Completacion De Pozos

COMPLETACION Y ESTIMULACIÓN DE POZOS

CEMENTACION DE POZOS

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 e stá muy generalizado en construcción e ingeniería civil, su principal función la de aglutinante. Por ejemplo el cemento Portland es un material cementante disponible universalmente. Las condiciones alas cuales es expuesto en un pozo difieren significativamente de aquellas encontradas en operaciones convencionales de construcciones civiles.

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:

• De origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente.

• De origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico.

Clasificación de los cementos según su grado API.

Cemento Contenido de agua Densidad Rendimiento Profundidad Temperatura

Clase

API (%) (gal/sx) (lbs/gal) (pie3/gal) (ft) As(°F)

A(Portland) 46,0 5,20 15,6 1,17 0-6000 80-170

B(Portland) 46,0 5,20 15,6 1,17 0-6000 80-170

C(Resist.temp) 56,0 6,30 14,8 1,32 0-6000 80-170

D(retardado) 38,0 4,30 16,4 1,05 5000-12000 170-260

E(retardado) 38,0 4,30 16,4 1,05 6000-14000 170-260

F(retardado) 38,0 4,30 16,4 1,05 10000-16000 230-320

G(básico) 44,0 4,96 15,8 1,14 0-8000 80-200

H(básico) 38,0 4,30 16,4 1,05 0-8000 80-200

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=floruro).

• Clase A: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’,cuando no se requieren propiedades especiales. La relación agua/cementore comendada 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 puedan 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.

PROPIEDADES DEL CEMENTO

Rendimiento: El rendimiento del cemento en pies cúbicos por saco, es el volumen que será ocupado por el cemento, el agua de mezcla y los aditivos una vez que la lechada este mezclada. Esto variara dependiendo de la clase de cemento.

Densidad de la Lechada: Una mezcla estándar que comprenda 5 galones de agua y 94 libras (1 saco) de cemento, crear auna lechada con una densidad de 15.8 ppg.La densidad de la lechada es ajustada variando, ya sea la proporción del agua de mezcla o eluso de aditivos. La mayoría de las densidades de lechada se encuentran en un rango 11-18.5ppg.Los aditivos para ajustar la densidad incluyen:Materiales reductores de densidad

• Bentonita (SG 2.65) – reduce una lechada de 15.8 ppg a 12.6 ppg con 12% de bentonita

• Diatomeas

• Gilsonita (SG 1.07)

• Puzol (SG 2.5) – una mezcla 50:50 con 2% de bentonita creara una lechada de 13.3 ppgMateriales incrementadores de densidad

• Baritina (SG 4.25)

• Hematites (SG 5.02)

Agua de Mezcla: Las proporciones de agua de mezcla detalladas anteriormente, dependen de:

• La necesidad de una lechada bombeable.

• Un monto mínimo de aguas libres en caso de permitir que se quede/asiente.Reducir la proporción de agua de mezcla tiene el siguiente efecto:

• Causa un incremento en la densidad, fuerza de compresión y viscosidad de la lechada

• La lechada se hace más difícil de bombear

• Se construye menos volumen de lechada por saco de cemento utilizado, es decir, baja la resistencia. Durante una operación de cementación típica una lechada de llenado o relleno y lechadap rincipal o de amarre son muchas veces utilizados. La diferencia entre estas es debido a lar educción en la cantidad de agua de mezcla siendo usada. Un incremento en contenido de aguapara la lechada de amarre, va a permitir tiempos de bombeo y tiempo de asentamiento mas largo pero resulta en una fuerza de compresión menor y en agua libre adicional. El agua libre puede volver a ser utilizada con adicionando bentonita en la lechada para ligar el agua libre.

Tiempo de Fraguado (Capacidad de Bombeo): El tiempo de fraguado es el tiempo disponible para la mezcla de una lechada, bombeada y desplazada dentro del anular antes de que comience a fraguar y a asentarse. Este tiempo va a depender de los aditivos utilizados (retardadores para incrementar el tiempo y aceleradores para reducir el tiempo) y las condiciones dentro del agujero descubierto (un incremento en la temperatura, presión y perdida de fluido o filtración va a reducir el tiempo de fraguado). El tiempo de fraguado es determinado durante las pruebas de laboratorio. El tiempo para alcanzar 100Unidades Bearden (Bc) es registrado como el tiempo de fraguado. La capacidad de bombeo normalmente cesara alrededor de 70 Bc.

Fuerza de Compresión: Una fuerza de compresión de aproximadamente un mínimo de 500psi, incluyendo el factor de seguridad, se hace necesaria para apoyar la sarta de revestimiento y soportar diferentes presiones antes de continuar perforando. Para tuberías de revestimiento o sartas de “liner” unafuerza de compresión de aproximadamente 2000 psi es muchas veces requerida para perforar.El periodo de “Esperar por Cemento” (WOC), permite a la fuerza del cemento a desarrollarse por completo. El periodo de tiempo depende de la temperatura, presión, proporción de agua de mezcla y del tiempo transcurrido desde el mezclado, en el agujero descubierto. Aceleradores (es decir CaCI2) puede reducir el tiempo de WOC hasta menos de 3 horas.

Pérdida de Agua: El proceso de asentamiento del cemento es el resultado de una reacción química que resulta en deshidratación. De modo que es importante que cualquier pérdida de agua sea controlada hastaque el cemento sea colocado para asegurar que se mantenga bombeable. La cantidad aceptablede perdida de agua dependerá del tipo de trabajo que se esta realizando.

Trabajo Forzado: esto requerirá una perdida de agua controlada (usualmente 50-200mls) para así permitir a la lechada de cementación el ser bombeada a las formaciones antes de que se cree un enjarre significante e impermeable.

Cementación Primaria: la pérdida de agua es menos crítica y estará usualmente en el ordende los 25-400mls.

Trabajo con “Liner”: perdida de fluidos o filtración alrededor de los 50mls.

Hueco Horizontal: pérdida de fluidos o filtración menor a 50mls.

Permeabilidad:Una vez asentado el cemento tiene una permeabilidad menor a 0.1 milidarcy (las piedras areniscas compactas tiene alrededor de 1-10 millidarcies). Disturbios durante el asentamiento, es decir, colado del gas o prueba de presión, puede incrementarse por varias ordenes de magnitud.

TIEMPO DE BOMBEABILIDAD (ESPESAMIENTO)

El tiempo de bombeabilidad de una lechada de cemento es el tiempo durante el cual la lechada de cemento puede ser bombeada y desplazada dentro del espacio anular (la lechada es bombeable durante este tiempo). La lechada debe tener suficiente tiempo de bombeabilidad para permitir ser:

• Mezclada.

• Bombeada dentro de la cañería.

• Desplazada a través del fluido del perforación hasta que este se ubique el lugar requerido.

Generalmente un tiempo de bombeabilidad de 2 a 3 horas es suficiente para permitir que las operaciones sean completadas. Este tiempo también es suficiente por si ocurre algún retraso o interrupción en las operaciones de cementación. El tiempo de bombeabilidad que se requiere para una operación en particular deberá ser cuidadosamente seleccionado de manera que las siguientes actividades operacionales sean satisfechas:

• La lechada de cemento no debe fraguar mientras empieza a ser bombeada.

• La

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