UNIVERSIDAD DEUNIDAD ORIENTE IV CEMENTACIN NCLEO DE MONAGAS

UNIVERSIDAD DEUNIDAD ORIENTE IV - CEMENTACIÓN NÚCLEO DE MONAGAS ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO PERFORACIÓN (063 -4314) UNIDAD IV CEMENTACIÓN DE POZOS Prof. : Jesús Otahola Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4. 1 Definir lechadas de componentes básicos. cemento indicando sus 4. 2 Describir los tipos de cementación de pozos. 4. 3 Describir el proceso de cementación, los equipos y herramientas utilizadas para dicho proceso. 4. 4 Calcular el rendimiento de la lechada y el requerimiento de agua necesario para la formulación de las lechadas de cemento. Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN CONTENIDO 4. 1 Lechada de Cemento: Composición, Aditivos, Propiedades básicas. 4. 2 Tipos de Cementación: Primaria y Secundaria. 4. 3 Proceso de cementación: Equipos y herramientas utilizadas en el proceso de cementación 4. 4 Cálculos para la formulación de la lechada: Rendimiento de una lechada y requerimiento de agua. Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN Consiste en colocar una lechada de cemento en el espacio anular formado entre las formaciones que se han perforado y los revestidores, a fin de facilitar la producción de petróleo, gas y/o agua. Objetivos de la Cementación § Controlar pérdidas de circulación. § Proteger los revestidores de la corrosión. § Proteger al revestidor de presiones externas. § Excluir las aguas de las formaciones productivas. § Evitar migración de fluidos entre zonas. Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN LECHADA DE CEMENTO + AGUA + ADITIVOS Cemento Mezcla de piedra Caliza y otros materiales ricos en Carbonato de Calcio con Arcilla y pequeñas proporciones de Oxido de Hierro y Aluminio. Fabricación del Cemento BJ SEVICES. (2006) Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN COMPOSICIÓN DEL CEMENTO Composición química del Cemento COMPONENTES PORCENTAJE (%) EFECTO Silicato Tricálcico 50 Hidratación rápida del cemento Silicato Dicálcico 20 -25 Resistencia a la compresión Aluminato Tricálcico 0 -8 Reduce el tiempo de bombeabilidad Ferro-Aluminato 12 Peso del Cemento Oxido de Calcio 0, 5 Gelificación Prematura 6 Consistencia del cemento fraguado Oxido de Magnesio BJ SEVICES. (2006) Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN CLASES DE CEMENTO API CLASE A PROFUNDIDAD (PIE) 6000 TEMPERATURA (°F) CARACTERÍSTICAS 170 Sin condiciones especificas. B 6000 170 Resistente a Sulfatos C 6000 170 Rápida resistencia D 6000 - 10000 230 Alta presión y temperatura E 6000’- 14000’ 290 Alta presión y temperatura F 10000’- 14000’ 320 Condición de Extrema presión y temperatura G, H 8000’ 200 Resistencia a la compresión. Aceleradores y Retardadores. BJ SEVICES. (2006) Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN ADITIVOS DE UNA LECHADA • Aceleradores: Aumentan la velocidad de reacción entre el cemento y el agua, disminuyendo el tiempo de fraguado o espesamiento. (Cloruro de Calcio, Cloruro de Sodio, Silicato de Sodio). • Retardadores: Prolongan el tiempo de bombeabilidad y retardan el fraguado de la lechada de cemento. (Lignosulfonato de Sodio y Calcio, Carboximetil –Hidroxietil Celulosa). • Extendedores: Reducen la densidad de la lechada de cemento, aumentando el volumen de mezcla y su rendimiento. (Bentonita, Cenizas finas, Carbón, Silicato de Sodio). • Densificantes: Aumentan la densidad de la lechada, mantienen la presión para el control del pozo y mejora el desplazamiento del fluido de perforación. (Barita, Hematita, Arena). Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN ADITIVOS DE UNA LECHADA • Dispersantes: Disminuyen las propiedades reológicas y reducen la potencia hidráulica requerida para el desplazamiento de la lechada. (Lignosulfonato de Calcio, Cloruro de Sodio ). • Controladores de Filtrado: Reducen la pérdida de la fase acuosa de la lechada de cemento hacia la formación, controlando la deshidratación del cemento y daño a las formaciones productoras. (Polímeros orgánicos, Látex, Bentonita) • Antimigratorios: Reducen la permeabilidad del cemento fraguado, evitando la migración del gas y agua entre los estratos cementados y mejorando la adherencia del cemento (Polímeros, micro sílica) Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN PROPIEDADES DE LA LECHADA § Reología: determinada utilizando reómetro de seis velocidades. un • Viscosidad plástica Vp • Punto cedente Pc • ny. K Reómetro § Contenido de agua: es la cantidad de agua que se separa de la mezcla de cemento y puede afectar la adherencia del cemento fraguado. Agua Libre Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN PROPIEDADES DE LA LECHADA § Tiempo de Bombeabilidad ó Espesamiento: Tiempo requerido para mezclar y bombear la lechada dentro del pozo y hacia el espacio anular, antes de que adquiera una consistencia suficiente como para no tener capacidad de flujo. (70 Bc) Consistómetro Presurizado § Resistencia a la Compresión: Es la fuerza de compresión requerida para triturar el cemento fraguado. El API recomienda que la resistencia a la compresión de un cemento después de 24 horas de fraguado debe ser mayor a 500 lb/pulg 2. Analizador Ultrasónico de Cemento UCA Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN PROPIEDADES DE LA LECHADA § Densidad de la Lechada: Relación entre el peso de la mezcla y su volumen. La densidad de la mezcla agua-cemento varia de acuerdo a los aditivos usados. Balanza de fluidos § Filtrado: Es la tasa de agua que sale por presión diferencial fuera de la lechada de cemento frente a una formación permeable y es expresada en m. L/30 min. Determinada a Temperatura de Fondo Circulante y 1000 lpcm Filtro Prensa AP-AT Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN PROPIEDADES DE LA LECHADA § Permeabilidad: La permeabilidad de un núcleo de cemento fraguado, se determina midiendo la tasa de flujo a través del núcleo, a un diferencial de presión dado a través de la longitud del núcleo. Permeámetro Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN TIPOS DE CEMENTACIÓN § Cementación Primaria Se realiza al cementar los revestidores del pozo (conductor, superficial, intermedio, producción, camisas) durante la perforación. § Cementación Secundaria Se realiza para corregir problemas en las cementaciones primarias o para abandonar zonas no deseables. Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN TIPOS DE CEMENTACIÓN § Tipos de Cementación Secundaria Cementación a baja presión (Tapones de cemento) Cementación a altas presiones (Cementaciones forzadas) Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA CEMENTACIÓN § Cabezal de Cementación: Se coloca en la parte superior del tubo que asoma a la superficie. Se conecta por medio de “mangueras de acero” a los sistemas de mezclado y bombeo. § Posee dos cámaras de alojamiento para los tapones de cementación (blando y duro) y válvulas que permiten la operación completa. Cabezal de Cementación Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA CEMENTACIÓN § Tapones de Cementación: Dispositivos utilizados para evitar la contaminación de la lechada con el fluido de perforación o fluido de desplazamiento. El tapón superior: Retira el cemento de las paredes internas del revestidor y evita la contaminación de la lechada con el fluido desplazante. Tapón inferior: Limpia las paredes del revestidor y separa el cemento del fluido de perforación. Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA CEMENTACIÓN § Centralizadores: Permite bajar el revestidor de forma centralizada evitando defectos en la continuidad del cemento en el espacio anular. § Raspadores: son dispositivos que se instalan en la parte exterior del revestidor y permiten remover mecánicamente el revoque formado por el fluido de perforación en las paredes del hoyo Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA CEMENTACIÓN § Cuello Flotador: Proporciona un asiento para la colocación de los tapones cementadores, su función es similar a la de la zapata flotadora y generalmente se coloca en el extremo superior del primer tubo de revestimiento. Cuello Flotador § Zapata Guía o Flotadora: Permite una suave bajada de la tubería de revestimiento en el hoyo y limita la circulación del fluido en una sola dirección, evitando el reingreso de la lechada de cemento desde el anular hacia el interior del revestidor. Zapata Flotadora Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN PROCESO DE CEMENTACIÓN Ejemplo de Cementación de Revestidor Superficial Etapa I Limpieza del Hoyo Etapa II Bombeo del Espaciador Y Lechada Fluido de Perforación Espaciador Lechada de Cemento Etapa III Desplazamiento de la Lechada Etapa IV Fin de Cementación Tapón Inferior Tapón Superior Cuello Flotador Zapata Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN PROCESO DE CEMENTACIÓN Ejemplo de Cementación de Revestidor de producción Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN CÁLCULO PARA FORMULACIÓN DE UNA LECHADA Factores a determinar § Densidad de Mezcla: Peso de un determinado volumen de lechada líquida resultante de la mezcla de cemento, aditivos y agua. Unidades: lb/gal ; lb/ pie 3 § Rendimiento de la Lechada: Volumen ocupado por una unidad de cemento luego de ser mezclada con los aditivos y el agua de mezcla. Unidades: pie 3/Sxs ; L/Tamb ; m 3/ Tamb § Requerimiento de Agua: Cantidad de agua requerida para hidratar el cemento seco y aditivos a fin de crear un líquido bombeable. Unidades: gal/Sxs Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN CÁLCULO PARA FORMULACIÓN DE UNA LECHADA Calcular: Densidad (lb/gal); Rendimiento de Lechada pie 3/ sxs) y Requerimiento de Agua (gal/sxs) a partir de la siguiente formulación. Materiales Masa (lb) Fact. Absoluto (gal/lb) Vol. Abs. (gal) Cemento G (1 Sxs) 94, 0 0, 038 3, 590 Retardador (0, 1 %) 0, 09 0, 075 0, 007 Dispersante (0, 2 %) 0, 19 0, 119 0, 022 Cont. Filtrado (0, 4%) 0, 38 0, 092 0, 035 Agua (44%) 41, 36 0, 120 4, 960 Total 136, 02 8, 614 § Factor Absoluto (gal /lb) = 1 / (G. E x 8, 33) (lb/gal) § Volumen Absoluto (gal) = Masa (lb) x Factor Absoluto (gal/lb) § Densidad (lb/gal) = Masa Total (lb) / Volumen Absoluto Total (gal) § Densidad (lb/gal) = 136, 02 / 8, 614 = 15, 8 lb/gal Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN CÁLCULO PARA FORMULACIÓN DE UNA LECHADA Rendimiento de Lechada pie 3/sxs) y Requerimiento de Agua (gal/sxs) Materiales Masa (lb) Fact. Absoluto (gal/lb) Vol. Abs. (gal) Cemento G (1 Sxs) 94, 0 0, 038 3, 590 Retardador (0, 1 %) 0, 09 0, 075 0, 007 Dispersante (0, 2 %) 0, 19 0, 119 0, 022 Cont. Filtrado (0, 4%) 0, 38 0, 092 0, 035 Agua (44%) 41, 36 0, 120 4, 960 Total 136, 02 8, 614 § Rendimiento de Lechada (pie 3/Sxs) = 0, 1337 (pie 3/gal) x Volumen T. Abs. (gal) Nº sacos de cemento (Sxs) Rendimiento de Lechada (pie 3/Sxs) = 0, 1337 x 8, 614 = 1 1, 15 pie 3/Sxs § Requerimiento de Agua (gal/Sxs) = Volumen de agua requerido (gal) 4, 96 gal/sxs = = Nº sacos de cemento (Sxs) 1 Prof. Jesús Otahola

UNIDAD IV - CEMENTACIÓN REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS § BAKER HUGHES INTEQ. (1998). Manual de Ingeniería. Houston Texas. Estados Unidos. § BAROID (2004). Manual de Fluidos. Houston – Texas. Estados Unidos. § BJ SERVICES. (2006). Cementaciones Primarias y Secundarias. Neuquén- Argentina § HALLIBURTON SERVICES. (1981). Cementing Tables. Houston – Texas. Estados Unidos. § MOLERO, J. Y MENDOZA, O. (2005). Cementación Primaria de Pozos. Maracaibo, Venezuela. § SCHLUMBERGER. . (2004). Cementación Primaria. Houston Texas. Estados Unidos. § SCHLUMBERGER. . (2004). Cementación de Pozos Petroleros. Brasil. Prof. Jesús Otahola