curso cementación

CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

OBJETIVOS DE UNA CEMENTACIÓN

La cementación es un proceso que consiste en colocar una lechada de cemento en el espacio anular formado entre las formaciones que se han perforado y la cañería (Casing) que se instala en un pozo para producir petróleo, gas y/o agua.

GAS

OIL

AGUA


OBJETIVOS DE UNA CEMENTACIÓN

Desde 1903, el mayor y principal objetivo de una cementación primaria ha sido proveer una aislación de las zonas expuestas en el borde de pozo que contienen los fluidos y separarlas efectivamente. Para alcanzar este objetivo, un sello hidráulico (anillo de cemento) debe conseguirse entre las formaciones y el casing de manera de evitar la canalización y/o migración de los fluidos a través del mismo.

Estos requerimientos han producido que la cementación sea la operación más importante que se realiza durante la terminación de un pozo.

GAS

OIL

AGUA


PROCESO DE CEMENTACIÓN

La cementación es un proceso que incluye:

Diseño y ensayo de una lechada de cemento

Mezclado y transporte de cemento y aditivos

Mezclado y bombeo en el pozo

Una lechada de cemento se define como:

Un fluido que resulta de mezclar agua y aditivos al cemento seco, o bien, a mezclas de cementos.


RAZONES PARA CEMENTAR

Soportar la sarta de casing y que el cemento se adhiera perfectamente a la formación y al casing, (“sello hidráulico impermeable”).

Sellar zonas de pérdidas de circulación.

Proteger el casing de la corrosión producida por las aguas subterráneas.

Prevenir surgencias (blow-outs) de la formaciones que están expuestas.

Proteger el casing de las cargas y esfuerzos cuando se re-perfora para profundizar un pozo.

Prevenir el movimiento de fluidos entre zonas.


CEMENTACIONES PRIMARIAS

De simple etapaConductorSuperficie IntermedioProducciónLiner de perforaciónLiner de producción

Dos o más etapasSuperficie IntermedioProducciónLiner


CEMENTACIONES PRIMARIAS(cont.)

MisceláneasCemenación de casing desde superficie por

espacio anular (“Top Out”, 1”, o “macaroni”) Inner StringScab* Liner

* Generalmente no se la menciona “cementación primaria”


CASING NTERMEDIOO DE SUPERFICIE

ESPACIO ANULARCASING EN CASING

ZAPATO DE CASINGANTERIOR

EXTERNAL CASINGPACKER (OPCIONAL)

CASING

POZO ABIERTO

TAPÓN INFERIOR

ESPACIO ANULARENTRE CASING/POZO

COLLAR FLOTADORZAPATO FLOTADOR

(ZAPATO GUÍA)

CABEZA DE CEMENTACIÓN

TAPÓN SUPERIOR MANIFOLD DECEMENTACIÓN

DIRECCION DEL FLUJO

CENTRALIZADORES

CANASTAS DECEMENTACION(OPCIONALES)

RASCADORES

TERMINOLOGÍA DE LAS CEMENTACIONES (#1)

AGÜJERO DE RATÓN


ESPACIADOR

LECHADA DE CABEZA (LEAD)

COLLAR FLOTADOR

ZAPATO FLOTADOR(ZAPATO GUÍA)

JUNTA DEL ZAPATO

AGÜJERO DE RATÓN

ZAPATO CASING ANTERIOR

LODO

FLUIDO DEDESPLAZAMIENTO

LECHADA DE COLA (TAIL)

TOPE DE CEMENTO (TOC)

TERMINOLOGÍA DE LAS CEMENTACIONES (#2)

POZO ABIERTO


PROGRAMAS DE CASING CONFIGURACIÓN TÍPICA

Casing Conductor40á 1,500 ft(12 a 450 m)

Casing de Superficie 100á 5,500 ft(30 a 1650 m)

Casing Intermedio4,000 a 16,000 ft(1200 a 4800 m)

Casing de Producción5,000á 20,000 ft(1500 a 6000 m)


CASING CONDUCTORCaracterísticas

Sartas cortas (“shallow”) -- usualmente menores de 100 ft (30 m) de profundidad

Grandes diámetros -- O.D. 20" hasta 36" o mayores

Debe fijarse en superficie (encadenarse) durante la cementación

ObjetivosProteger las zonas lavadas debajo del equipoSe levanta con un niple campana y un niple de

flujo de fluido Establecer retornos a superficie Dirigir los retornos a la pileta de lodo

No se requiere en todos los pozosCURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CASING CONDUCTOR

Características de las lechadas: Clase A, G, H o de la construcción (común) con

aceleradores. Una lechada de cabeza (lead) de llenado y económica. Una lechada de cola (tail) con cemento puro A veces se utiliza un concreto pre-mezclado (hormigón

elaborado)

Procedimientos para cementar:

Si no se utilizan tapones de goma, sólo se desplaza el casing.

A menudo con Drill Pipe (Inner String)


CASING DE SUPERFICIE (GUÍA)

Características: Requerido por Regulaciones, Leyes y/o Decretos de

Gobierno en cada área y país.

100´ a 5,000 pies (30 ~ 1500 m) o mayores.

O.D. desde 7.5/8” hasta 20” o mayores

Necesita fijarse en superficie (encadenado) mientras se cementa.

Se circula cemento hasta superficie

El pozo puede ser severamente erosionado

Las pérdidas de circulación pueden ser un gran problema


CASING DE SUPERFICIE (GUÍA) - Cont.

Objetivos: Proteger las zonas de agua dulce.

Ofrecer una conexión para montaje de las BOP en superficie.

Tratar zonas de formaciones inconsolidadas.

Sellar zonas de pérdidas de circulación.

Soportar las sartas de Casing siguientes para profundizar el pozo

Cementos utilizados: Lechada de cabeza (relleno) seguida por una

lechada de cola de alta resistencia.

Cementos de elevada resistencia en pozos profundos.

¿?


Procedimientos para cementar:

Se deben utilizar tapones de goma (de

limpieza) inferior y superior.

A veces se cementa a través de drill pipe

Centralizar el casing y fijar las juntas del

zapato y de superficie.

A veces es seguido de una cementación desde

superficie (por anular) “top out”

CASING DE SUPERFICIE (GUÍA) - Cont.


Collar Flotador@ 510 ft (155 m)

Casing de Superficie9.5/8” - 40 lb/ft, J-55

Pozo 12.1/4”

Zapato Guía@ 550 ft ( 168 m)

Cemento Clase H+ 2 % CaCl2

65 % de exceso

Válvula de flotación (Collar)

Lodo de perforación

D = 9.5 lb/galProfundidad Total@ 580 ft (177 m)

Desplazamiento agua dulce

D = 8.34 lb/gal

CASING DE SUPERFICIE Trabajo típico


CASING INTERMEDIO

Características: 4,000 a 16,000 ft (1200 ~ 4800 m) o mayores

profundidades (amplio rango)

O.D. 6.5/8” hasta 20”; 9.5/8” es muy común

A menudo con circulación hasta superficie

Algunas veces solamente dentro del casing de superficie

Raramente cementado solamente en la sección del fondo

Se puede terminar el pozo (completación) en este casing intermedio


Objetivos:

Casos de zonas críticas

Pérdidas de circulación

Zonas con altas presiones

Zonas con mantos salinos

Las B.O.P. siempre están instaladas

Soportar sartas que se instalarán posteriormente

Pueden realizarse como trabajos de cementación en

una sola etapa o en multiples etapas (dos o más)

CASING INTERMEDIO (cont.)


Procedimientos y cementos:

Lechadas muy variadas

Generalmente con lechadas de relleno y de

alta resistencia (de cola)

Se deben utilizar tapones de goma (de

limpieza) de inferior y superior.

A veces cementado a través de Drill pipe

A veces se cementan en etapas

CASING INTERMEDIO (cont.)

¿?


Casing Intermedio4,000´a 16,000 ft(1200 ~ 4800 m)

Casing de Superficie100´ a 5,500 ft (30 ~ 1600

m)

Casing Conductor40´a 1,500 ft(12 ~ 450 m)

El cemento puede ser desplazado hasta superficie o parte

dentro del Casing de Superficie

Cuando se cementan Casing inermedios,

generalmente se utilizan dos lechadas, una de

cabeza (“lead”) y una de cola (“tail”).

CASING INTERMEDIO (cont.)Programa típico de entubación


Características:

1,700´ a 20,000 ft (510 ~ 6000 m), o más profundos

Diámetros más comunes:

4.1/2” , 5.1/2” y 7”

Objetivos:

Completar el pozo para producción

Proveer control de presión

Cubrir agüjeros o una sarta de Casing intermedio dañado

Control del pozo cuando se perfora (punzado, baleo)

CASING DE PRODUCCIÓN


Cementos usados:

Lechada de relleno (de cabeza) seguida de una lechada de alta resistencia (de cola)

Cementos de alta resistencia frente a las zonas productivas

Procedimientos de cementación: Normalmente se utilizan espaciadores de buena calidad

Es común desplazar con fluidos para perforar (cañonear, punzar, balear)

Desplazar y lavar bombas y líneas antes de cementar es una buena práctica

Usar tapones de goma de limpieza inferior y superior es una buena práctica

¿?

CASING DE PRODUCCIÓN (cont.)


Conductor

40' a 1,500'Casing de superficie

100' a 5,500'

Intermedio

4,000' a 16,000'

Casing de Producción

5,000' a 20,000'

CASING DE PRODUCCIÓN (cont.)Programa típico de entubación


Tie-back Casing

POZO PROFUNDO - Cont.PROGRAMA DE ENTUBACIÓN

Conductor

40' a 1,500'Superficie

100' a 5,500'

Intermedio

4,000' a 16,000'

Drilling Liner

5,000' a 20,000'

Liner de Producción

6,000' a 25,000'

Tie-back Casing

Tie-back

Stub Liner


CEMENTACIONES EN ETAPAS

Variación importante de una cementación primariaDos etapas (2-stage)

Trabajos realizados comúnmente en 2 etapas Intermedias Producción (y liner, recientemente)

Básicamente similares a otras cementaciones de casing Cementación de la parte inferior del casing Apertura del dispositivo de etapas Cementación a través del dispositivo de la parte

superior del casing

Tres Etapas (3-stage), (4-stage ?) Similares principios básicos


CEMENTACIONES EN ETAPAS - Cont.

ObjetivosPrevenir la fractura de la formación (presión

hidrostática muy alta en la columna de cemento)Cubrir algunas zonas sin necesidad de llenar

completamente una columna de cementoCementar arriba de una zona de pérdida de circulaciónEscaso chance por colapso de casingTrabajar con mayores diferenciales de temperatura

Variedad de cementos utilizados, según los objetivos y el problema a resolver

Procedimietos de cementación: apertura del dispositivo de etapas tan rápido como se pueda (A.S.A.P.)


2da. etapa

1ra. etapa

CEMENTACIONES EN2 - ETAPAS


CEMENTACIONES DE LINERS

LinerSarta de tubería que se baja en un pozo y se fija en

el último casing instalado y normalmente no llega hasta superfie

Liner de perforaciónLiner fijado antes de alcanzar la profundidad total

del pozo (TD), en pozo abierto hasta el Casing intermedio para control de fluidos de perforación y el pozo (también llamado Liner de protección)

Liner de ProducciónLiner fijado a la profundidad total dentro del liner

de perforación o dentro de un casing intermedio, para producción de una zona de interés


Tie-Back Stub LinerSarta corta de casing desde el tope de un liner fijado

anteriormente y hacia arriba dentro de un casing intermedio o un liner fijado anteriormente

Tie-Back CasingSarta de casing desde el tope de un liner fijado

previamente hacia arriba y hasta superficieScab Liner

Sección corta de casing de menor diámetro que el diámetro interior del casing instalado para tapar una rotura o agujero en el casing existente

CEMENTACIONES DE LINERS (cont.)


POZO PROFUNDOPROGRAMA DE CASINGLiner de Perforación

Conductor

40' a 1,500'Csg. Superficie

100' a 5,500'

Intermedio

4,000' a 16,000'

Liner de perforación

5,000' a 20,000'


Conductor


100' a 5,500'

Intermedio

4,000' a 16,000'

Liner de Perforación

5,000' a 20,000'

Tie-back

Stub Liner

POZO PROFUNDOPROGRAMA DE CASINGTie-Back Stub-Liner


Conductor


100' a 5,500'

Intermedio

4,000' to 16,000'

Liner de perforación

5,000' to 20,000'

Liner de Production

6,000' a 25,000'

Tie-back

Stub Liner

POZO PROFUNDOPROGRAMA DE CASINGLiner de Producción


Conductor


100' a 5,500'

Intermedio

4,000' a 16,000'

Liner de Perforación

5,000' a 20,000'

Liner de Producción

6,000' a 25,000'

Tie-back

Stub Liner

Tie-back Casing

POZO PROFUNDOPROGRAMA DE CASINGTie-back Casing


Scab Liner

Agujero en Casing

Scab

Liner

Sellos


¿Porqué bajar un Liner?La principal razón para bajar un liner es proveer una solución de

bajo costo para vida total del pozo, esto es durante la perforación, ensayos, terminación y producción.

Control de pozo Cuando se perforan zonas de alta presión (anormales),

los liners pueden prevenir las surgencias aislando estas zonas y permitiendo disponer de zonas con presiones normales hacia arriba del pozo. También los tie-back liners se utilizan para sellar casing dañados.

Costo inicial más bajo Se evalúa la zona potencial vía aislación total desde la

superficie. Usar un liner en lugar de un casing hasta superficie es más económico

Instalación rápida Es mucho más rápido bajar el liner con el drill pipeI que

instalar una sarta larga de casing a la misma profundidad.CURSOS DE PETROLEO GRAL MOSCONI

CEMENTACIÓN DE SARTASPOR ANULAR - “TOP OUT JOB”

Otros nombres muy comunes:

Top Job

Top out

1” (“One inch”)

Sarta “Macaroni”

Sarta “Spaghetti”, etc.

De diámetros muy pequeños:

Tubería de línea

Tubing

Drill Pipe

Cemento acelerado


Se baja la tubería (caño, tubing, o línea) lo más

profunda posible en el espacio anular entre el Casing

y pozo abierto

Usualmente desde 100´ (30 m) hasta varios cientos de

pies.

Algunas veces, sólamente de 20´a 60 ft

Se han efectuado trabajos hasta 3,400 ft (1030 m).

Cemento acelerado y mezclado a través de un caño de

1”

Cuando se tienen retornos en superficie, se detiene el

mezclado, se retira y lava la tubería.

CEMENTACIÓN DE SARTASPOR ANULAR - Cont.


El objetivo es llenar con cemento el espacio anular y alrededor de todo el tope del casing de superficie.

Se realiza cuando se han perdido retornos en

superficie.

Se realiza cuando el cemento cae (desciende) en

el espacio anular luego de un trabajo.

Se realiza, también, para reforzar alrededor del

tope del casing en superficie y en cualquier caso.

CEMENTACIÓN DE SARTASPOR ANULAR - Cont.


“TOP OUT JOB”

Cuando se pierde circulación y no se han obtenido retornos durante la cementación. Al finalizar, generalmente se baja una tubería de 1” en el espacio anular entre el casing y el pozo abierto y se bombea el cemento a través de la misma y se observan los retornos en superficie.

Tubería de 1”

Pérdidas de circulación

Casing de Superficie


CEMENTACIÓN “INNER STRING”

Casing de gran diámetro bajado a T.D.

Se baja Drill pipe dentro del casing -- el stinger ajusta en el collar

Se utiliza un collar o zapato especial que acepta el stingerTag-in (alguas veces

llamado "stab-in")Latch-inScrew-in


CEMENTACIÓN “INNER STRING” (Cont.)

Pueden o no utilizarse tapones

Se deben tomar pre-cauciones con el colapso de casing

Se mezcla y bombea cemento hasta que circula en superficie

Se reduce el tiempo y volumen de desplaza-miento


CEMENTACIÓN “INNER STRING” Equipos y accesorios


curso cementación

Documents