factores que afectan la cementaciÓn

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA NÚCLEO CARABOBO EXTENSIÓN ISABÈLICA FACTORES QUE AFECTAN A LA CEMENTACION. PROFESORA: TAIRY MANZANO INTEGRANTES: JORGE LEÓN C.I 18.015.308 WILMER BRACHO C.I 18.179.198 YOHANIS SÁNCHEZ C.I 18.362.050 SECCIÓN I003N INGENIERÍA DE PETRÓLEO

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Page 1: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL

UNEFA NÚCLEO CARABOBO

EXTENSIÓN ISABÈLICA

FACTORES QUE AFECTAN A

LA CEMENTACION.

PROFESORA:

TAIRY MANZANO

INTEGRANTES:

JORGE LEÓN C.I 18.015.308

WILMER BRACHO C.I 18.179.198

YOHANIS SÁNCHEZ C.I 18.362.050

SECCIÓN I003N

INGENIERÍA DE PETRÓLEO

VALENCIA, ABRIL DE 2011

Page 2: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

INTRODUCCION.

Hay que destacar que, después de perforar el pozo es necesario una buena

cementación, una cementación no es otra cosa que preparar una mezcla de agua

y cemento en superficie, ya sea utilizando un camión cementador o un mezclador,

bombearlo al pozo y ubicarlo en un determinado lugar. A la mezcla de agua y

cemento se la denomina lechada de cemento. Para cementar un pozo es

necesario aplicar dos tipos de cementación una primaria y otra secundaria. El

objetivo de una cementación primaria es colocar la lechada de cemento en el

espacio anular detrás de la cañería de revestimiento. Y la secundaria es reparar

todas aquellas filtraciones y problemas que se generan en la cementación

primaria, además es necesario recalcar que para todo tipo de procesos hay

factores que afectan, en este caso a la cementación es por eso que a continuación

nombraremos algunos de ellos detalladamente.

Page 3: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

Estos factores son los siguientes:

1. Cemento: materia prima.

2. Accesorios de cementación.

3. Remoción de lodo

4. Pruebas de laboratorio.

5. Diseño de lechadas y tipos.

6. Ejecución de la cementación.

7. Características del pozo.

1. Cemento materia prima.

Es el material aglomerante con propiedades hidráulicas derivados de la

combinación de óxidos vascos (oxido de calcio, silicio, aluminio y férrico), los

cuales son sometidos bajo un proceso térmico (+/-1200 agregando finalmente

yeso.). Se fabrica por calentamiento de una mezcla de arcilla caliza y otros

materiales a una temperatura que causa la fusión de la mezcla.

Este producto se llama escoria o clinker q al molerse o mezclarse con el yeso da

origen a lo que llamamos cemento.

El tiempo q se le da a una lechada para q permanezca lo suficientemente fluida

para poder bombearse en el hoyo bajo determinadas condiciones de temperatura

y presión debe ser especifico.

2. Tipos de accesorios.

A fin de llevar a cabo un trabajo de cementación primaria, deben incluirse algunos

equipos especiales, los cuales se corren en la sarta de cañerías de revestimiento.

Page 4: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

Zapata guía: Una zapata guía es colocada en la primera pieza de cañería que se

va a bajar al pozo, tiene la punta de la nariz redondeada para pasar cualquier

saliente, desviación u otra irregularidad del pozo y evitar desestabilizar el pozo.

Las zapatas guías son generalmente usadas en profundidades someras o

moderadas combinadas con un collar flotador o uno de auto llenado.

Equipo de flotación: A medida que se incrementa la profundidad de perforación,

las estructuras de las torres de perforación se ven sometidas a mayores esfuerzos

y fatigas por incremento de la longitud y peso de las cañerías de revestimiento. El

uso de equipos de flotación reduce estos esfuerzos y fatigas, aprovechando el

efecto de flotación aplicado a las tuberías.

Los equipos de flotación consisten de zapatas y collares especiales con válvulas

de contrapresión que impiden la entrada de los fluidos del pozo. Conforme la

tubería es bajada, la carga al gancho del bloque viajero (o Top Drive) es reducida.

La cañería debe ser llenada desde superficie cada 5 a 10 cañerías.

Collar flotador: El collar flotador se coloca 1 o 2 piezas de cañerías arriba de la

zapata guía. El collar flotador contiene una válvula de contra flujo que no permite a

la lechada de cemento retornar hacia arriba de la cañería. Esto es necesario

porque la lechada de cemento en el espacio anular generalmente tiene mayor

densidad que el fluido de desplazamiento (lodo o agua) dentro de las cañerías, en

este sentido se crea un efecto de tubo en U. Algunas veces el zapato guía también

tiene una válvula de contra flujo como precaución (estas zapatas se llaman

“Zapatas Flotadoras”)

Collar diferencial: Los collares diferenciales combinan los beneficios del los

equipos de flotadores y el del auto llenado. Estos equipos están diseñados para

llenarse automáticamente y regular el nivel del fluido dentro de la cañería de

revestimiento. La mayoría de las unidades de llenado diferencial (zapata o collar),

mantienen la cañería de revestimiento aproximadamente a un 90 % lleno con

respecto al nivel del lodo en el espacio anular. Cuando se usan tanto zapato

Page 5: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

diferencial como collar diferencial, la cañería de revestimiento permanece

aproximadamente a 80 % lleno.

El equipo de llenado diferencial a menudo es usado sobre sartas largas para

reducir la presión de irrupción y la posibilidad de daño a la formación asociado con

los equipos flotadores

Cabeza de cementación: Las cabezas de cementación con contenedores de

acero de alta resistencia a la presión interna y a la tensión, que albergan uno o los

dos tapones inferior y superior, un sistema mecánico o hidráulico para soltar los

tapones durante la operación de cementación, en el momento que se requiera sin

parar la operación.

Proveen la concesión entre la línea de descarga de la unidad de cementación y el

tope de la sarta de cañerías.

Estas piezas son usadas en las operaciones de cementación primaria. Se encarga

de liberar el tapón inferior, al momento de que se mezcla y bombea hacia abajo la

lechada de cemento, luego libera el tapón superior para desplazar el cemento sin

necesidad de romper la conexión con el tope de las cañerías.

Normalmente se usa lodo para desplazar la lechada de cemento, para lo cual se

pueden usar bombas de cementación o las bombas de lodo del equipo de

perforación. Para que las operaciones sean más cómodas se debe instalar la

cabeza de cementación lo más próxima del nivel del piso de la torre de

perforación.

3. Remoción del lodo.

La reologia es la ciencia q estudia el flujo y deformación de los materiales.

Aplicación en cementación:

Evaluar la mezclabilidad y bombeabilidad de las lechadas

Determinar la tasa de desplazamiento apropiada para una remoción de lodo

y colocación de lechada efectiva

Page 6: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

Estimar presiones de fricción

Calcular los requerimientos de HHP

Curvas de flujo y clasificación de los fluidos.

En representación matemática los siguientes modelos son:

Modelo newtoniano (agua y lavadores)

Modelo bingham plastic (lodos y lechadas de cemento – se caracterizan por

tener viscosidad plástica y punto cedente)

Modelo power law (espaciadores y algunos lodos) (pseudo-plasticos)

Aspecto más importante en toda la cementación.

Tres pasos antes de la cementación:

Limpieza del pozo

Acondicionar el lodo(para la cementación)

Desplazar el lodo de perforación del anular

4. Pruebas de laboratorio.

Propiedades que se miden de las lechadas:

Normas API

Tiempo de espaciamiento

Reologia

Compatibilidad

Densidad

Perdida de filtrado

Agua libre

Page 7: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

5. Diseño de la lechada.

Consiste en los aditivos que se eran adicionando a la lechada antes de que esta

ingrese al espacio anular estos son:

a) Aceleradores y retardadores:

Cambian los tiempos de espaciamiento

Alteran la tasa de desarrollo de resistencia a la compresión

b) Extendedores:

Reducen la densidad

Aumentan el rendimiento

Agentes de peso

Aumentan la densidad

c) Dispersantes:

Mejoran la remoción de lodo

Mejoran la mezclabilidad

Reducen la presión de fricción

6. Ejecución de la cementación.

Los procesos que debemos seguir antes de cementar son:

Procedimientos operacionales

Reunión de la seguridad y pre operativa

Colocar cabezales y tapones

Prueba de líneas

Premezclado de la lechada

Bombeo de pre flujos

Soltar tapón inferior

Bombeo de la lechada

Soltar tapón superior

Page 8: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

Desplazamiento

Asentar tapón superior

Chequear el funcionamiento del equipo

Limpieza del equipo y del taladro

7. Características del pozo.

Presión del yacimiento

Es muy importante la presión del yacimiento porque es ésta la que induce al

movimiento del petróleo desde los confines del yacimiento hacia los pozos y desde

el fondo de éstos a la superficie. De la magnitud de la presión depende si el

petróleo fluye naturalmente con fuerza hasta la superficie o si, por el contrario, la

presión es solamente suficiente para que el petróleo llegue hasta cierto nivel en el

pozo. Cuando se da este caso, entonces se recurre a la extracción de petróleo del

pozo por medios mecánicos.

En la práctica, el gradiente normal de presión ejercido por una columna de agua

normal es de 0,1 kilogramo por centímetro cuadrado por metro de profundidad

(kg/cm2/mp).

Generalmente, el gradiente de presión de las formaciones está entre 0,1 y 0,16

kg/cm2/mp.

Cualquier valor por debajo de 0,1 es subnormal y por encima de 0,16 tiende a ser

alto y por tanto anormal. A veces se han encontrado gradientes tan altos que

registran 0,234 kg/ cm2/mp.

La presión natural del yacimiento es producto de la naturaleza misma del

yacimiento.

Se deriva del mismo proceso geológico que formó el petróleo y el yacimiento que

lo contiene y de fuerzas concomitantes como la sobrecarga que representan las

formaciones suprayacentes y/o agua dinámica subyacentes que puede ser factor

Page 9: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

importante en la expulsión del petróleo hacia los pozos. De igual manera, el gas

en solución en el petróleo o casquete de gas que lo acompañe representa una

fuerza esencial para el flujo del petróleo a través del medio poroso.

Temperatura del yacimiento

En la práctica se toman medidas de temperatura en los pozos para tener idea del

gradiente de temperatura, que generalmente se expresa en 1 °C por cierto

intervalo constante de profundidad. El conocimiento del gradiente de temperatura

es importante y aplicable en tareas como diseño y selección de revestidores y

sartas de producción, fluidos de perforación y fluidos para reacondicionamiento de

pozos, cementaciones y estudios de producción y de yacimientos.

La temperatura está en función de la profundidad. Mientras más profundo esté el

yacimiento, mayor la temperatura. Si el gradiente de presión es de 1 °C por cada

30 metros de profundidad, se tendrá para un caso hipotético de un estrato a 1.500

metros, una temperatura de 50 °C mayor que la ambiental y si la temperatura

ambiental es de 28 °C, la temperatura del estrato será 78 °C, y a 3.000 metros

sería 128 °C.

PROBLEMAS MÁS FRECUENTES Y COMO PREVENIRLOS

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

operación.

2. 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.

3. 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.

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

Page 10: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

5. Falla en la unidad almacenadora de cemento (trompo): tratar de corregir la falla

y tener otra línea alterna de aire del equipo.

6. 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.

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

la unidad de alta.

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

9. Descontrol del pozo: efectuar procedimiento de cierre de preventores.

Page 11: FACTORES QUE AFECTAN LA CEMENTACIÓN

CONCLUSION.

Cabe señalar que la cementación de pozos es un proceso muy importante

en la etapa de terminación de un pozo petrolero ya que ella es la que nos permitirá

sellar todas las zonas de la formación para que no hallan filtraciones, así como

para fijar las tuberías de revestimientos en la cual ayuda mucho a que no sucedan

muchos fenómenos como la corrosión.

Sin embargo, se puede concluir que en este proceso existen una series de

factores que afectan a la cementación y es por ello, que hay que tener sumo

cuidado a la hora de estar realizando todas las labores que se ejecutan en la

cementación como desde la fabricación del cemento hasta el bombeo dentro del

pozo para que la cementación sea exitosa.