CEMENTACIONES CORRECTIVAS. Las cementaciones correctivas son operaciones habituales en todos los yacimientos. Este Este tipo tipo de oper operac acio ione nes, s, se vien vienen en real realiz izan ando do desd desde e hace hace dece deceni nios os,, y en el transcurso transcurso de los mismos, mismos, se evolucionado evolucionado en el desarrollo desarrollo de técnicas, técnicas, lechadas y en la interpretación física de los hechos, pero se han transmitido una serie de “mitos”. Con el desarrollo de la técnica y el mejor entendimiento de los procesos, se ha visto que que mucho muchos s de tales tales “mito “mitos” s” no tenía tenían n suste sustento nto técn técnico ico,, y eran eran la inter interpre pretac tació ión n errónea de hechos que correspondían a un modelo conceptualmente equivocado. Para llevar a cabo exitosamente una cementación correctiva, la misma debe planearse adecuadamente. Esto significa que no solo debe identificarse el problema que tiene el pozo y que debe remediarse con este tipo de operación, sino que también hay que seleccionar la técnica, herramientas y lechadas más apropiadas. El objetivo de este artículo es revisar conceptos teóricos y prácticos relacionados con las cementaciones correctivas y guiar tanto a Operadores como personal de Compañía de Servici Servicios os a evaluar evaluar correctam correctamente ente la planific planificació ación n y ejecució ejecución n de este este tipo de operaciones. 1. Defini Definició ción n de Cement Cementaci ación ón a Presió Presión n o “Squeeze”. Cementar Cementar a presión es el proceso de aplicar presión hidráulica hidráulica para forzar un volumen deter determin minad ado o de lecha lechada da de ceme cement nto o en un punto punto espe especif cific ico o del del pozo pozo y, con con la aplicación de esa presión ubicar la lechada en las perforaciones o punzados, que conecta conectan n la formació formación n con el pozo o zonas zonas permeables permeables (en caso de pozo abierto), abierto), obteniendo de esa manera un sello entre el casing y la formación mediante el llenado de las perforaciones, fisuras o canales existentes alrededor del casing con una lechada de cemento especialmente diseñada.
2. Tipos de cementa cementacione ciones s correcti correctivas. vas. Cementación de punzados a presión (Perforations Squeezes) •
Zonas depletadas que no resultan económicamente rentables.
•
Sellar zonas de acuíferas o gasíferas.
•
Abandono de zonas no productivas (por baja producción, zonas depl deplet etad adas as o alto alto cost costo o de expl explot otac ació ión n para para pozo pozo de baja baja rentabilidad).
•
Abandono temporario de zonas productivas.
•
Completar anillo de cemento.
•
Aseg Asegur urar ar aisl aislac ació ión n en un punt punto. o. (Cor (Corro rosi sión ón y/o y/o rotu rotura ra de cañerías).
Cementaciones a presión para reparar pérdidas de casing (Casing
Leak Squeezes) •
Reparar roturas de casing o pérdidas en las uniones.
•
Reparar fisuras producidas por la corrosión.
Cementaciones a presión para sellar el tape del liner (Top of Liner Squeezes) •
Pobre cementación primaria debido a canalización
•
Llenado incompleto al finalizar la cementación primaria.
•
Sellar posible intrusión de gas por el espacio anular.
Cementaciones Cementaciones a presión en pozo abierto (Open Holes Squeezes) •
Reparar problemas de pérdida de circulación.
•
Sellar surgencias con alta presión por flujo de petróleo, agua o gas. (Kill Squeezes).
Cementaciones Cementaciones a presión en el zapato (Shoe Squeezes) •
Sobredesplazamiento del cemento.
•
Canalización del cemento.
•
Casing instalado en formaciones débiles y no consolidadas.
3. Planificac Planificación ión de la operación operación de cementación cementación correctiva. correctiva. Se debe identificar el problema y luego determinar el tipo de técnica a utilizar en la cementación correctiva. En el cuadro de abajo se muestra que tipo de información debe manejarse al momento de planear la realización de una cementación correctiva.
Tipo de Cementación correctiva •
Cementación de perforaciones
•
Cementación de colgador de liner
•
Cementación para completar anillos
•
Cementación de rotura de casing (por fisuras o por corrosión)
•
Cementación a pozo abierto
•
Información de tratamientos previos (acidificación, fractura, etc.)
•
Información de perfiles (caliper, registros de cemento)
•
Información referida a la cementación primaria (caudales, presiones, centralización, propiedades del lodo, lechada utilizada)
•
Presiones de formación
•
Producción
•
Pruebas de admisión.
•
Temperatura de pozo a nivel de punzados
•
Casing (tipo, resistencia, estado de conservación)
•
Sarta de tratamiento.
•
Cabeza de pozo.
•
Experiencias de cementaciones correctivas en la zona.
Pozo
Formación •
Areniscas
Carbonatos (Generalmente porosidad secundaria, por fisuras o vúgulos •
Después de analizar la información disponible, se deberá seleccionar la técnica de emplazamiento de la lechada más adecuada.
4. Mitos acerca acerca de los Squeeze Squeezes. s. Es de fundamental importancia conocer los mitos acerca de las cementaciones a presión, pues su desconocimiento llevará a plantear una programación incorrecta de la
operación y, en el pozo se corre el riesgo que la ejecución también se encuentre viciada por estos falsos conceptos.
Falso: Que el cemento entra en la matriz matriz de la formación. Las partículas de cemento son demasiado grandes para ingresar en los espacios porales y canales permeables de la formación, Solamente el filtrado de la lechada invade la matriz de la formación. La utilización de grandes volúmenes de lechada en una cementación a presión indicarla la existencia de fracturas naturales a inducidas.
Falso: Todos los punzados están abiertos durante la operación operación de cementación a presión. A menudo las perforaciones están taponadas con lodo de perforación, incrustaciones (formadas por las salmueras que produce el pozo) o por parafinas y asfaltenos. Por este motivo, no todas las perforaciones admitirán la lechada de cemento bombeada y ésta tomará el camino de menor resistencia al flujo: la perforación abierta. Es por ello que la prueba de admisión de punzados deberá realizarse con un fluido limpio (en lo posible libre de sólidos; para evitar el taponamiento de aquellas perforaciones que estuvieran abiertas) Falso: Se forma una tabla horizontal de cemento. La mayoría de las fracturas son verticales, verticales , aún en las profundidades menores de 300 m
5. Métodos de colocación de un Squeeze.
Bradenhead Descripción:
Desventajas:
•
Utilizando “punta lisa’ se sitúa la lechada frente al intervalo a cementar, luego se levanta la sarta por encima del tope de cemento calculado, se cierra la BOP (Bradenhead y se aplica presión sobre el tapón de cemento.
•
Este método es muy utilizado en pozos someros, especialmente para taponar pérdidas de circulación durante la perforación.
•
Todo el casing y la cabeza de pozo están expuestas a la presión de squeeze, limitando la Máxima presión a aplicar.
•
Es un método simple, que reduce costos y factura el lavado del cemento fuera del caslng.
Ventajas:
Bullhead Descripción: •
Se fija el packer por encima de la zona a cementar y previo a la cementación debe realizarse una prueba de inyectividad para determinar las presiones de admisión.
•
Este método se aplica a pozos no muy profundos, preferentemente con buena admisión.
•
Todo el fluido de la sarta de operación se bombea a la formación.
Desventajas:
Ventajas: Solamente se expone a la presión de squeeze la
•
zona aislada por el packer y el tapón.
Spottíng Descripción: •
En este método se fija el packer por encima de la zona a cementar y, con la válvula de la camisa de circulación del packer abierta y aplicando presión a la entrecolumna como para controlar la caída libre se bombea la lechada hasta la proximidad con el packer.
•
Luego se cierra la camisa de circulación del packer y se aplica presión a la lechada para forzar su ingreso y emplazamiento.
Ventajas: •
Este método es ideal para aplicar en pozos profundos.
•
Permite lavar la lechada de cemento que pudiera
quedar dentro del tubing. Minimiza la cantidad de fluido bombeado al punzado.
•
Desventaja: Exige un control sostenido de la presión de la 1 entrecolumna hasta que se cierra la válvula de circulación del packer.
•
Balanced Plug Method Descripción: •
Se balancea un tapón de cemento frente a los punzados usando un caño de cola por debajo del packer.
•
Luego, se fija el packer irás arriba hasta que el caño de cola quede por encima del cielo de cemento y se aplica presión para deshidratar la lechada
Desventajas: •
Se debe elegir el tiempo de fragüe de la lechada para evitar que tal caño de cola quede cementado.
•
Muchas veces no hay espacio suficiente para la fijación del packer.
•
Excelente método para cementar intervalos punzados extensos, al exponer todo el tramo al contacto con la lechada.
Ventajas:
6. Técnicas Técnicas de presión presión de bombeo. bombeo. Squeeze de alta presión Descripción: •
Esta técnica involucra la fractura de la formación (Presión de fondo > Presión de fractura de la formación) y el bombeo de la lechada dentro de la fractura hasta alcanzar una presión determinada y
mantenida en superficie. •
Generalmente se realiza con packer o retenedor, bombeando a través del tubing.
•
Con frecuencia se realiza con lodo en el pozo, pero no es recomendable.
•
Se necesitan altos caudales para romper la gelificación del lodo. Caudales de 2 a 5 bpm no son inusuales.
•
Se debe tener en cuenta la resistencia al colapso del casing: se asume que cualquier presión ejercida por debajo del packer es aplicada desde el exterior al casing. Para contrarrestarla se aplica presión a la entrecolumna.
•
La presión final de squeeze debe ser mayor que la presión necesaria para reversar, debe tener en cuenta la resistencia mecánica del casing y la experiencia que se tiene en el área. Una vez alcanzada la presión final deberá mantenerse entre 5 y 10 minutos.
Ventajas: •
Ensancha canales pequeños
•
Provee mejor penetración en las perforaciones.
•
Requiere grandes volúmenes de lechada de cemento.
•
La localización y orientación de la fractura no puede controlarse.
Desventajas:
Squeeze de baja presión Descripción: •
Consiste en forzar la lechada de cemento a través de los punzados a presiones menores que la presión de fractura de la formación y deshidratar la lechada de cemento en las caras permeables de la formación.
•
El objetivo del squeeze de baja presión es llenar
con cemento las perforaciones y agujeros interconectados Para ello es necesario que la formación sea permeable y las perforaciones no estén sucias o taponadas con lodo de perforación, asfaltos o fluidos de perforación que contengan sólidos taponantes. •
Generalmente se realiza con packer o retenedor, bombeando a través de tubing.
•
Los caudales de inyección por lo general no superan 1 bpm a los efectos de no superar la presión de fractura.
•
•
La presión final de squeeze debe ser mayor que la presión necesaria para reversar y para poder ubicar la lechada frente a los punzados o zonas permeables y se debe considerar la experiencia que se tiene en el yacimiento con este tipo de cementación correctiva (Regla general a considerar, 500 psi por encima de la presión de admisión, siempre que con esto no se supere la presión de fractura). Una vez alcanzada la presión final deberá mantenerse entre 5 y 10 minutos. Optimización de la técnica de baja presión: al comienzo del trabajo de cementación a presión resulta conveniente bombear los colchones y lechadas sin superar la presión de fractura. Posteriormente, una vez que el proceso de emplazamiento de la lechada a tenido lugar, se puede incrementar la presión de tratamiento, aún superando la presión de fractura, a los efectos de lograr un buen sello de cemento.
Ventajas: •
Con la lechada adecuada, permite sellar extensos intervalos punzados
•
Se puede realizar una cementación a presión en múltiples zonas de una sola vez.
•
Se necesita un volumen pequeño de lechada si se compara con la técnica de alta presión.
Desventajas: •
A diferencia del squeeze de alta presión. se necesita que el pozo tenga un fluido de terminación limpio (sin material taponante)
7. Presió Presión n final final de Sque Squeeze eze.. En la descripción de las técnicas de “squeeze” empleadas se ha hecho referencia a la presión final que debe alcanzarse en un trabajo de cementación a presión. Establecer la presión final de tratamiento en este tipo de cementaciones correctivas es de fundamental importancia dado que una apreciación incorrecta de la misma puede malograr una operación. Para fundamentar la importancia de una correcta apreciación de la presión final de “squeeze” debe tenerse en cuenta todas las operaciones de campo que han fallado al intentar alcanzar una “presión final inadecuada. Muchas veces, luego de armar un escalonamiento de presiones mediante la técnica de hesitación, se ha malogrado la operación operación de cementación cementación a presión por establecer inadecuadamente inadecuadamente la presión final y la operación ha tenido que repetirse por no disponer de más lechada para iniciar nuevamente la construcción del sello de cemento. Esto lleva a gastos mayores que el previsto en la reparación del pozo dado que no solamente debe repetirse la operación de cementación cementación correctiva, sino que se adicionan los gastos de las horas de equipo de terminación, y todo esto por no establecer correctamente la presión final de squeeze. Por las razones antes expuesta, se hace necesario que previo a la realización de la operación de cementación correctiva, los representantes de las Compañías Operadora y de Ceme Cement ntaci ación ón acuer acuerde den n la presi presión ón final final de squee squeeze ze,, tenie teniendo ndo en cuen cuenta ta los requerimientos que a continuación se detallan: •
Tener en cuenta la experiencia que se tiene en el yacimiento con este tipo de operaciones (Esto está muy vinculado con el tipo de formación y su gradiente de fractura).
•
Considerar la resistencia de la sarta de tratamiento (tubing, casing, instalaciones en boca de pozo), teniendo presente el tipo de técnica de squee ueeze que se empl emple ee (Bradenh (Bradenhead, ead, Bullhead Bullhead;; Spotting Spotting,, Balanced Plug Method). Veri Verifi fica carr que que la pres presió ión n de cier cierre re sea sea supe superi rior or a la pres presió ión n de reversado para el lavado de cañería.
•
•
La presión final debe ser menor que la presión de fractura en la técnica de baja presión.
•
La presión final debe ser mayor que la presión de fractura en la técnica de alta presión.
•
Considerar que la presión de cierre sea mayor que la necesaria para lavar por reversado.
•
La presi presión ón de cierre cierre debe ser ser siemp siempre re mayor mayor que la presi presión ón de admisión. Recordar la regla de dedo: Presión de cierre o final debe ser superior en 500 psi a la presión de admisión. No tomar esta regia de dedo come absoluta: tener presente el gradiente de fractura de la
formación y la ‘ presión en el fondo” que se ejerce con los fluidos bombeados. La presión de superficie deberá controlarse durante el trat tratam amie ient nto, o, de modo modo que que la pres presió ión n ejer ejerci cida da por por la colu column mna a hidrostá hidrostática tica más la presión presión de superfi superficie cie no supere supere la presión presión de fondo para la cual se fracturaría el pozo, en el caso de la técnica de baja presión ¿Se necesita una presión final de squeeze alta? Depende de lo que se busque conseguir con el squeeze. Se debe considerar: •
La presión final de squeeze no necesita ser igual que la futura presión de trabajo
•
La presión de squeeze se necesita para deshidratar la lechada de cemento.
•
La presión ejercida sobre el nodo
•
Se pueden crear fracturas si al inicio de la operación se bombea con una presión de tratamiento excesiva.
•
La productividad puede ser dañada si se bombea un gran volumen de lechada de cemento (en el caso de la técnica de alta presión)
•
Una presión final de operación no garantiza el emplazamiento de la lechada de cemento en el lugar adecuado.
8. Técnica Técnica de de bombeo bombeo para para alcanzar alcanzar la presión presión final de squeeze squeeze.. Squeeze por hesitación Se considera que es la mejor técnica para lograr que todos los • punzados sean cementados. •
Generalmente se lo asocia con la técnica de squeeze de baja presión.
•
Normalmente se utilizan lechadas de filtrado controlado.
•
La técnica de hesitación se inicia una vez que la lechada ha sido desplazada por debajo del packer.
•
Esta técnica consiste en bombeos alternativos y 1 paradas por períodos de 3 a 10 minutos. Normalmente se utilizan caudales de ¼ a % bpm. La pérdida por filtrado de la lechada en la primera aplicación de presión es elevada debido a que no se ha formado el revoque de filtrado. A medida que el revoque crece y la presión aplicada aumenta. los sucesivos periodos de filtración se incrementan
•
Resulta conveniente alcanzar la presión final de squeeze establecida en varios pei’iodos de bombee, a los efectos de asegurarse el correcto sello de todos los punzados.
Regla práctica Regla práctica para alcanzar la presión final de bombeo: a)
increme incrementar ntar la la presió presión n de 100 100 a 200 200 psi psi (según (según sea sea la presi presión ón final final de de squeeze establecida)
b)
detener detener el bomb bombeo eo y observ observar ar para para un period periodo o determ determinad inado o (3 a 10 minut minutos) os) la declinatoria de presión:
c)
Si no se observa declinación de la presión en el periodo seleccionado conviene extender el tiempo de observación de la misma y, si este resultara muy extendido, la presión alcanzda es la presión final de cierre adecuada para el trabajo de cementación correctiva que se esta realizando. d) Si la presión declina dentro del periodo elegido, se procederá a bombear nuevamente para construir el próximo escalón de presión. El incremento de presión a aplicar depende de la declinación de presión observada. Por ejemplo, si para un incremento de presión de 100 psi ésta decae más de la mitad, incrementar la presión hasta alcanzar nuevamente el valor de presión obtenido en la hesitación anterior, caso contrario, incrementar nuevamente en 100 psi. e)
Seguir Seguir con con este este procedim procedimient iento o hasta hasta alcan alcanzar zar la la presió presión n final final de squeeze establecida o, hasta llegar a la presión final de squeeze apropiada, según sé describió en el punto c. El volumen de lechada utilizado con esta técnica es •
pequeño comparado con la técnica de squeeze de alta presión. Squeeze por bombeo continuo
•
•
Normalmente está asociado con la técnica de alta presión.
•
El caudal puede variarse durante el trabajo.
•
Resulta difícil evaluar si todos los punzados están siendo cementados.
•
Requiere grandes volúmenes de lechada de cemento.
•
Se bombea y desplaza el cemento hasta alcanzar la presión final de squeeze previamente acordada con la inspección.
•
Si la presión final se mantiene durante 5 a 10 minutos, se ibera dicha presión, controlando el volumen de fluido que retorna a los compartimentos de la unidad de cementación y, se presuriza nuevamente. En teoría, con el mismo volumen que ha retornado se alcanzarla nuevamente la presión final de squeeze obtenida. Puede ocurrir que durante el bombeo continuo se observe una gran admisión, en ese caso resultaría conveniente combinar la técnica de bombeo continuo con la técnica de hesitación, a les efectos de lograr alcanzar una presión de cierre adecuada con el volumen de lechada previsto para la operación.
9. Colchones de limpieza. El bombeo de los colchones de limpieza de punzados tiene como objetivos •
Limpiar los punzados para facilitar el proceso de deshidratacion de la lechada de cemento que los sellará.
•
Abrir aquellos punzados que están obturados por incrustaciones.
•
Mejorar la circulación entre punzados o bien entre punzados y y boca de pozo, para el caso de colgador o, punzados y boca cementaciones circulando, cuyo objetivo sea completar un anular o bien levantar anillo.
La selección de los colchones limpiadores depende de: •
Tipo de inyección utilizada durante la perforación. a) Para Para lodos lodos base base agu agua: a: Colchones químicos a base de surfactante Colchones ácidos (HCI débil o ácido acético) b) Para Para lodos lodos base base hidrocar hidrocarbur buro: o: Colchones con solvente mutual o solvente aromático, para remover residuos de lodo, parafinas o asfaltenos (si el punzado fuera productor)
•
Tipo de punzados a sellar a) Para pozos pozos product productores ores:: elegir elegir colchón colchón con solven solventes. tes. b) Para pozo pozo inyectores: inyectores: será suficiente suficiente un colchón colchón químico. químico.
•
Valor de admisión y/o circulación. Esto tiene importancia en el caso de la selección de colchones obturantes o desobturantes a utilizar y, está muy vinculado con las técnicas de cementación correctiva empleadas y el tipo de correctiva a realizar. Por ejemplo, si se usa tapón cementador (tapón “k”), para una cementación circulando entre punzados, quedaría descartado el empleo de un colchón obturante a base de partículas obturantes por dos motivos: 1) si llega a salir el colchón por el punzado punzado superior, superior, las las partículas partículas decantarán sobre el tapón cementador y puede ser causa de una maniobra de pesca y 2) las partículas obturantes pueden taponar la punta del stinger, produciendo un incremento en la presión de tratamiento y una reducción de la admisión pero no en formación. En este caso, lo más apropiado, consistirá en proponer un colchón o tren de colchones que limpien eficientemente el canal por el cual circulará la lechada y, prever el bombeo de un volumen de lechada mayor que el necesario para llenar el canal existente entre ambos punzados.
La utilización de un colchón a base de metasilicato debe estudiarse cuidadosamente por el siguiente motivo: si éste colchón llegara a la entrecolumna y parte del cemento sale por el punzado superior, se puede activar y ocasionar una maniobra de pesca, no por dificultad de desconectar el stinger sino por quedar
aprisionado el tubing. En el caso de una cementación a presión con aran admisión el criterio de selección de colchón obturante está vinculado al tipo de formación que se tiene comunicada con los punzados. Si la formación fuera naturalmente fisurada, se deberá elegir un colchón con mica (material obturante), dado que aquí no tendría sentido el colchón de metasilicato. apropiado para el caso de taponar permeabilidades altas debido a porosidades de tipo primario. •
Técnica de cementación a presión empleada. Está vinculado con el tipo de cementación correctiva a realizar y el tema de la admisión y / o circulación. Especialmente se debe tener cuidado con la selección de los los colc colcho hone nes s obtu obtura rant ntes es en los los caso casos s de ceme cement ntac acio ione nes s circ circul ulan ando do entr entre e punzados, por los motivos ya mencionados anteriormente en el apartado” valores de admisión y/o circulación”.
•
Casos especiales A veces las condiciones e historia del pozo, requieren el empleo de colchones diferentes a los mencionados anteriormente. Si por algún motivo no se ha podido reali realiza zarr la cemen cementac tación ión prim primari aria a de una una cañer cañería ía y se quier quiere e levant levantar ar anill anillo o circulando entre punzados auxiliares, será necesario estudiar que colchones serán los los más más adec adecua uado dos s para para remo remove verr el lodo lodo geli gelifi fica cado do y desh deshid idra rata tado do que que se encu encuent entra ra en dicho dicho anula anular. r. De acuer acuerdo do a la circu circulac lación ión que se teng tenga a entre entre punz punzado ados s auxi auxilia liares res puede puede ocurr ocurrir ir que que sea sea neces necesari ario o bomb bombea earr un colch colchón ón mecánico no densificado. para efectuar un barrido apropiado de esta inyección, seguido de un colchón químico. Este es un claro ejemplo que de acuerdo a las condic ndicio ion nes del pozo, se hace ace nece ecesari ario el bombeo beo de colch lchones no convencionales para este tipo de operaciones.
10. Volumen de lechada. El volumen de lechada a emplear depende de la técnica de Squeeze que se utilice pero, fundamentalmente fundamentalmente la selección del número de bolsas de cemento depende de la experiencia registrada en el área como así también de la experiencia del operador de la Compañía de Servicio y de una evaluación A continuación se detallan algunas reglas prácticas, que son de uso común en la indus industri tria, a, pero pero debe debe reco recorda rdars rse e que que solam solament ente e deben deben ser ser consi conside dera radas das como como referencia, primando en todo momento la experiencia registrada en el Squeeze de alta presión •
Mínimo: 20 bbls o 100 bolsas de cemento, eligiéndose el menor
Squeeze de baja presión •
Mínimo: 10 bbls o 50 bolsas de cemento. eligiéndose el menor
Máximo volumen (para squeeze de baja y alta presión): • •
Inferior al volumen de la sarta de tratamiento Menor que el volumen que pueda se seguíam. ≥ ntt’ it’V’I¼.hlD
Reglas generales •
Dos bolsas de cemento pie de punzados, considerando un mínimo de 50 bolsas. 100 bolsas de cemento como mínimo para un caudal de inyección de 2 bpm. De otra manera, considerar 50 bolsas de cemento,
•
El volumen de lechada debe ser igual al volumen de canales detrás del casing más el volumen que debe dejarse en el casing, pero no menos de 50 bolsas de cemento.
Técnica de optimización de determinación de lechada: •
El volumen de lechada debería ser el más pequeño posible. Generalmente antes de cementar un punzado a presión, se efectúa una prueba de admisión y, en función de los valores obtenidos en esta prueba se ajusta el número de bolsas a bombear.
•
También debe considerarse aquí no solamente la respuesta del pozo a la prueba de admisión, sino también la experiencia que se tiene en el área en cuanto a la determinación del volumen de lechada.
‘11. Diseño de lechadas. El diseño de una lechada para una cementación a presión debe contemplar los siguientes puntos: •
Tiempo de espesamiento — Esquema API.
•
Control de filtrado
•
Reología.
•
Estabilidad de la lechada (agua libre y decantamiento)
•
Resistencia a la compresión.
El tiempo de espesamiento, el control de filtrado y la reelegía son más importantes que las dos últimas propiedades contempladas en la lista anterior.
a) Tiempo de de espesamiento. espesamiento. En las operaciones de cementación a presión, la temperatura y la presión influyen en el tiempo de espesamiento de la lechada, La presión de ‘squeeze” también afecta a la deshidratación de la lechada. Generalmente las temperaturas encontradas en las operaciones de cementación a presión son más elevadas que las de las operaciones de cementación primarias dado
que usualmente el pozo no ha sido circulado lo suficiente como para disminuir la temperatura de fondo de pozo. La norma API presenta dos tipos de esquemas para determinar el tiempo de Squeeze por bombeo continuo y Squeeze por espesamiento (temperatura - presión): Squeeze por hesitación. Para desarrollar el esquema de temperatura, norma API se basó en la medición de la temperatura de fondo de pozo (rnediante sensores en 40 pozos perforados con lodos base agua y base hidrocarburo, cuyas profundidades variaban desde 7750 ft a 24,480 ft y determinó: a) la máxima temperatura registrada en condiciones estáticas (38.1 hrs. promedio de pozo sin circular) para determinar el seudo gradiente de temperatura y b) la temper temperatu atura ra de Sque Squeeze eze regist registrad rada a (med (medida ida luego luego del del bomb bombeo eo de un volumen volumen de inyección inyección equivalente al volumen de la sarta de perforación). perforación). Luego mediante correlaciones apropiadas, se elaboró los esquemas que presenta la norma. ¿Cuál ¿Cuál es el tiempo tiempo de bombea bombeabilid bilidad ad adecuad adecuado o para para realiza realizarr una cementació cementación n a presión? Depende de los siguientes factores: •
Admisión y/o circulación del pozo
•
Tipo de técnica de colocación de la lechada frente a los punzados: Bradenhe Bradenhead ad Squeez Squeeze, e, Bullhea Bullhead d Squeeze, Squeeze, Spottin Spotting g Squeez Squeeze, e, etc. (ídem anterior)
•
la sarta de tratamiento (ídem anterior)
•
la profundidad de los punzados
Calculando el tiempo de llegada de la lechada al fondo de pozo
b) Control de filtrado. Probablemente el control de filtrado de una lechada sea la propiedad más importante en las operaciones de cementación a presión. El control de filtrado de una lechada será función de la admisión de los punzados o zonas zonas perm permeab eables les a cement cementar. ar. Para Para ello ello se requ requier iere e cono conocer cer la admis admisión ión para para selec seleccio cionar nar la lechad lechada a cuyos cuyos valor valores es de filtr filtrado ado resu resulte lten n ser ser conv conveni enien entes tes para para cementar dicha zona. Generalmente, al planificar una cementación correctiva no se conoce los valores de admisión para un pozo en particular y, quien diseña la operación se basará en la experiencia registrada en la zona o sí no contara con dicha información, asumirá condiciones de mínima y de mínima (baja y alta admisión) Las pruebas de admisión realizadas en el campo antes de iniciar la operación de cementación a presión, permiten determinar el caudal más bajo con que se inyectará la lechada a los punzados, permitiendo su y la formación del sello de cemento. Para realizar correctamente una prueba de admisión o inyectividad se debe tener en cuenta: •
Se debe realizar a una presión inferior a la de fractura.
•
Debe utilizarse fluido de terminación libre de sólidos y se permite utilizar inyección solamente en el caso que se realice un Squeeze en el zapato de una cañería.
•
Debe comenzarse el bombeo a bajo caudal <1/4 bpm o menos) y luego incrementar el caudal para asegurar que todos los punzados están admitiendo.
•
Si no se lograra admisión: fracturar la formación hasta lograr la admisión, detener el bombeo y luego continuar bombeando al caudal más bajo posible.
•
A veces es necesario enviar una cabecera ácida para mejorar la admisión, particularmente para casos de muy baja admisión. También ayuda a limpiar los punzados taponados.
De lo expuesto anteriormente se deduce que deben evitarse las pruebas de admisión a alto caudal y alta presión, dado que esto puede generar o perpetuar un daño en la zona y, el trabajo de cementación a presión resultará más dificultoso por la creación de fracturas que deberán ser selladas. Por consiguiente, las pruebas de admisión serán preferentemente a bajo caudal y a presión inferior a la de fractura. Zonas con altas admisiones indican que la lechada de cemento no tiene restricción al flujo y por ende la deshidratación de la misma se facilita. Por lo tanto será suficiente cementar con una lechada con moderado control de filtrado (100 a 200 cc/30 minutos).
En cambio, zonas con muy bajas admisiones indican que la lechada de cemento no puede penetrar fácilmente a los punzados o zona permeable y, por lo tanto será más dificultoso para la lechada deshidratarse frente a toda la zona permeable. Para facilitar su penetración será necesario el empleo de una lechada con un buen control de filtrado (<100 cc/30 minutos). Como regla general puede decirse que una lechada sin control de filtrado logra deshidratarse más rápido que aquéllas que tienen control de filtrado. A mayor concentración de aditivos que controlen el filtrado, mayor será el tiempo de deshidratación de la lechada. Si solamente deben sellarse punzados y no zonas fisuradas estrechas situadas por detrás de los mismo, el control de filtrado de la lechada puede ser entre 80 a 100 cc/30 minutos. Si se tiene un intervalo punzado extenso, debe tornarse corno regla que cuanto más extenso sea dicho intervalo, mayor control de filtrado debe tener la lechada (75 a 25 cc/20 minutos)
c)
Reología.
Generalmente se prefiere una lechada de baja viscosidad para permitir una mayor penetración en el punzado. Sin embargo, los aditivos que controlan la pérdida de filtrado tienden a incrementar la viscosidad de la lechada. Como regla general, la reología de una lechada debe ser lo más baja posible sin que ello implique el decantamiento de las partículas de cemento.
d) Estabi Estabilid lidad ad de la lechad lechada, a, El parámetro de agua libre no resulta tan critico en este tipo de cementaciones, sin embargo debe considerarse que la lechada no tenga una decantación apreciable, especialmente si se llegara a utilizar en pozos desviados.
e) Resist Resistenc encia ia a la compre compresió sión. n. La cavidad típica de un punzado tiene una forma que hace que el cemento fraguado en ella actúe como una “check valve’ en ambas direcciones. El cemento que llena una fractura inducida al tener mayor área de adherencia, es capaz de soportar mayor presión diferencial que la cavidad de una perforación. Si se tiene en cuenta que en ambas situaciones se tiene cemento deshidratado y que la torta de filtrado tiene una densidad muy alta, la resistencia a la compresión generada por el cemento en este estado es muy superior a la que reporta laboratorio según el ensayo realizado siguiendo las normas API. El éxito de una cementación a presión no depende de la resistencia a la compresión del cemento sino de su correcta aplicación en los punzados y fisuras de la formación. Por último, debe tenerse en cuenta que además de las consideraciones de diseño antes expuestas, pueden surgir diseños especiales de lechadas pira casos muy particulares. Tal es el caso del diseño de lechadas tixotrópicas, las cuales son requeridas para sellar punzados que admiten grandes volúmenes de lechada sin presión (existencia de grandes fisuras en la formación). Si bien el método de mezcla de lechada más seguro y popular es el empleo del batch mixer, éste no puede utilizarse en este tipo de lechada porque se corre el riesgo de no poder bombear la misma por la gran tixotropía que esta desarrolla. Desde el punto de vista operativo, resulta conveniente que su densidad sea menor de 14.7 ppg dado que lechadas tixotrópicas a base de yeso son difíciles de mezclar aún empleando el viejo sistema del “jet-mixer Es por ello tener siempre presente que un buen diseño de laboratorio, deberá contemplar el sistema de mezcla que se utilizará en el campo y, en el caso de las echadas especiales. considerar la experiencia de la performance de los equipos de mezcla en las operaciones de campo.
12. Tiempo WOC. (Espera de fragüe o Waiting On Cement ) El tiempo de espera después de una operación de cementación a presión. está gobernado por el tiempo que requiere una lechada para alcanzar una determinada
resistencia a la compresión que permita: •
Soportar los golpes de la herramienta de perforación
•
Resistir el flujo de los fluidos de formación
•
Aislar el intervalo productivo en una operación de fractura.
De acuerdo al objetivo que se requiere luego de la cementación correctiva, dependerá el tiempo WOC. La práctica de campo, tiempos de 4 a 12 horas son los más usuales. Una vez que la torta de filtrado de cemento se encuentra llenando los punzados y fisuras, ésta desarrollará resistencia más rápidamente que aquella lechada que no ha sido deshidratada bajo presión. La torta de filtrado desarrollará una resistencia de varios miles de psi en las primeras 5 horas. Lavar la zona cementada antes de las 4 horas puede agitar y desacomodar la torta de filtrado y, de esa manera se puede malograr la operación de squeeze. 13. 13.
Rot Rotació ación n y lav lavad ado o del del ceme cement nto o.
El tiempo para comenzar a rotar el cemento endurecido (drillout) resulta muy difícil de predeterminar, puesto que depende de las condiciones del pozo. No obstante, ese tiempo será menor en el caso de haberse realizado un squeeze en punzados que si se hubiera cementado una rotura de casing. Generalmente, antes de comenzar a rotar, conviene realizar una prueba de presión. Por lo general la prueba se realiza con 1000 psi. Si el cemento es capaz de soportar dicha presión, podría comenzarse la operación de rotar cemento. La observación de los cuttings permitirá deducir si se está rotando cemento firme o no. Por ejemplo, si los cuttings son filosos y angulosos, se estaría rotando cemento firme. En cambio, si los cuttings son redondeados o esféricos, la rotación del cemento es prematura. En este caso, conviene dejar de rotar y esperar que la lechada adquiera un poco mas de resistencia. Durante la rotación del cemento, se puede tener una idea del éxito o no de la operación de cementación a presión que se realizó. Por ejemplo, si el tapón de cemento se rota uniformemente, el resultado de la cementación ha sido bueno. En cambio, si el avance que se obtiene durante la rotación resulta desparejo, ya indica que el squeeze no será exitoso y que requerirá repetirse. En ese case, deberá seleccionarse una lechada con mayor control de filtrado. Algunas operadoras proponen usar caño de cola por debajo del packer a los efectos de lavar los punzados inmediatamente después de la operación de squeeze. El propósito de esta operación es lavar el cemento blando para ahorrar los tiempos de rotación Los punzados que efectivamente han sido sellados pueden ser dañados por esta operación. Resulta preferible dejar que el exceso de cemento fragüe y luego rotarlo. 14.
Ejecuc Ejecución ión de un un trab trabajo ajo de ceme cementa ntació ción n a presió presión n o squeeze.
Teniendo en cuenta que las operaciones de cementación a presión que pueden presentarse en un yacimiento son muy diversas y. que dentro de cada grupo en que se
puedan subdividir existen numerosas alternativas considerarnos que resulta mas
apropiado dar lineamientos generales sustentados por la teoría y práctica del tema que nos compete, a enunciar reglas generales. Si bien los programas de cementaciones a presión tienen etapas muchas etapas comunes, los representantes técnicos de las Compañías Operadora y de Cementación, deberán evaluar al momento de programar y ejecutar una cementación correctiva, si el problema que se debe solucionar amerita algún cambio en dichas etapas comunes a la mayoría de los programas. A continuación se describirán y comentaran los pasos a seguirse en una cementación correctiva.
Preparación del pozo • •
•
Circular y normalizar el pozo con el fluido de terminación. Usar fluido de terminación libre de sólidos para realizar la prueba de admisión y/o circulación previa a la cementación, a los efectos de no taponar los punzados o canales existentes. Probar líneas de superficie y herramientas (packer, tapón, tapón cementador, stinger) a una presión mayor a la máxima presión de squeeze establecida.
Selección del método de emplazamiento de la lechada: Dependerá de la admisión, de la extensión del intervalo punzado y del tipo de lechada a utilizar (que a su vez es función de la admisión). Por ejemplo, si se tiene muy baja admisión y un intervalo punzado extenso, deberá seleccionarse como método de emplazamiento de la lechada el “Bradenhead” para pozos someros o Balanced Plug Method” para pozos más profundos. Muchas veces, éste último método no es factible, dado la existencia de otro grupo de punzados que no permitirán posicionar adecuadamente el packer para hesitaría lechada colocada frente a los punzados. Si se eligiera el método “Spotting’, se permitirá la elección de una lechada cuyo tiempo de bombeabilidad sea más corto, dado que el método elegido permite que la lechada viaje más rápido por la sarta de tratamiento y por ende, esto reduciría el tiempo de bombeabilidad requerido para la misma. Si la admisión fuera alta, en este caso conviene utilizar como método de emplazamiento de la lechada el “Bullhead’, dado que aquí no habrá dificultades para lograr que admitan todos los punzados. No obstante, se debe recordar que el control de filtrado de la lechada deberá ser más alto a medida que la extensión del intervalo punzados crezca. Como puede apreciarse todos los factores a tenerse en cuenta están muy vinculados entre si.
Esto limitarla en cierta medida el tipo de método para emplazar la lechada, puesto que una instalación de superficie que no pueda Soportar una determinada presión de cierre para un squeeze, eliminaría el método de “Bradenhead”. En caso de cementaciones circulando se debe verificar la posibilidad de colapso del casing, los efectos de evitar una pesca. Gradiente de fractura de la formación Resulta fundamental para determinar la presión final de squeeze. Muchas veces se tiene que por gradiente de la formación no se tiene limitación en la presión final, sino que dicha limitación limitación puede ser producto del mal estado de la cañería (caso de squeeze para reparar rotura de cañería, donde conviene realizar cierre con una presión final baja para evitar el peligro de agrandar la rotura). Comportamiento de la formación a sellar. Hay muchas cementaciones en la que se elige el método de bombeo a baja presión en lugar del método de alta presión. Para aquellas formaciones cuyo comportamiento después de una cementación correctiva se prueban a presión con resultado positivo y por agotamiento con resultado negativo, resulta conveniente cementar con la técnica de bombeo de alta alta pres presió ión, n, de modo modo de penet enetra rarr un poco poco más con el cem cemento ento.. Por consiguiente, consiguiente, al utilizar esta técnica, la presión final de squeeze elegida deberá ser ser mayo mayorr que que si se elig elige e la técn técnic ica a de baja baja pres presió ión. n. Una Una solu soluci ción ón más más conveniente sería la combinación de ambas técnicas y a su vez utilizar un tapón retenedor en lugar de packer, evitando que al librar el packer se produzca un efecto de ‘swabbing”, que arrastre la torta de filtrado que se creó y permita el ingreso del agua. Determinación del método de aislación. Si se utiliz utiliza a como como méto método do de empl emplaza azami mient ento o de la lecha lechada da el “Bullh “Bullhea ead d Squeeze, deberá analizarse si conviene utilizar packer o tapón retenedor. Se preferirá este último en el caso que se deba sellar una capa de alta presión, como por ejemplo una acuífera o gasífera. Determinación de los colchones. Está vinculado con las características de la cementación correctiva a realizar y con la historia del pozo. Los lineamientos descripto en el titulo colchones de limpieza servirá de guía a este tema. No obstante hay que destacar que en la selec selecció ción n de los colch colchon ones es no sólo sólo intere interesa sa el tipo tipo de punz punzad ados os a limpia limpiar, r, admisión, admisión, etc., sino también si estos colchones pueden obstruir la herramienta, herramienta, empaquetar el anular y por consiguiente colapsar la cañería, en el caso de utilizar colchones con materiales obturantes, etc.
Se debe verificar operativamente la eficiencia de los colchones bombeados. Por ejemplo, si se tiene una cementación circulando entre punzados y, se bombea un colchón ácido débil, se podrá verificar si luego del paso del colchón por el anula anularr que que se preten pretende de limpi limpiar ar y ceme cementa ntar, r, se mejor mejorará arán n los valor valores es de circulación (a igualdad de caudal, menor presión). Lo mismo ocurre en el caso de una cementació cementación n a presión: presión: verifica verificarr luego luego de inyecta inyectarr un determin determinado ado colchón si la admisión mejorado.
Selección de lechadas. Se debe enfatizar la importancia de la selección correcta de la lechada de acuerdo al tipo de cementación correctiva a llevar a cabo y método de emplazamiento de la misma. El tiempo de bombeabilidad que se requiere para una lechada está estrechamente ligado al tipo de método de emplazamiento. Puede ocurrir que si se ha previsto la cementación correctiva por el método “Bullhead” y, luego de la prueba de admisión se ha verificado que el pozo tiene una gran admisión (baja presión y alto caudal de admisión), probablemente la lechada prevista no será útil a los fines de los objetivos de la cementación prevista. Será necesario cambiar la lechada si ésta tuviera un filtrado muy controlado. Esta posibilidad siempre debe tenerse en cuenta en el campo, especialmente cuando la prueba de admisión indica una situación totalmente distinta a la prevista.
Resulta casi imposible dar pautas generales. Se debe plantear cada operación en particular y toda cementación correctiva lo es debiendo relacionar todos los temas teóricos y operativos expuestas
