ejercicio prÁctico cementacion
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EJERCICIO PRCTICO
CONTENIDO
Pg.
1. CLCULOS VOLUMTRICOS CEMENTACIN31.1 PRIMERA SECCIN CASING DE 2041.1.1 Informacin general41.1.2 Clculos de volumen de cemento51.1.3 Rendimiento de la lechada71.1.4 Sacos de cemento requeridos121.1.5 Clculo de Baches Lavador y Espaciador131.1.6 Clculo de volumen de desplazamiento141.2 SEGUNDA SECCIN CASING DE 13 3/8151.2.1 Informacin general151.2.2 Clculos de volumen de cemento161.2.3 Rendimiento de la lechada181.2.4 Sacos de cemento requeridos201.2.5 Clculo de Baches Lavador y Espaciador211.2.6 Clculo de volumen de desplazamiento221.3 TERCERA SECCIN CASING DE 9 5/8231.3.1 Informacin general231.3.2 Clculos de volumen de cemento241.3.3 Rendimiento de la lechada261.3.4 Sacos de cemento requeridos281.3.5 Clculo de Baches Lavador y Espaciador291.3.6 Clculo de volumen de desplazamiento301.3.7 Simulacin de la cementacin30
1. CLCULOS VOLUMTRICOS CEMENTACIN
Para efectuar un buen trabajo de cementacin primaria adems de conocer el objetivo de la cementacin, se requiere informacin del estado mecnico del pozo, datos de la formacin y datos de los fluidos a usar durante la cementacin.
Figura 1. Estado mecnico del pozo ANH BVTURA-1-ST-P.
Fuente: Equipo de trabajo UIS
1.1 PRIMERA SECCIN CASING DE 20
1.1.1 Informacin general
DATOS FORMACINTemperatura Formacin:82F
Presin de Poro:465psi
Presin de Fractura:644,8psi
DATOS POZODimetro del Hueco:26pulg
Profundidad Seccin:1000pies
Tope cemento:0
Profundidad cople:993pies
Profundidad zapato:995pies
PROPIEDADES CSGPeso: 133#/pie
Grado:K55
Dimetro Interno:18,730pulg
Dimetro Externo:20pulg
Drift18,542pulg
Peso TR anterior:N/A
Grado TR anterior:N/A
PROPIEDADES DEL FLUIDODensidad del Lodo:8,9lpg
Clase cementoG
Densidad de Lechada
Principal:15,8lpg
Relleno:13,5lpg
Densidad Preflujos
Lavador:8,3lpg
Espaciador11,0lpg
Desplazador:9,0lpg
1.1.2 Clculos de volumen de cemento
VOLUMEN DEL ESPACIO ANULAR
Consideracin: Exceso lechada Principal 50% Exceso lechada Relleno 50%
Capacidad del espacio anular (Bls/pie):
Dnde:DH: Dimetro del HuecoODTR: Dimetro Externo de la Tubera de Revestimiento
Volumen de lechada en el espacio anular (Bls):
Lechada Relleno:
Dnde:H: Profundidad = 200 pies
Lechada de Principal:
Dnde:H: Profundidad = 800 pies
Volumen Total:
VOLUMEN ENTRE EL COPLE Y EL ZAPATO
Capacidad interna de la tubera de revestimiento (Bls/pie):
Dnde:IDTR: Dimetro Interno de la Tubera de Revestimiento
Volumen entre el cople y el zapato:
Dnde:H: Profundidad entre el zapato y el cople (Hzapato Hcople)
VOLUMEN TOTAL DE LECHADA
1.1.3 Rendimiento de la lechada
LECHADA PRINCIPALPara los clculos que se presentan a continuacin no se tuvieron en cuenta los aditivos, ya que no se cuenta no el diseo especfico de la lechada.
Requerimiento de agua
Tabla 1. Requerimiento de agua y gravedad especifica de cementos y aditivos comunes
Fuente: Formulas y clculos para operaciones de perforacin Norton J. Lapeyrouse
De acuerdo a la Tabla 1, para el cemento clase G se tiene:
Volumen de lechada (gal/saco)
Donde:
: Gravedad especifica del cemento: Gravedad especifica de cada aditivo: Requerimiento total de agua (gal/saco)
Rendimiento de la lechada (pie3/saco)
Densidad de la lechada (lbs/gal),
LECHADA DE RELLENOPara los clculos que se presentan a continuacin no se tuvieron en cuenta los aditivos, ya que no se cuenta no el diseo especfico de la lechada.
Densidad de la lechada (lbs/gal),Sabiendo que la lechada de relleno tendr una densidad de 13,5 lpg y que se usar cemento clase G debemos recalcular el requerimiento de agua conociendo la densidad de la lechada y las propiedades del cemento:
Con dos ecuaciones y dos incgnitas, despejamos requerimiento de agua Rtoagua:
Quitando los aditivos de la formula tendramos:
Conociendo:
: 13,5 lpg: 3,14 (para cemento clase G)
Hallamos el requerimiento de agua:
Con el requerimiento de agua se halla el volumen de la lechada, para luego hallar el rendimiento de la lechada (sin tener en cuenta aditivos):
Volumen de lechada (gal/saco)
Rendimiento de la lechada (pie3/saco)
1.1.4 Sacos de cemento requeridos
Teniendo:
Volumen de Lechada de Relleno = 80 Bls = 449,2 Pies3Volumen de Lechada Principal = 323 Bls = 1.813,4 Pies3
No. Sacos de cemento lechada de cemento:
Total Sacos de Cemento:
1.1.5 Clculo de Baches Lavador y EspaciadorEn lodos base agua es recomendable usar como bache lavador agua dulce; la cual es un fluido Newtoniano que alcanza un rgimen de flujo turbulento durante el desplazamiento a bajas tasas (Gastos).
El bache espaciador se comporta comnmente como un fluido No- Newtoniano. La densidad de este espaciador debe estar entre la densidad del lodo y la del cemento. Si el gradiente de fractura de la formacin lo permite, es recomendable que la densidad Es recomendable una longitud de los baches de 150 m en el espacio anular entre la tubera de revestimiento y el hueco a menos que existan problemas de induccin y/o prdida de fluido en pozo. El volumen de los baches lavador y espaciador (Vb), de acuerdo con el criterio de eficiencia de desplazamiento, se determina de la siguiente forma:
Donde:
Lb: Es la longitud del bache, se recomienda al menos de 150 m.
Volumen Lavador (Agua) = 30 Bls (equivalen a 111,5 pies en el Espacio Anular)Volumen Espaciador = (132 30) = 102 Bls (equivalen a 380,5 pies en el Espacio Anular)
1.1.6 Clculo de volumen de desplazamiento
Desplazamiento con tubera de perforacin Drill Pipe 5- (interna):
Donde:IDDP: Dimetro Interno de la Tubera de Perforacin
Por tanto:
Desplazamiento sin tubera de perforacin:
Donde:IDTR: Dimetro Interno de la Tubera de Perforacin
Por tanto:
1.2 SEGUNDA SECCIN CASING DE 13 3/8
1.2.1 Informacin general
DATOS FORMACINTemperatura Formacin:89F
Presin de Poro:2808psi
Presin de Fractura:3722psi
DATOS POZODimetro del Hueco:17 Pulg
Profundidad Seccin:6000Pies
Tope cemento:4500
Profundidad cople:5993Pies
Profundidad zapato:5995Pies
PROPIEDADES CSGPeso: 68#/pie
Grado:N80
Dimetro Interno:12,415Pulg
Dimetro Externo:13 3/8Pulg
Drift12,259Pulg
Peso TR anterior:133#/pie
Grado TR anterior:K55
PROPIEDADES DEL FLUIDODensidad del Lodo:9,5lpg
Clase cementoG
Densidad de Lechada
Principal:15,8lpg
Relleno:12,5lpg
Densidad Preflujos
Lavador:8,3lpg
Espaciador11lpg
Desplazador:9,5lpg
1.2.2 Clculos de volumen de cemento
VOLUMEN DEL ESPACIO ANULAR
Consideracin: Exceso lechada Principal 30% Exceso lechada Relleno 50%
Capacidad del espacio anular (Bls/pie):
Dnde:DH: Dimetro del HuecoODTR: Dimetro Externo de la Tubera de Revestimiento
Volumen de lechada en el espacio anular (Bls):
Lechada Relleno:
Dnde:H: Profundidad = 1000 pies
Lechada de Principal:
Dnde:H: Profundidad = 500 pies
Volumen Total:
VOLUMEN ENTRE EL COPLE Y EL ZAPATO
Capacidad interna de la tubera de revestimiento (Bls/pie):
Dnde:IDTR: Dimetro Interno de la Tubera de Revestimiento
Volumen entre el cople y el zapato:
Dnde:H: Profundidad entre el zapato y el cople (Hzapato Hcople)
VOLUMEN TOTAL DE LECHADA
1.2.3 Rendimiento de la lechada
LECHADA PRINCIPALPara los clculos que se presentan a continuacin no se tuvieron en cuenta los aditivos, ya que no se cuenta no el diseo especfico de la lechada.
Requerimiento de agua
De acuerdo a la Tabla 1 y al igual que en el revestimiento anterior (Sin tener en cuenta los aditivos) tenemos:
LECHADA DE RELLENOPara los clculos que se presentan a continuacin no se tuvieron en cuenta los aditivos, ya que no se cuenta no el diseo especfico de la lechada.
Densidad de la lechada (lbs/gal),Al igual que en la seccin anterior conociendo:
: 13,5 lpg: 3,14 (para cemento clase G)
Hallamos el requerimiento de agua, sin tener en cuenta los aditivos:
Con el requerimiento de agua se halla el volumen de la lechada, para luego hallar el rendimiento de la lechada (sin tener en cuenta aditivos):
Volumen de lechada (gal/saco)
Rendimiento de la lechada relleno (pie3/saco)
1.2.4 Sacos de cemento requeridos
Teniendo:
Volumen de Lechada de Relleno = 186 Bls = 1.044,3 Pies3Volumen de Lechada Principal = 80 Bls = 449,2 Pies3
No. Sacos de cemento lechada de cemento:
Total Sacos de Cemento:
1.2.5 Clculo de Baches Lavador y EspaciadorEn lodos base agua es recomendable usar como bache lavador agua dulce; la cual es un fluido Newtoniano que alcanza un rgimen de flujo turbulento durante el desplazamiento a bajas tasas (Gastos).
El bache espaciador se comporta comnmente como un fluido No- Newtoniano. La densidad de este espaciador debe estar entre la densidad del lodo y la del cemento. Si el gradiente de fractura de la formacin lo permite, es recomendable que la densidad del fluido espaciador sea 0,06 gr/cm3 mayor a la del lodo.
Es recomendable una longitud de los baches de 150 m en el espacio anular entre la tubera de revestimiento y el hueco a menos que existan problemas de induccin y/o prdida de fluido en pozo. El volumen de los baches lavador y espaciador (Vb), de acuerdo con el criterio de eficiencia de desplazamiento, se determina de la siguiente forma:
Donde:
Lb: Es la longitud del bache, se recomienda al menos de 492 pies (Aprox: 150 m).
Volumen Lavador (Agua) = 30 Bls (equivalen aprox a 243 pies en el Espacio Anular)Volumen Espaciador = (61 30) = 31 Bls (equivalen aprox a 250 pies en el Espacio Anular)
1.2.6 Clculo de volumen de desplazamiento
Desplazamiento sin tubera de perforacin:
Donde:IDTR: Dimetro Interno de la Tubera de Perforacin
Por tanto:
1.3 TERCERA SECCIN CASING DE 9 5/8
1.3.1 Informacin general
DATOS FORMACINTemperatura Formacin:89F
Presin de Poro:5.880psi
Presin de Fractura:7.116,67psi
DATOS POZODimetro del Hueco:12 pulg
Profundidad Seccin:10.000pies
Tope cemento:8.000
Profundidad cople:7.993pies
Profundidad zapato:7.995pies
PROPIEDADES CSGPeso: 47#/pie
Grado:P-110
Dimetro Interno:8,681pulg
Dimetro Externo:9 5/8pulg
Drift8,525pulg
Peso TR anterior:68#/pie
Grado TR anterior:N80
PROPIEDADES DEL FLUIDODensidad del Lodo:10,5lpg
Clase cementoG
Densidad de Lechada
Principal:15,8lpg
Relleno:12,5lpg
Densidad Preflujos
Lavador:8,3lpg
Espaciador11lpg
Desplazador:10,5lpg
1.3.2 Clculos de volumen de cemento
VOLUMEN DEL ESPACIO ANULAR
Consideracin: Exceso lechada Principal 30% Exceso lechada Relleno 50%
Capacidad del espacio anular (Bls/pie):
Dnde:DH: Dimetro del HuecoODTR: Dimetro Externo de la Tubera de Revestimiento
Volumen de lechada en el espacio anular (Bls):
Lechada Relleno:
Dnde:H: Profundidad = 1.500 pies
Lechada de Principal:
Dnde:H: Profundidad = 500 pies
Volumen Total:
VOLUMEN ENTRE EL COPLE Y EL ZAPATO
Capacidad interna de la tubera de revestimiento (Bls/pie):
Dnde:IDTR: Dimetro Interno de la Tubera de Revestimiento
Volumen entre el cople y el zapato:
Dnde:H: Profundidad entre el zapato y el cople (Hzapato Hcople)
VOLUMEN TOTAL DE LECHADA
1.3.3 Rendimiento de la lechada
LECHADA PRINCIPALPara los clculos que se presentan a continuacin no se tuvieron en cuenta los aditivos, ya que no se cuenta no el diseo especfico de la lechada.
Requerimiento de agua
De acuerdo a la Tabla 1 y al igual que en el revestimiento anterior (Sin tener en cuenta los aditivos) tenemos:
LECHADA DE RELLENOPara los clculos que se presentan a continuacin no se tuvieron en cuenta los aditivos, ya que no se cuenta no el diseo especfico de la lechada.
Densidad de la lechada (lbs/gal),Al igual que en la seccin anterior conociendo:
: 13,5 lpg: 3,14 (para cemento clase G)
Hallamos el requerimiento de agua, sin tener en cuenta los aditivos:
Con el requerimiento de agua se halla el volumen de la lechada, para luego hallar el rendimiento de la lechada (sin tener en cuenta aditivos):
Volumen de lechada (gal/saco)
Rendimiento de la lechada relleno (pie3/saco)
1.3.4 Sacos de cemento requeridos
Teniendo:
Volumen de Lechada de Relleno = 126 Bls = 707,4 Pies3Volumen de Lechada Principal = 36 Bls = 202,1 Pies3
No. Sacos de cemento lechada de cemento:
Total Sacos de Cemento:
1.3.5 Clculo de Baches Lavador y EspaciadorEn lodos base agua es recomendable usar como bache lavador agua dulce; la cual es un fluido Newtoniano que alcanza un rgimen de flujo turbulento durante el desplazamiento a bajas tasas (Gastos).
El bache espaciador se comporta comnmente como un fluido No- Newtoniano. La densidad de este espaciador debe estar entre la densidad del lodo y la del cemento. Si el gradiente de fractura de la formacin lo permite, es recomendable que la densidad del fluido espaciador sea 0,06 gr/cm3 mayor a la del lodo.
Es recomendable una longitud de los baches de 150 m en el espacio anular entre la tubera de revestimiento y el hueco a menos que existan problemas de induccin y/o prdida de fluido en pozo. El volumen de los baches lavador y espaciador (Vb), de acuerdo con el criterio de eficiencia de desplazamiento, se determina de la siguiente forma:
Donde:
Lb: Es la longitud del bache, se recomienda al menos de 820 pies (Aprox: 250 m).
Volumen Lavador (Agua) = 30 Bls (equivalen aprox a 538 pies en el Espacio Anular)Volumen Espaciador = (46 30) = 16 Bls (equivalen aprox a 287 pies en el Espacio Anular)
1.3.6 Clculo de volumen de desplazamiento
Desplazamiento sin tubera de perforacin:
Donde:IDTR: Dimetro Interno de la Tubera de Perforacin
Por tanto:
1.3.7 Simulacin de la cementacinLa simulacin hidrulica de una cementacin es fundamental en el diseo adecuado de una cementacin, generalmente se realiza con un simulador en el que las consideraciones principales son:
Gradientes de presin de poro y fractura Geometra y programa direccional del pozo Densidad y caractersticas reolgicas de los fluidos con los que se realizar la perforacin (se incluyen tambin las del fluido con las que se tiene lleno el pozo). Flujo de bombeo Factor de Friccin Prdidas de presin Accesorios especiales que reduzcan el rea de flujo
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