Cementacion De Pozos

INTRODUCCION

Durante la construcción de un pozo de petróleo el proceso de cementación es de vital importancia para el mismo, dado que una deficiente operación de cementación traería drásticas consecuencias; tales como incremento de los costos, riesgo de perdida del pozo, riesgos hacia el ambiente y a la seguridad.

Por tal motivo al momento de diseñar y cementar un pozo petrolero se deben tomar en cuenta ciertas técnicas, así como las mejores prácticas operacionales dirigidas al proceso de cementación. Por lo tanto este trabajo esta diseñado para cumplir estos objetivos proporcionando los conceptos básicos y conocer todo lo concerniente a lo que es la cementación, sus objetivos, su diseño, planificación, lechadas de cemento, equipos de cementación, entre otras cosas, que nos permita emprender los conocimientos básicos y necesarios para diseñar y ejecutar los programas de cementación durante la construcción y/o reparaciones de pozos.

ESQUEMA

1. Cemento.

2. Tipos de Cemento.

2.1. De origen arcilloso.

2.2. De origen puzolánico.

3. Clasificación de los cementos según su grado API.

4. Cementación de Pozos.

4.1. Objetivos de la cementación.

4.2. Planificación de una Cementación.

4.3. Diseño de una Cementación.

4.4. Problemas comunes de una cementación.

4.5. Tipos de Cementación.

4.5.1. Cementación Primaria.

4.5.2. Cementación Secundaria.

4.5.2.1. Cementación Forzada.

4.5.2.2. Tapones de Cemento.

5. Lechadas de cemento.

5.1. Diseño de lechada de cemento.

5.2. Aditivos.

5.2.1. Aceleradores.

5.2.2. Retardadores.

5.2.3. Entendedores.

5.2.4. Controladores de Filtrado.

6. Equipo de cementación.

6.1. Zapata de revestimiento.

6.2. Cuello flotador.

6.3. Centralizadores.

6.4. Raspadores.

6.5. Cabezales de cementación.

6.6. Tapones de cemento.

6.7. Espaciadores.

7. Prueba de cemento.

7.1. Tiempo de fraguado.

7.2. Densidad de la lechada.

7.3. Pérdida de agua o filtrado.

7.4. Permeabilidad.

8. Problemas más frecuentes y como prevenirlos.

DESARROLLO

1. Cemento.

Se denomina cemento a un conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (grava, arena, etc.) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece al reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia pétrea, formando el llamado hormigón o concreto. Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil, su principal función es la de aglutinante. El primer tipo de cemento usado en un pozo petrolero fue el llamado cemento Portland, el cual fue desarrollado por Joseph Aspdin en 1824, esencialmente era un material producto de una mezcla quemada de calizas y arcillas. El cemento Portland es un material cementante disponible universalmente. Las condiciones a las cuales es expuesto en un pozo difieren significativamente de aquellas encontradas en operaciones convencionales de construcciones civiles.

2. Tipos de Cemento.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos, pero se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:

2.1. De origen arcilloso:

Son aquellos obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción de 1 a 4 aproximadamente.

2.2. De origen puzolánico:

El Cemento Puzolánico es una mezcla de cemento Portland y puzolanas naturales o artificiales en proporción del 15 al 40%, según sea la más conveniente.

3. Clasificación de los cementos según su grado API.

Los cementos tienen ciertas características físicas y químicas y en base al uso que se les puede dar en cuanto a rango de profundidad, presiones y temperaturas a soportar, etc. La API define 9 diferentes clases de cemento (de A a H) dependiendo de la proporción de los cuatro componentes químicos fundamentales (C3, C2S, C3A, C4AF; siendo C=calcio, S=silicato, A=aluminato, y F=fluoruro).

Clase A: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando no se requieren propiedades especiales. La relación agua/cemento recomendada es 5.2 gal/sxs.

Clase B: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando hay condiciones moderadas a altas resistencia al sulfato. La relación agua/cemento recomendada es 5.2 gal/sxs.

Clase C: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando se requieren condiciones de alto esfuerzo. La relación agua/cemento recomendada es 6.3 gal/sxs.

Clase D: usado generalmente para pozos desde 6000’ hasta 10000’, para condiciones moderadas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase E: usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 14000’, para condiciones altas de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase F: usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 16000’, para condiciones extremas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase G y H: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 8000’ o pueden ser usados con aceleradores o retardadores para cubrir una amplia variedad de rangos de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es 5,0 gal/sxs. El cemento más comúnmente usado es el G.

4. Cementación de Pozos.

La cementación es un proceso que consiste en mezclar cemento seco y ciertos aditivos con agua, para formar una lechada que es bombeada al pozo a través de la sarta de revestimiento y colocarlo en el espacio anular entre el hoyo y el diámetro externo del revestidor. El volumen a bombear es predeterminado para alcanzar las zonas críticas (alrededor del fondo de la zapata, espacio anular, formación permeable, hoyo desnudo, etc.). Luego se deja fraguar y endurecer, formando una barrera permanente e impermeable al movimiento de fluidos detrás del revestidor. La cementación tiene una gran importancia en la vida del pozo, ya que los trabajos de una buena completación dependen directamente de una buena cementación.

4.1. Objetivos de la cementación.

Entre los propósitos principales de la cementación se pueden mencionar los siguientes:

•Proteger y asegurar la tubería de revestimiento en el hoyo.

•Aislar zonas de diferentes fluidos.

•Aislar zonas de agua superficial y evitar la contaminación de las mismas por el fluido de perforación o por los fluidos del pozo.

•Evitar o resolver problemas de pérdida de circulación y pega de tuberías.

•Reparar pozos por problemas de canalización de fluidos.

•Reparar fugas en el revestidor.

•Proteger el hoyo de un colapso.

4.2. Planificación de una Cementación.

La planificación para un trabajo de cementación se lleva a cabo mediante la evaluación de cierta cantidad de características, incluyendo:

•Evaluación de condiciones de hoyo abierto (limpieza de hoyo, tamaño, desgastes en el hoyo, temperatura).

•Propiedades del lodo

•Diseño de Lechada

•Posicionamiento de la lechada

•Equipo adicional (equipo de flotación, centralizadores, ECP's)

4.3. Diseño de una Cementación.

El programa de cementación debe diseñarse para obtener una buena cementación primaria. El trabajo debe aislar y prevenir la comunicación entre las formaciones cementadas y entre el hoyo abierto y las formaciones someras detrás del revestidor. Debe considerarse el no fracturar alrededor de la zapata del conductor o de la sarta de superficie durante las subsiguientes operaciones de perforación o cuando se corren las otras sartas de revestimiento. Al planificar una cementación, independientemente del tipo de revestidor debe considerarse información sobre:

•Referencia de pozos vecinos.

•Geometría del hoyo (diámetro/forma).

•Tipo de fluido de perforación existente en el sistema.

•Problemas presentados durante la perforación.

•Tipo de cemento, lechada y aditivos a utilizar por la compañía.

•Efectuar pruebas API para cada una de las lechadas de cemento.

•Equipos y herramientas a utilizar por la compañía de cementación.

•Centralización del revestidor.

•Condiciones óptimas de una cementación.

•Tener la densidad apropiada.

•Ser fácilmente mezclable en superficie.

•Tener propiedades reológicas óptimas para remover el lodo.

•Mantener sus propiedades físicas y químicas mientras se está colocando.

•Debe ser impermeable al gas en el anular, si estuviese presente.

•Desarrollar esfuerzo lo más rápido posible una vez que ha sido bombeado.

•Desarrollar una buena adherencia entre revestidor y formación.

•Tener una permeabilidad lo más baja posible.

•Mantener todas sus propiedades bajo condiciones severas depresión y temperatura.

4.4. Problemas comunes de una cementación.

Los problemas más comunes que afectan todos

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