLUIDOS

fluirnfluirn

SiSi sese aplicaaplica

unauna fuerzafuerza

SLIDOSSLIDOS

sese rompernrompern


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SchlumbergerPrivate

EnEn cementacincementacin dede pozospozos

Reologa (Continuacin)

NecesitamosNecesitamos lala reologareologa parapara determinardeterminar::

mezclabilidadmezclabilidad yybombeabilidadbombeabilidaddeldel cementocemento


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SchlumbergerPrivate

EvaluarEvaluar lala mezclabilidadmezclabilidad yy bombeabilidadbombeabilidad de lade la lechadalechada

DeterminarDeterminar tasatasa dede bombeobombeo apropiadaapropiada oo parapara obtenerobtener unaunaremocinremocin dede lodoslodos efectivaefectiva yy buenabuena colocacincolocacin de lade la lechadalechada

CalcularCalcular laslas presionespresiones debidasdebidas a laa la friccinfriccin

CalcularCalcular elel caballajecaballaje hidrulicohidrulico (HHP)(HHP) parapara unun trabajotrabajo

AplicacionesAplicaciones de lade la ReologaReologa dede CementacinCementacin


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SchlumbergerPrivate

LaboratorioLaboratorio CemCADECemCADETMTMOperacionesOperaciones

MezclabilidadMezclabilidad //bombeabilidadbombeabilidad

ParmetrosParmetros reolgicosreolgicos

RemocinRemocin dede lodoslodos efectivaefectiva

CaidasCaidas dede presinpresin porpor friccinfriccin

HHPHHP necesariosnecesarios

PresionesPresiones realesreales

ReologaReologa ((altaalta) =) =PresionesPresiones ((altasaltas) = HHP (altos)) = HHP (altos)

AplicacionesAplicaciones de lade la ReologaReologa dede CementacinCementacin


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SchlumbergerPrivate

Flujo Laminar

El movimiento es deslizante (en estratos)

La velocidad en la pared =0

La velocidad es mxima en el centro del perfil de flujo Vmax=2 V

Donde V = Velocidad media de la partcula

V = 0

V = 0

V max


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SchlumbergerPrivate

Flujo Turbulento

El Movimiento es rotacional

La Velocidad media de las partculas es uniforme, a lo largode toda la tubera

DIRECCIN del FLUJO


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SchlumbergerPrivate

Modelos Reolgicos

Newtoniano

Velocidad de Corte

EsfuerzodeCorte

Bingham

1.1. PlsticoPlstico de Binghamde Bingham

2. Herschel2. Herschel--BulkleyBulkley3.3. LeyLey dede PotenciaPotencia

4.4. NewtonianoNewtoniano

Ley de Potencia

Herschel-Bulkley


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SchlumbergerPrivate

Effectos adversos causados por el agua libre

Canalizacin

Llenado incompleto


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Schlumber

gerPrivate

Tiempo de Frage (Espesamiento)

Si la BHCT estimada es muy baja:

se anticipan problemas

Si la BHCT estimada es muy alta: Uso ineficiente de los aditivos

Baja resistencia a la compresin

Adherencia pobre (a la formacin y a la tubera)

Migracin de fluidos


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Schlumber

gerPrivate

Prediccin de la Temperatura Factores bsicos que afectan el desempeo del

cemento Temperatura Presin

La Temperatura tiene la mayor influencia y afecta:

El tiempo de frage La resistencia a la compresin La prdida de filtrado

La reologa EL agua libre


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Schlumber

gerPrivate

Resistencia a la Compresin

Pobre proteccin contra las fuerzas laterales

sistema estable

sistema inestable


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Schlumber

gerPrivate

Mantener una relacin fluido/cemento constante Densidad constante Rendimiento diseado Tiempo de fraguado

Resistencia a la compresin Reologa Propiedades constantes

Evitar el taponamiento anular o presiones de

bombeo excesivamente altas Reducir el dao a la formacin

Control de la Prdida de Filtrado


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Schlumber

gerPrivate

Contaminacin Lodo - Cemento

Acelera o retarda el Tiempo de Fraguado

Reduce la resistencia a la compresin

Reduce la adherencia hidrulica

Aumenta la prdida de filtrado

Cambia las propiedades reolgicas

C i i b


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Schlumber

gerPrivate

Criterios para obtener unaCementacin Exitosa

Concepto D.E.E.

Remocin de lodos

Centralizacin, movimientos del revestidor, lavadores y espaciadores Accesorios de la tubera de revestimiento

Raspadores y tapones

Propiedades de la lechada Densidad, Reologa, Agua Libre, Tiempo de Fraguado, Resistencia a

la Compresin, Prdida de Filtrado, Pruebas de Compatibilidad


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Schlumber

gerPrivate

Cementacin

Secundaria


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Schlumber

gerPrivate

Tapones Balanceados

Un tapnbalanceado puede ser usado para:

Abandonar un pozo.

Desviarun pozo. Sellar perforaciones no-deseadas. (Forzamiento) Tapar zonasde prdida de circulacin.

Abandonaruna seccin no-deseada de un pozo.

T B l d


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Schlumber

gerPrivate

Tapones BalanceadosUn tapncorrectamente colocado debe dejar la cantidad

diseada de lechada(regularmenteen altura), luegoderetirar la tubera de perforacin:

Tapndiseadotericamente

Tapncon la tuberadentro de l

con la Tubera afuerade l


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Schlumber

gerPrivate

Forzamiento

Inyeccin de la lechada

A travs de perforaciones ode fugas en el revestidor

A travs de canales en elanular revestidor / agujero

Presiones de inyeccin por

debajo o por encima de lapresin de fractura

CEMENTO

revestidor

FORMACION

CEMENTO

DESHIDRATADOLechada

tubing

packer

CANAL DETRAS

DEL REVESTIDOR

CEMENTO

INICIAL

Aplicaciones


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Schlumber

gerPrivate

Aplicaciones

Reparacin de cementaciones primarias Aislamiento de zonas

Abandono de zonas

Fugas en el revestidor Prdidas de circulacin


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Schlumber

gerPrivate

Concepto Bsico

Proceso de filtrado:

Un diferencial de presin esaplicado sobre la lechada

Frente a un medio poroso

Formacin de depsito de slidos

o revoque sobre la cara de laformacin

cemento

revestidorCEMENTO

INICIAL

FORMACIN

CEMENTODESHIDRATADO


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SchlumbergerPrivate

Efectos del Control de Filtrado

Perforaciones Partialmente llenas

Perforaciones completamente llenas

Revestidor parcialmentetaponado

Taponamientocompleto del revestidor


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SchlumbergerPrivate

Forzamientos - Mtodos

Tcnica de Bombeo Vacileo (por excitacin) =bombeo intermitente

Continuo

Tcnica de Colocacin Alta Presin Inyectando por encima de la presin de fractura Baja Presin Inyectando por debajo de la presin de fractura

Herramientas Instalando empacador retenedor en el subsuelo

Forzando desde la superficie (Bradenhead) con las BOP cerradas

Con tubera continua (flexible) - Coiled Tubing

i d j i


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SchlumbergerPrivate

Forzamiento de Baja Presin

Presin de forzamiento por debajo de la presin de fractura Es el mejor mtodo a usar en la zona productora Pequeos volmenes de lechada Se aplica en :

Zonas mltiples Largos intervalos Pozos con bajas presiones (baja BHP) Formaciones naturalmente fracturadas


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SchlumbergerPrivate

Forzamiento de Alta Presin

Es necesario fracturar para colocar el cemento en los espacios Son necesarios grandes volmenes

Se aplica en:

Zapatas

Topes de liner Forzamientos en bloque

Lavador o cido por delante para reducir las tasas de bombeo,requeridas para fracturar

F i t C ti


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SchlumbergerPrivate

Forzamiento Continuo

El bombeo es continuo hasta que la presin final es alcanzada Fluidos limpios en el hoyo

Grandes volmenes de lechada sin control de filtrado Forzamiento de alta o baja presin

Aplicaciones: Flujo de agua

Abandono de perforaciones

Aumentar el tope del cemento

Zapatas de los revestidores

Tope de Liners Zonas con prdidas de circulacin


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SchlumbergerPrivate

Forzamiento Continuo

Presin(psi)

Tiempo (minutos)

Se bombea la lechada en forma continua hastaalcanzar la presinfinal

Es aplicado en forzamientos de alta o baja presin

Por lo general se bombean grandes volmenes de lechada

F i t I t it t


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SchlumbergerPrivate

Forzamiento Intermitente

Bombeo por etapas (en forma intermitente) Bajas tasas de bombeo Pequeos volmenes de lechada Largos tiempos de ejecucin Aplicaciones:

Reparacin de canales en cementaciones primarias

Largos intervalos de perforaciones abiertas o zonas mltiples

Cura de prdidas de circulacin



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SchlumbergerPrivate

Rata de 0.25 - 0.5 bpm

De 10 a 20 min. (por cada vacileo)

D

Tiempo (minutos)

Pres

in(psi)

A B CD



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SchlumbergerPrivate

Aditivos de

Cementacin

Condiciones en un Pozo


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SchlumbergerPrivate


Prdidasde circulacinTemperatura

FormacionesPermeables

Remocin de LodoPresin por friccinMezclabilidadBombeabilidad

Control del pozoSobrepresin

Formaciones dbiles

Retrogresinde la resistencia

Antiespumantes

Espumantes (CementoEspumado)

Control de gas



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SchlumbergerPrivate

CATEGORA DE ADITIVOSOLUCIONES

ESTABILIDAD DE FLUIDOSCONTROL DE FILTRADO

RETROGRESIN DE LA COMPRESION PRODUCTO DE LA HIDRATACIN SILICA

ESPUMANTES ESTABIL - ESPUMA AGENTES ESPUMANTES

ESPUMA TENDENCIA A LA ESPUMA ANTI-ESPUMA

PRDIDAS DE CIRCULACINCAPACIDAD DE TAPONAR

PROPIEDADES DE TAPNDENSIDAD

AGENTES GELIFICANTESDISPERSANTES

LCM

EXTENDEDORES

REMOCIN DE LODOPRESIN POR FRICCIONMEZCLA/BOMBEABILIDAD

REOLOGA

TIEMPO DE FRAGERETARDADORES

ACELERADORES

FORMACIONES PERMEABLES FLAC

CONDICIONES ESPECIALES O ANORMALES

PARMETRO DE LA LECHADAPROBLEMA

CONTROL DEL POZO

SOBRE PRESINFORMACIONES DBILES

DENSIDADAGENTES DE PESO

EXTENDEDORES

TEMPERATURA



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SchlumbergerPrivate

Aditivos de Cementacin

Aceleradores y Retardadores Cambian el Tiempo de

Frage

Modifican la velocidad de

desarrollo de la resistencia Extendedores

Reducen la densidad

Aumentan el rendimiento

Agentes de Peso Aumentan la densidad

Dispersantes Mejoran la remocin

Mejoran la mezclabilidad

Lechadas de agua reducida

Reducen las presiones porfriccin (Low Tyand Pv)

Controladores de Filtrado

Materiales para prdida de

circulacin (LCM)


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SchlumbergerPrivate

Aditivos Especiales

Antiespuma/Desespumantes

Aditivos para mejorar la Adherencia

Aditivos Expansivos

Aditivos para controlar la migracin de Gas Sistemas Tixotrpicos


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Schlumberg

erPrivate

Antiespumantes

Que causa la Espuma? Propiedades de los materiales Mala humectacin de las partculas slidas

Por que usar antiespumantes? Para prevenir la gelificacin / prevenir una pobre hidratacin Para prevenir cavitacin en las bombas Para obtener y bombear una densidad real

Propiedades de los antiespumantes

Deben ser Insolubles en el fluido espumante Deben tener una superficie ms activa que el fluido espumante


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Schlumberg

erPrivate

Aceleradores

S001 (CaCl2-slido) 1 - 4 % BWOC La pureza debe ser : S001 =77% CaCl2concentracin Reaccin Exotermica

D044 (NaCl)


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Schlumberg

erPrivate

Efectos Secundarios del CaCl2

Aumenta la temperatura Calor de Solucin del CaCl2 Efecto acelerador adicional (en superficie?)

Expansin del revestidor Aumenta la reologa (gelificacin)

Es Posible un aumento en la permeabilidad

Disminuye la resistencia a los sulfatos


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Schlumberg

erPrivate

D044 Cloruro de Sodio

No muy eficiente como acelerador

Actua como acelerador


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Schlumberg

erPrivate

Densidad de la Lechada

CambiandoCambiandoLaLa DensidadDensidadDe laDe la LechadaLechada

MsMs LivianaLiviana

Ms Agua*

AbsorbentesMateriales Ligeros

DensidadDensidad MsMs BajaBaja

Cemento Neto15.6 ppg Clase A15.8 ppg Clase G16.4 ppg Clase H

MsMs PesadaPesada

Menos Agua

Material PesadoDispersantes

DensidadDensidad MsMs AltaAlta

Clasificacin de los Extendedores


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Schlumberg

erPrivate

Clasificacin de los Extendedores Extendedores base agua

Agua Arcillas (Bentonita) D020, D128 Extendores qumicos (Silicatos) D075, D079

Solidos de baja densidad

Puzolana (Fly ashes) D035, D056, D061, D602 Kolite y Gilsonite D042, D024 Perlita expandida D072 Ceniza silica (Microsilica) - D154, D155

Materiales de muy baja densidad Nitrgeno - CEMENTO ESPUMADO Microesferas de cermica - D124 (LITEFILL)

Extendedores de Cemento


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Schlumberg

erPrivate

Extendedores de Cemento

Bentonita

LITEPOZ 3 D035

LITEPOZ 7 D061

TXI Lightweight Cement D911

Diacel D D056

Perlita Expandida D072

Metasilicato de Sodio D079

Silicato de Sodio D075

LITEFIL D124

Cemento Espumado

Microslica D154 / D155

LiteCRETE*

UltraLiteCRETE *

Densidad de la Lechada (lb/gal)Extendedor oSistema Ligero 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1512 14.7

10.8 13.6

12 14.2

11 14.5

10.6 13.8

11 14.5

14.511.5

9 12

156

1511

11.2

1310.5

* Mark of Schlumberger

10.57.5

Extendedores Bentoniticos


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Schlumberg

erPrivate

Extendedores Bentoniticos

Arcillas Bentonticas

Tratadas

(Mejor Hidratacin)

No-Tratadas

MontmorilonitaD020: AguaFresca

AtapulgitaD128: Agua de Mar

Propiedades GeneralesExtendedor base agua

SG =2.65Mezclado en seco o pre-hidratadoConcentracin0 - 20% BWOC

Econmico y ampliamente disponibleDisminuye la resistencia a la compr.Aumenta la permeabilidadViscosifica las Lechadas ( + slidos)

Extendedores Qumicos


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Schlumberg

erPrivate

Extendedores QumicosSilicato y Metasilicato de Sodio (D075 - D079)

Reacciona con los cationesen el cemento (Ca++, Mg++)

Forma un gel viscoso ygelatinoso

Encapsula el agua adicional Baja separacin de agua libre

Reologas bajas para flujoturbulento

Mejores propiedades y

mezclabilidadque lechadasbentonticas

Mejor resistencia a lacompresin que laslechadas bentoniticas

No controla la prdida de

filtrado (usar D167 UNIFLAC) Se requieren bajasconcentraciones

Ca-Silicato actua comoacelerador

Usar retardador D110

Retardarcin de los sistemas de


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Schlumberg

erPrivate

Retardarcin de los sistemas deCemento

Aplicaciones: Revestidores Intermedios y de produccin

Forzamientos y Tapones

Altas temperaturas y profundidades

Retardadores


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Schlumberg

erPrivate

X

X

X

X

XX

X

X

X

X

X

D13/D81D13/D81 with Dispersant

D800/D801

D800/D801 with D93/L10

D110D110 with D93/L10

D28/D150

D28/D150 with D121

D28/D150 with D93

D74 - for RFC only

D177 UNISET LT

D161 UNISET HT

BHCT oFRetardadores

100 200 300 400

140100 185

125 250

250 310

300175

300 375

220 300

350300

400300

100 140

450

250

100

Fresca Mar 37%NaCl

XX

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Retardadores

80

250

Retardadores


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Schlumberg

erPrivate

Probables Efectos Negativos de los Retardadores enlas Lechadas: Gelificacin (ej. Lignosulfonatos)

Dispersin

Aumento de la Prdida de Filtrado Incompatibilidad

Retrasan el desarrollo de la resistencia a la compresin

e a dado es

Propiedades Individuales de los


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Schlumberg

erPrivate

UniSET - LT: D177 Retardador de Baja Temperatura Sal Orgnica

Retardador de Baja a media temperatura

Teora de la Nucleacin

No debe ser usado con D075, D155 o cualquier otra forma denanoslica

Es Compatible ya sea con agua fresca o de mar

Baja sensibilidad al tiempo de frague con cambios de

temperatura

Propiedades Individuales de losretardadores UniSET

UNISET* LT Sensibilidad a la


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Schlumberg

erPrivate

UNISET LT Sensibilidad a laConcentracin

0

2

4

6

8

10

TiempodeFra

ge(horas)

0.05 (140) 0.15 (185) 0.30 (220)Concentracin en gal/sk (Temperatura en deg F)

Conc - 10% Conc Conc +10%


UNISET* LT Sensibilidada la


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Schlumberg

erPrivate

UNISET LT Sensibilidada laTemperatura

0

2

4

6

8

10

12

TiempodeFra

ge(horas)

130 - 140 - 150 172 - 185 - 198Temperatura (deg F)


0.05 gal/sk

0.15 gal/sk

Propiedades Individuales de los


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Schlumberg

erPrivate

Propiedades Individuales de losretardadores UniSET

UniSET - HT: D161 Retardador de Alta Temperatura Es una mezcla de Sales Organofosttica e inorgnicas

Retardador de media a altas temperaturas

Teora de la Adsorcin

Ms tolerante a: Variaciones de concentraciones

Variaciones de temperatura Esfuerzo de corte

Rpido desarrollo de resistencia a la compresin Compatible con sistemas salinos hasta 25% NaCl

Prdida de Filtrado


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Schlumberg

erPrivate

Prdida de Filtrado

Definicin Es el Filtrado o fase acuosa, perdida en la formacin

Revoque depositado sobre la superficie

de la formacin

Porque las lechadas pierden agua? Presin Diferencial

Medio Permeable (formacion)

Relacin Agua/cemento? Hidratacin

Prdida de Filtrado


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Schlumberg

erPrivate

Etapas en la Prdida de Filtrado Prdida de Filtrado Dinmica

Prdida de Filtrado Esttica

Efectos de la Prdida de Filtrado en las propiedadesde la Lechada Tiempo de Fraguevs. concentracin de agua

Dao a las formaciones por el filtrado

Migracin de gas, a travs del revoque de cemento y pobrecalidad del cemento

Prdida de Filtrado

Efectos de la Prdida de Filtrado en las


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Schlumberg

erPrivate

propiedades de la lechada

DISMINUYE AUMENTA

RendimientoAgua Libre

Tiempo de FragueSedimentacinEncogimiento VolumetricoRemocion de Lodos (-Efic)Hidrosttica (psi/ft)

Densidadde la LechadaViscosidadPlstica

Punto CedenteResistencia CompresivaAdherencia

Tiempo de Fraguado vs.Densidad


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Schlumberg

erPrivate

Tiempo de Fraguado vs. Densidad

TiempodeFraguado

PuntoCedente

160

40

16.415.6

TiempodeFraguado(min)

PuntoCeden

te

Densidad de la Lechada (ppg)

Mecanismos para Controlar la Prdida


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Schlumberg

erPrivate

Mecanismos para Controlar la Prdidade Filtrado

Reducir la permeabilidad del revoque (enjarre) Partculas de materiales para llenar los espacios

Partculas de Polimeros para taponar los poros

Pelcula de polmero sobre los poros y el cemento cubriendolos

Cambiar la distribucin de partculas con el uso de dispersantes

Aumentar la Viscosidad de la fase acuosa Agregando polimeros solubles en agua

Agregando agentes gelificantes Efecto relativamente pequeo comparado con la reduccin de

permeabilidad

M i


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Schlumberg

erPrivate

Mecanismos

Taponamento por Particulas Taponamento por Polimeros

Aditivos para Controlar la Prdida de


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Schlumberg

erPrivate

Aditivos para Controlar la Prdida deFiltrado

Particulas: Partculas FLACs: D020, D600G, D500

LatexFLACs: D600G,D700

Polmeros Solubles en Agua: Derivados de la Celulosa: D059, D112

Polmeros Sintticos No-Inicos: D159, D160

Polmeros Sintticos (UniFLAC): D167, D168

Caractersticas del UniFLAC*


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Schlumberg

erPrivate

Caractersticas del UniFLAC*

UniFlac S: D167 Universal FLAC (Slido)

UniFlac L: D168 Universal FLAC (Lquido)

Diseos ms Robustos, Nobles y Simples Amplio rango de aplicaciones

Un set de aditivos puede cubrir completamente lasnecesidades de todos los revestidores

Caractersticas del UniFLAC* (Cont )


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Schlumberg

erPrivate

Caractersticas del UniFLAC (Cont.) Ventajas

Simplicidad al Disear

Baja Sensibilidad a los diferentes lotes de cemento

Baja Sensibilidada las variaciones de temperatura

Sinergia con los retardadores universales (UniSET) Aceleracion a baja temperaturas

Beneficios

Un aditivo FLAC para la mayora de las aplicaciones Mejoramiento de la calidad de Servicio

Tiempo de Equipo (menos tiempo de espera)

Rango Operativo FLAC


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SchlumbergerPrivate

Rango Operativo FLAC

Valores Lmites de Prdida de Filtrado


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SchlumbergerPrivate

Valores Lmites de Prdida de Filtrado

Valores Tpicos: (prueba API, 1000 psi) Prevencin de migracin de Gas 30 - 50 ml/30 min

Cementacin de Liners


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SchlumbergerPrivate

Dispersantes con FLACs

Mecanismos de accin: Dispersan los granos de cemento, mejorando el empaque,

reduciendo la permeabilidad

Floculados con sal, accin de taponamento

SIN DISPERSANTE CON DISPERSANTEREVOQUE

EMPAQUE ALEATORIO

ALTA PERMEABILIDAD

EMPAQUE ORDENADO

BAJ A PERMEABILIDAD

Dispersantes


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SchlumbergerPrivate

spe sa esReologa de las Lechadas

Volumen de particulas slidas / volumen total de fluido Interacciones entre las partculas Reologa de la fase acuosa

Se puede cambiar con los dispersantes

Porque usar dispersantes? Reducen la viscosidad y punto cedente Flujo Turbulento es mas facil de alcanzar Reducen las presiones debido a la friccin

Mejoran la mezclabilidadde las lechadas (Tyms bajo) Lechadas de agua reducida (densidades de hasta 18 lb/gal) Mejoran la eficiencia de los aditivos para control de filtrado

Tipos de Dispersantes


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SchlumbergerPrivate

Tipos de Dispersantes

Sulfonados Polinaftaleno Sulfonato de Sodio (PNS) D065, D080

Polimelaminas Sulfonadas (PMS) D145A

Polimeros Aromaticos D065A, D080A

Polimeros Organicos D604M, D604AM

Lignosulfonatos Acido Hidroxicarboxilico derivado D081

de la Lignita Acidos Hidroxicarboxilicos D121

Densidadde la Lechada


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SchlumbergerPrivate

Densidad de la Lechada

CambiandoCambiando lalaDensidadDensidadDe laDe la LechadaLechada

MasMas LivianaLiviana

Mas Agua*

AbsorbenteMaterial Lig

DensidadDensidad MasMas BajaBaja

Cemento Neto15.6 ppg Clase A15.8 ppg Clase G16.4 ppg Clase H

MasMas PesadaPesada

Menos Agua

Material PesDispersante

DensidadDensidad MasMas AltaAlta

Agentes de Peso


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SchlumbergerPrivate

Agentes de Peso

Requerimientos Gravedad Especfica Alta

Tamao y distribucin de partculas Compatible (Sed)

Baja Adsorcin de agua (eficiencia) Disponibilidad y costo aceptable

Pureza y consistencia del producto

Inerte

Agentes de Peso Comunes


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SchlumbergerPrivate

Agentes de Peso Comunes

Agua Adicional

gal/lb

D031 Barita 4.22 0.0240

D076 Hematita 4.95 0.0023

D907 Cemento 3.2 0.0529

D157 (tetraoxido de Mn) Mn3O4 4.7 - 4.9

CODIGO AGENT SG

Retrogresin


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SchlumbergerPrivate

Retrogresin Por encima de 230 degF la temperatura esttica

(BHST) desestabiliza el cemento, causando:

Una reduccin en la resistencia compresiva

Un Incremento en la permeabilidad

Efecto causado por la conversin del gel C-S-H

Se previene agregando de 30 a 40% BWOC de slica,reduciendo la relacin C/S ratio del gel C-S-H

Arena de Slica D030yHarina de Slica D066


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SchlumbergerPrivate

Arena de Slica D030 y Harina de Slica D066PROPIEDAD D030 - Arena de Slica D066 Harina de Slica

Tamao de PartculaTamao de Malla US

~10% +12%1.12 gal/sk 1.34 gal/sk

Gravedad Especfica 2.63 2.63

Alta Densidad Preferida AlternativaBaja Densidad Alternativa Preferida

Sedimentacin Alternativa PreferidaMezclabilidad Preferida AlternativaPor encima de 300deg F Alternativa Preferida

Agua agregada

Applicaciones

70 - 200 >200

Aditivos Antisedimentantes


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SchlumbergerPrivate

Aditivos Antisedimentantes Los aditivos antisedimentantes reducen:

El Agua Libre La Sedimentacin

La Inestabilidad de las Lechadas

Son compatibles con todos los productos decementacin

Solo afectan la reologa de la lechada

Rango de Temperatura : hasta 300 deg F

Agente Antisedimentante: D153: 0.1 - 1.5 % BWOC

Antisedimentante Lquido: D162: 0.005 - 0.025 gal/sk


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SchlumbergerPrivate

Pruebas de

Laboratorio

Resultados de las pruebas deL b t i


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SchlumbergerPrivate

Laboratorio

En cursos anteriores se estudio que antes deejecutar un trabajo, el laboratorio debe realizary emitir un reporte de las siguientes pruebas:

lTiempo de Frague (TT) en Bc.

l Prdida de Filtrado (cc / 30 mins).

l Reologa (300,200,100,60, 30,6,3).

l Resistencia a la Compresin (12 & 24 hr).l Agua Libre (%).

Funciones del Laboratorio


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Schlumberge

rPrivate

Se ejecutan dos tipos de pruebas :

1. Evaluacin de las Lechadas Etapa de diseo de la lechada

Medicin de las propiedades especficas de las lechadas bajocondiciones simuladas de fondo de pozo

Etapa de Ejecucin Monitorear la preparacin y mezcla de los productos

2. Caracterizacin Qumica Anlisis quantitativo y qualitativo de los componentes de la

lechada antes del mezclado Cemento Aditivos Fluido de Mezcla

Evaluacin de las Lechadas


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Schlumberge

rPrivate

Se rigen por el comite API de Estandarizacin de cementospetroleros Normas :10A & 10B

Esta publicacin consiste de:

Especificaciones para las

pruebas de lechadas decemento neto Procedimientos

operacionales para todas laslechadas

Procedimientos diseados parasimular las condiciones de fondode pozo

Presin / Temperatura

Propiedades de la Lechada


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Schlumberge

rPrivate

p

Agua Libre y Sedimentacin

Separacin de agua de la lechada esttica

Migra, acumulndose en bolsillos o al tope de lacolumna de cemento

Resultado = Aislamiento Zonal Incompleto

Densidad

Balancear las presiones subyacentes

Resistencia a la compresin final

Propiedades de la Lechada Continuacin


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Schlumberge

rPrivate

p

Bombeabilidad (Consistencia) Tiempo durante el cual la lechada es bombeable

Prdida de Filtrado

Deshidratacin de la lechada durante la etapa decolocacin

Reologa

Modelo de Rgimen de Flujo

Propiedades del Cemento Endurecido


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Schlumberge

rPrivate

p Adherencia

Cemento - Revestidor & Cemento - Formacin

Resistencia a los Sulfatos Reaccin a los sulfatos de Magnesio y Sodio

Prdida de la resistencia a la compresin Resquebrajamiento por esfuerzos

Retrogresin

Prdidad de la resistencia a temperaturas >230F (110C).

Permeabilidad Lechadas Ligeras

Flujograma de Pruebas


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Schlumberge

rPrivate

Flujograma de Pruebas

COMPATIBILIDADCEMENTO-ESPAC-LODO

TIEMPO DE FRAGUADO

REPORTE DE LABORATORIO

RESISTENCIA A LACOMPRESIN

REOLOGADENSIDAD

AGUA LIBRE FILTRADO

SOLICITUD DEPRUEBAS

Equipos de Prueba


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Schlumberge

rPrivate

Waring Blender - Mezclador de Lechadas

Nota:

El mezclador Waring impartemucha ms energa de mezcla

de la que es usada realmenteen el campo, con los equiposde mezcla actuales, por lotanto las condiciones de

mezcla en el campo no sonrealmente simuladas.

Equipos de Prueba


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Schlumberge

rPrivate

Balanza Presurizada - para medir la densidad

Una en localizacin, otra en el Laboratorio

Equipos de Prueba


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Schlumberge

rPrivate

Viscosmetro Rotacional - para determinar la Reologa

Resortede Torsin

CilindroInterno

Rotor

Bob

Taza

C i t t d t i l ti d f

Equipos de Prueba


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Schlumberge

rPrivate

Consistmetro - para determinar el tiempo de frage

HPHT

Atmosfrico

Filt P d t i l did d filt d

Equipos de Prueba


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Schlumberge

rPrivate

Filtro Prensa - para determinar la prdida de filtrado

HPHT Baja Presin


Equipos de Prueba


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Schlumberge

rPrivate


UCA No DestructivoMtodo Destructivo

Conclusin


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Schlumberge

rPrivate

Al completar el mdulo se tienen elementos para:

Nombrar los diferentes tipos de revestidores primarios Enumerar los criterios para ejecutar una buena cementacin Enumerar y explicar los dos tipos de regimenes de flujo y

modelos reolgicos

Conocer los mtodos para ejecutar las cementacionessecundarias Explicar el por qu de los aditivos son agregados a la lechada Enumerar las familias de aditivos de cementacin

Enumerar los diferentes equipos de laboratorio utilizados paramedir las propiedades de las lechadas Analizar los resultados de laboratorio

Revisión de La Tecnología de Cementación

Documents

Transcript of Revisión de La Tecnología de Cementación