Cementacion

Cementación de Pozos Petroleros

La cementación de pozos petroleros es un antiguo procedimiento que comenzó a utilizarse cuando el destino de los mismos era la producción de agua y el objetivo fue el de impedir la contaminación por invasión de fluidos, como son las aguas servidas, aguas saladas, entre otros. El material sellante se colocaba exteriormente a la cañería para mantener aisladas las zonas indeseables de las productoras. En un principio como material sellante se utilizaron breas, asfaltos y otros productos.

Cuando comenzó la perforación de pozos para petróleo y gas surgió la necesidad de utilizar un material mejor, por cuanto los pozos eran más profundos y mayores las presiones a controlar. Fue así como el cemento Pórtland se convirtió en el material estándar, ya que es fácil de obtener, de bajo costo, resistente e impermeable después del fraguado. Además sus propiedades pueden ser modificadas para que resulten operaciones eficientes en distintas condiciones, como son a grandes profundidades, temperaturas elevadas, cementaciones a presión, entre otros.

En un principio el material cementante era colocado por los perforadores con métodos simples y de eficacia dudosa. Los resultados pocos satisfactorios fueron los determinantes de que la operación de colocar el cemento se convirtiera en una función especializada, desarrollándose los modernos equipos y técnicas que se usan actualmente.

Aunque la cementación de un pozo petrolífero significa solo un pequeño porcentaje en el costo total de la terminación, constituye una de las partes más importantes del éxito de la perforación.

La colocación del cemento en el pozo se cumple con equipos especialmente diseñados para esta finalidad. La unidad de cementación consiste en un equipo que dispone de bomba centrifuga y elementos para producir la lechada, la que luego es impulsada por medio de bombas alternativas de elevada presión por el interior de la cañería hacia su destino final, que es el anillo formado entre ésta y el terreno perforado. Como complemento, estas unidades también vienen provistas de dos tanques calibrados que permiten medir los volúmenes desplazados, lo que asegura la correcta ubicación de la lechada en el lugar deseado.

Inmediatamente antes del bombeo de la lechada, es normal utilizar un tapón de goma que se coloca en el interior de la cañería y cuyo objetivo es obtener una perfecta separación entre el fluido de inyección y la lechada del cemento. Al mismo tiempo ese tapón va limpiando las paredes de la cañería evitando la contaminación del cemento por la inyección. Este “tapón inferior” esta construido en forma tal que se produce la rotura de un diafragma por presión cuando llega abajo y queda frenado por el zapato o collar, permitiendo que la lechada pase a través del tapón al espacio anular.

Una vez que se ha bombeado toda la lechada al interior de la cañería (casing), se coloca un segundo tapón, llamado “tapón superior” que sirve para separar la lechada del fluido utilizado para desplazar a la misma. Cuando este tapón llega al fondo se producirá un incremento de presión que es la indicación de que toda la lechada ha sido desplazada afuera del casing.

Cuando se trata de una cementación pequeña el cemento puede ser provisto en bolsas las cuales son vaciadas directamente sobre el embudo donde se produce la mezcla con el agua, pero el método correcto es el que emplea equipos especiales que transportan el cemento a granel y que disponen de facilidades para descargar directamente sobre el embudo.

Objetivos de una Cementación.

A través del tiempo, el proceso de cementación de pozos petrolíferos cada vez ha sido más complejo. Las compañías de petróleo cuentan con gente y laboratorios de investigación que permanentemente contribuyen al avance de esta tecnología.

Los objetivos principales del proceso de cementación son los siguientes:

Adherencia y soporte de la tubería. A lo largo de la zona productora, el revestidor debe proveer un medio de soporte a la formación para garantizar su integridad durante su vida productiva y para que las presiones de la formación alcancen valores muy bajos.

Restringir el movimiento de fluidos a través de las formaciones.

Por medio de un fragüe rápido de cemento, prevenir los posibles reventones en el pozo.

Proteger el casing de los esfuerzos y choques cuando se reperfora para profundizar.

Proteger el casing de la corrosión.

Aislar las zonas con pérdidas de circulación o zonas "ladronas".

Tipos de Cementación.

Cementación Primaria.

Es la lectura utilizada para colocar lechadas de cemento en el espacio anular entre el revestidor y las paredes del hoyo. Este tipo de cementación es una de las etapas más críticas durante la perforación y completación de un pozo. Este procedimiento debe ser cuidadosamente planificado y ejecutado debido a que sólo hay una oportunidad para realizar el trabajo exitosamente.

Objetivos de la Cementación Primaria.

Aislar zonas y evitar la migración de fluidos: petróleo, agua salada o gas, hacia la zona de agua dulce que impidan la cementación. También evita que emigre agua salada hacia las zonas gasíferas y petrolíferas contrarrestando los problemas de producción y contaminación.

Proporcionar un sello y proteger contra los fluidos de formación o gases que producen corrosión en el revestidor y contra presiones externas que producen el colapso en el mismo.

Soportar el revestidor y evitar el peso excesivo de otros revestidores y la posibilidad de que los tramos inferiores se desenrosquen.

Cementación Secundaria.

Es el proceso de bombear una lechada de cemento en el pozo, bajo presión, forzándola contra una formación porosa, tanto en las perforaciones del revestidor o directamente a hoyo abierto. El objeto de una cementación forzada es obtener una zona aislada o sellada en el espacio anular entre el revestidor y la formación. La cementación secundaria se puede realizar durante la ejecución de los siguientes procesos: perforación, completación o trabajos de reacondicionamiento.

Conceptos Generales sobre las Técnicas de Cementación.

Para que la lechada de cemento adquiera al fraguar las propiedades que se necesitan, es importante tener en cuenta varios factores que tienen por objeto limpiar la superficie del casing y las paredes del pozo, eliminando el revoque y la posibilidad de contaminación del cemento con la inyección y sus aditivos.

Es opinión bastante generalizada que se consigue la limpieza del pozo desplazando la lechada de cemento a “régimen turbulento”. Dicho régimen se consigue con elevadas velocidades, o sea bombeado con el equipo muy exigido.

Cuando se bombea en esas condiciones se producen “elevadas pérdidas de carga” debido a la fricción, o sea altas presiones, lo que significa la necesidad de gran potencia hidráulica.

Actualmente está en discusión si el régimen turbulento es la mejor solución. Hay cada vez más entusiasmo por el llamado “flujo tapón”, que es lo opuesto al régimen turbulento. En este caso se trata de bombear muy lentamente (menos de 3 RPM) en el momento que la lechada circula por el anillo, porque teóricamente en esas condiciones no se canaliza un producto dentro del otro, o sea como si estuvieran separados por el tapón.

Los principales aspectos que deben contemplarse para asegurar una operación eficiente son los siguientes:

Forma del pozo.

Características de las paredes y de la superficie de la cañería.

Característica de la inyección.

Característica de la lechada.

Profundidad y temperatura del pozo.

Tiempo disponible para el bombeo de la lechada.

Velocidad de bombeo.

Un pozo no es un cilindro perfecto, el diámetro varia y el eje no siempre coincide con la vertical. Eso provoca que una vez colocada la cañería en su lugar quede fuera de centro y por tanto el espesor del anillo de cemento puede ser muy fino en el sector en que la cañería esta en contacto con las paredes. Este problema se soluciona en parte mediante el uso de centralizadores que se colocan adecuadamente conforme al perfil de calibración.

Las características de las paredes del pozo varían según los distintos materiales que han sido atravesados. A su vez las cañerías se comportan diferentemente desde el punto de vista de adherencia del cemento, según su rugosidad y su limpieza. Las pinturas y barnices son contraproducentes en las mismas, por lo cual es convenientes limpiarlas antes de entubar.

La inyección tiene incorporada una serie de reactivos que pueden afectar el comportamiento de la lechada y además, depositar sobre las formaciones permeables un revoque (masa aislante), que impide el contacto de la lechada con la formación.

La mayor profundidad significa mayor presión y temperatura mas elevada. Esas condiciones aceleran el fragüe del cemento, por lo cual la lechada requiere aditivos especiales para afrontar esa situación.

Las lechadas utilizadas en la cementación de pozos están formadas por agua y cemento en una relación que varia según la clase o tipo de cemento. En general varían entre el 40 al 50% en peso de cemento, y el resto agua. Según sea la relación agua-cemento, así será la densidad.

Inmediatamente de producida la mezcla

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