cementación - 2da exposición

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CEMENTACIONES DE ETAPAS MULTIPLES

Una cementación múltiple es una operación de cementación primaria,ejecutada en

dos o.tres- operaciones o etapas. Este proceso permite realizar una cementación

primaria convencional en la parte más baja del revestidor. Y luego realizar una o

más cementaciones en las partes superiores del revestidor,a través de herramien

tas especiales conteniendo oriñcios hacia el anular. Estas herramientas denomi

nadas cuellos de etapas contienen camisas deslizantes que abren y cierran los

orificios antes n:tencionados.Veáse a continuación,los detalles del proceso.

Cadnlia.dor 1To.peclo .

Tllp4Ía eleIalde

.. Cell.arelela. Etapa B.epbr

'·Torpedo

TIIJHÍB elePriau:n Etapa

CEMENTACIÓN DE POZOS

Con los orificios abiertos, el lodo y el cemento pueden ser circulado a través del

anular hasta la superficie. La mayoría de las cementaciones primarias con columna

de cer:nent? muy alta se realizan en dos etapas, aunque algunas veces se utilizan

un mayor número de etapas. Las cementaciones de etapas múltiples son usadas

cuando existen las siguientes situaciones:

1. Sí se requiere una extensa columna de cemento par.a proteger el pozo y las for

maciones de fondo no soportan la presión hidrostática ejercida por la columna

de cemento.

2. Sí existe una extensa separación entre dos intervalos que no requieren cemento.

3. Sí las zonas superiores requieren cementarse con una lechada de alta resisten

cia a la compresión.

La mayoría de las cementaciones múltiples se realizan cuando las formaciones de

fondo no soportan la presión hidrostática ejercida por la coh.1mna de cemento. Es

una práctica común cementar cada revestidor hasta la superficie, o hasta el re

vestimiento anterior para protegerlo de la corrosión y controlar el flujo de fluidos

de las zonas superiores. Frecuentemente, en la perforación de un pozo pueden

ocurrir pérdidas de circulación en las zonas inferiores, debido a que se encuentran

fracturadas naturalmente o son poco consolidadas. Estas condiciones general

mente, evitan que la columna de cemento alcance la superficie. La metodología

tratada aquí, permite cubrir con cemento hasta el tope-de las zonas débiles con

la primera etapa, y con la segunda etapa se puede cementar hasta la superficie

o hasta el último revestidor sin problemas.

Las herramientas de etapas . son instaladas en puntos específicos en la sarta del

revestidor. a profundidades superiores o por encima de las formaciones débiles o

fracturables. Existen tres tipos de cementaciones múltiples:

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1. Regular de dos etapas, donde cada una se efectúa en operaciones separadas.

2. Cementación continuas en dos etapas donde ambas se realizan en operaciones. ·-

ininterrumpidas.

3. Tres cementaciones, donde cada etapa es realizada en operaciones separadas.

CEMENTACIÓN EN DOS ETAPAS

l. Equipos

Gran variedad de equipos están disponibles y varían dependiendo del tipo de tra

bajo a realizar. El requerimiento básico consiste en una zapata guía o zapata flo

tadora en el fondo, un cuello flotador asentado como mínimo dos tubos por encima

de la zapata y un "By Pass", colocado por encima del cuello flotador, un cuello

asentador colocado por lo menos una junta por encima dei"By Pass" y un cuello o

herramienta de etapas. Los centralizadores deben instalarse_ lo mas cerca posible

de los extremos de la herramienta para permitir una adecuada centralización y

mejorar la eficiencia del desplazamiento. Una cesta de cementación es colocada

debajo del -cuello de etapa para ayudar a prevenir la caída del cemento debido a

pérdidas · de circulación.. Adicionalmente. centralizadores de turbulencia y

raspadores pueden ser corridos de la misma manera como se realizan las cemen

taciones convencionales en una sola etapa.

Los tapones de cementación para esta clase de operación deben ser medidos,

marcados y colocados en el piso del taladro en un orden adecuado para prevenir

confusiones y errores. Hay una secuencia lógica para realizar un trabajo de cemen

tación en dos etapas. En primer lugar se usa, el tapón inferior, luego el tapón de

desplazamiento de la primera etapa. después el torpedo en caída libre,el cual abre

la herramienta o cuello de etapa y luego el tapón de cierre. También, todos los

equipos deben ser compatibles para asegurar una operación exitosa. Los cuellos de

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etapa.flotadores ytapones de diferentes fabricantes nunca deben ser mezcladosy usados en esta clase de

t'rabajo.

Se debe tener cuidado en la corrida y utilización de los equipos ya que el cuello de

etapas contiene una camisa deslizante interna y se debe considerar ciertas pre

cauciones cuando se instala en la sarta de revestimiento. Las llaves de apretar el

revestidor deben colocarse solamente en las últimas 6 pulgadas de los extremos

de la herramienta. Estas llaves nunca deben colocarse en el medio de la her

ramienta, ya que puede deformar la parte exterior del revestidor y causar un mal

funcionamiento de dicha herramienta en su parte interna.

Primera etapa de cementación

Justamente como una cementación convencional, después de lanzar el tapón infe

rior (By Pass plug), se mezclan y bombean los espaciadores, lechadas de la primera

etapa.se suelta el tapón de desplazamiento y se desplaza hasta obtener una indi

cación positiva de que el mismo ha sido asentado en el cuello flotador, lo cual

previ ene el sobredesplazamiento durante la primera etapa. El revestidor se puede

rotar o reciprocapara asegurar una mayor eficiencia del trabajo.

Segunda etapa de cementación

Después que el tapón de la primera etapa está asentado, se suelta el torpedo a

través del cabezal de cementación. cayendo por gravedad hasta asentarse en la

camisa inferior del cuello de etapa. El tiempo en que el torpedo alcanza el cuello

debe ser estimado, ya que no se dispone de un medio de medición en la superficie

que indique que el mismo alcanzó el cuello. La velocidad de caída del torpedo es

afectado por muchos factores.tales como viscosidad,densidad del fluido en el re

vestidor y la desviación del pozo. Una buena regla de campo es considerar que el

torpedo cae 1000 pies en 5 minutos. Un tiempo de espera de una hora es muy

común. La máxima desviación de hoyo donde razonablemente el torpedo puede caer

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es cerca de 30°. Las desviaciones mayores a 30° podrían causar que el torpedo

se quede colgado en el cuello y en ese caso se debe empujar con una barra sujeta

a una guaya o con una sarta de tubería.. ·-

Para pozos altamente desviados el cuello de etapas es trabajado (abierto y cer

rado) por una herramienta especial bajada con la sarta de perforación.

Cuando el torpedo está asentado se aplica presión hasta que los 11Pines11 se

parten, forzando que la camisa inferior se mueva hacia abajo, abriendo así la circu

lación. Generalmente, se requiere una presión entre 1.200 y 1.500 lppc. para

romper los pines. Una caída de presión ·indica que los orificios están abiertos. Esta

operación no debe retardarse, ya que el cemento de la primera etapa puede estar

por encima del cuello y es necesario circularlo fuera del hoyo antes de que alcance

o desarrolle una excesiva resistencia al gel.

Para cementar la segunda etapa. los preflujos o espaciadores y lechadas de ce

mento son mezclados de forma similar a una etapa sencilla.-El tapón de cierre se

suelta después que la lechada está en el revestidor y es desplazado para asen

tarse en 1camisa superior del cuello de etapa. Después que el tapón ha sido

asentado, una presión mínima de 1.500 lppc por encima de la presión de des

plazamiento de la segunda etapa debe aplicarse para asegurarse que el cuello está

cerrado, luego la presión debe descargarse después que los orificios estén cerra

dos.

CEMENTACIÓN CONTINUA EN DOS ETAPAS

Existen situaciones que requieren de una .segunda etapa de cementación y que la

misma. sea. .mezclada y bombeada _ sin pérdida de tiempo con la primera etapa de

cementación. Este proceso es conocido como cementación de dos etapas con

tinuas, con ella se elimina el tiempo de espera por el torpedo. mientras cae libre-

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mente hasta el cuello de etapa y puec:le realizarse en l os pozos altamente des

viados.

1Closing

Plug

iOpenlng

Plug

Regular-SiageCollar

First-StagePlug

Bypassl

En la primera. etapa el cemento se mezcla y bombea de forma convencional, el

tapón de 'desplazamiento sigue al cemento, separándÓio del fluido de des

plazamiento, luego se bombea un volumen de fluido igual a la capacidad entre el

cuello de etapa y la zapata flotadora; Una buena regla de campo es acortar este

volumen calculado en un barril por diámetro del revestidor. Se deben tomar en con

sideración factores como la compresrbilidad del fluido y la resistencia a la tensión

de la tubería. Tamién se deben tomar precauciones para que el cemento no sea so

bre-desplazado alrededor de la zapata, esto podría suceder porque el 11Bypass11 in

sertable está instalado encima del cuello flotador, en el cual el tapón inferior se

asienta. Esta herramienta previene que se tape el cuello, cuando el tapón inferior

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•


de la primera etapa se asienta. haciendo posible bombear el cemento a través del inserto. permitiendo cierta tolerancia en los cálculos del volumen de fluido de des

plaza ien. pero también permite un posible sobre desplazamiento del cemento

de la primera etapa·Después que el fluido -de desplazamiento ha sido bombeado.

el tapón para abrir el cuello de etapa se suelta.

La segunda etapa de cementación se ejecuta de inmediato detrás de ese tapón. la

lechada es seguida por el tapón de cierre. El desplazamiento de la lechada. hace

que el tapón dapertura se asiente en la camisa antes que el tapón de des

plazamiento de la primera etapa · alcance el cuello flotador. la camisa se moverá

hacia abajo cuando se aplique presión. abriendo de esta forma el orificio del cuello

hacia el espacio anular. Continuando con el desplazamiento. la lechada pasa a

través de los orificios colocandose detrás del revestimiento hasta que el tapón de

cierre se asiente. La. tasa de bombeo no se necesita bajar para pegar el tapón de

cierre. Usualmente una tasa _entre · 6 a 7 pm será satisfactoria para un reves

timiento de 9 5/011 La aplicación de 1.500 lppc por _encima de la presión de circu

lación cerrará la herramienta. En caso de existir una alta incompatibilidad entre el

cemento y el lodo, es recomendable la corrida de un tapón limpiador o inferior de

lante de la-lechada en la primera etapa. Para realizar este trabajo es necesario

utilizar los equipos adicionales como son:

Tapón flexible: este es· un tapón limpiador especial que es. bombeado delante del

cemento en la primera etapa con un.diafragma que se rompe al llegar al cuello.

Bypass insertable: localizado - enc.ima del· cuello flotador o la zapata flotadora,

permite continuar la circulación de la lechada a través de los orificios.

- Cuello insertable especial: debe:coloca-rse· en una junta por encima del Bypass

in sertable y permite el asentamiento del tapón de desplaZamiento de la

primera etapa.

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Tapón especial de la primera etapa: Se caracteriza por poseer una cabeza espe

cial que permite sellar o cerrar en el cuello insertable.

lCementación en tres etapas

Se realiza en pozos profundos con formaciones débiles combinadas con canales

naturales y presencia · de gases agrios que puedan causar problemas potenciales

de corrosión, requieren la utilización del diseño de cementación en tres etapas. El

procedimiento básico es similar al aplicado en el concepto de cementación regular

de dos etapas, con la diferencia que es nece.sario realizar una etapa adicional así:

Una es ejecutada a través de la zapata, otra a través del cuello regular de doble

etapa y finalmente una tercera a través de un segundo cuello de etapa.

Closing Plug

Opening Bomb

SpeciaJ Closing Plug llJsed to Clase BoUom

S1age Collar)

Centralizar

;. .:·.:

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La primera etapa es efectuada a través de la zapata en forma convencional. utili

zando un tapón de primera etapa para asentar en el cuello flotador.

La segunda etapa - puede ejecutarse en cualquier momento dependiendo del pro

grama de cementación. Un torpedo regular es usado para abrir los orificios de la

camisa inferior del cuello por etapa inferior. El pozo es circulado' y los espaciadores

y lechadas son bombeados a través de los orificios, los mismos son cerrados utili

zando un tapón especial de cierre que reem·plaza _al tapón de cierre regular. Este

tapón flexible p sa a través del primer cuello de etapa (superior) y asienta en el

segundo cuello inferior permitiendo la aplicación de presión para cerrar los orifici-os.

La etapa final puede ejecutarse después de la segunda. Un torpedo (mayor que el

utilizado en la segunda etapa-) es lanzado, cayendo por gravedd hasta la camisa

inferior del cuello de etapa superior. Los orificios son abiertos y la etapa final se

ejecuta normalmente, un tapón especial de cierre se utiliza para cerrar los orifi

cios.

EQUIPOS ADICIONALES

Cestas de cementación

Las cestas de cementación son colocadas debajo del cuello de etapa.para prevenir

en caso de una pérdida de circulación, que grandes cantidades de cemento caigan

sobre las zonas débiles por debajo·del cuello de etapa inferior. Las cestas de ce

mentación no previenen la transmisión de presión, ellas solamente se limitan a con

trolar el paso de los fluidos.

Centralizadores

Los cuellos de etapas deben estar bien centralizados,ya que en caso contrario po

drían crear situaciones como son:

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• Un cuello de etapa en una posición no centralizada, puede causar zonas no ce

mentadas y áreas no protegidas del revestidor, y a la vez el revestidor quedaría

sujeto a la acción corrosiva de los fluidos provenientes del fondo del pozo.

• Si el revestidor está recostado en las paredes del pozo, el cuello de etapa

puede ser taponado, reduciendo el área total disponible para el flujo por la cual

se incrementa la presión de bombeo. Los centralizadores tienen que ser corri

dos por encima y por debajo del cuello de etapa.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Movimiento de la tubería

Mover la tubería durante la cementación por etapa es posible, solamente durante

la primera etapa. así mismo la rotación y el movimiento reciprocante puede ser

ejecutado durante la segunda etapa basado en un nuevo cuello rotatorio desarrol

lado recientemente.

VISta de Wl EnsamblajeRotatorio

Herramienta de Cementación

Esta herramienta, puede ser instalada inmediatamente por encima del segundo

cuello de etapa, el equipo posee un juego de pines que permanecen enganchados

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cementación - 2da exposición

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