CEMENTACION CEMENTACION DE POZOS PETROLEROS
La cementación es un proceso que consiste en mezclar y colocar lechadas de cemento más aditivos en el espacio anular, con el objetivo principal de fijar la sarta de revest revestim imie ient nto, o, para para garan garantitizar zar la próxi próxima ma fase fase (prod (producc ucció ión), n), as as como como el aislamiento de las formaciones perforadas para evitar la migración de fluidos! "sta cementación es realizada a presiones suficientes para que la mezcla de cemento sea desplazada a trav#s de la zapata y ascienda por el espacio anular hasta cubrir la distancia calculada que debe estar rellena de cemento!
Procesos de una Cementación. La cementación es un proceso que incluye$ -
%ise&o y ensayo de la lechada de cemento!
-
'ezclado y transporte de cemento y aditivos!
-
'ezclado y bombeo en el pozo!
Funciones del Proceso de Cementación de Poos La rincipal función de una cementación es de aislar las zonas expuestas en el borde del pozo que contienen los fluidos y separarlas efectivamente, formando un sello sello hidráuli hidráulico co (anillo (anillo de cement cemento), o), que se forma forma entre las formaci formacione oness y el revestidor, con el fin de evitar la migración de los fluidos entre s, entre otras funciones podemos mencionar$
opo oport rtar ar la tube tuber ra a de reve revest stim imie ient nto o y que que el ceme cement nto o se adhi adhier era a perfectament perfectamente e a la formación y al revestidor revestidor formando formando un sello hidráulico hidráulico
impermeable! ellar zonas de p#rdida de circulación! roteger el revestidor de la corrosión producida por aguas subterráneas! revenir surgencias de las formaciones expuestas
roteger la tubera de revestimiento de las cargas cuando se re*perfora
para profundizar un pozo! revenir el movimiento de fluidos entre zonas!
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!
O!"ETI#OS O!"ETI#O $ENERAL
+onocer el empleo de la cementación de pozos petroleros!
O!"ETI#OS ESPEC%FICOS
%efinir el proceso de cementación! +omprender los propósitos principales de la cementación! dentificar la cementación primaria y secundaria! %esarrollar los tipos de aditivos utilizados en la cementación!
PRO!LEMA -+uál es la importancia de la cementación de pozos petroleros.
&IPOTESIS La cementación tiene una gran importancia en la vida del pozo petrolero, ya que los trabajos de una excelente producción dependen directamente de una buena cementación!
'C(ANDO SE EMPLEA LA CEMENTACI)N DE (N POZO PETROLERO*
i las circunstancias hacen que el pozo exploratorio est# bien encaminado, llegará el momento en que se encuentren muestras de petróleo en los pedazos de roca que el lodo traslado a la superficie, o de alguna otra manera! +uando ya se sepa que si existe la presencia de hidrocarburos en el pozo, es cuando #ste pasa a ser un pozo productivo! ara ello se procede a la cementación del pozo
TIPOS DE CEMENTACION La clasificación de las operaciones de cementación se realizan de acuerdo con los objetivos que se persiguen, en este sentido se tiene$ *
+ementación rimaria!
*
+ementación ecundaria o /orzada!
Cementación Primaria e realiza una vez terminada la fase de perforación con la tubera de revestimiento ya en el pozo y consiste en bombear cemento hacia el espacio anular! La cementación primaria tiene como principales funciones$
"vita el flujo de los fluidos entre las formaciones! /ija la tubera de revestimiento con la formación! 0yuda a evitar surgencias descontroladas de alta presión detrás del revestimiento! 0sla la zapata de revestimiento! 0sla las zonas productoras previniendo el flujo cruzado entre los intervalos a diferentes presiones!
"n la actualidad existen varias t#cnicas de cementación primaria, y la selección de cuál es la más acertada a usar depende de varios factores, a continuación se presentan las t#cnicas de cementación más comunes y cuando se las utiliza!
Cementación en una eta+a.
1ásicamente es la más sencilla de todas, la lechada de cemento es ubicada en su totalidad en el espacio anular desde el fondo hasta la profundidad deseada, para esto se requerirá de presiones de bombeo altas lo que implica que las formaciones más profundas deban tener presiones de formación y fractura altas y no permitir que se produzcan p#rdidas de circulación por las mismas! 2sualmente esta t#cnica es usada en pozos poco profundos o para cementar la 3ubera de 4evestimiento superficial, y el equipo de fondo será el básico para la cementación, zapato gua, collar flotador, centralizadores, raspadores, tapones de fondo y tope!
/igura 5*5 ecuencia +ementación una "tapa Fuente: Libro Oilwell Drilling Engineering Principles and Practice
Cementación en dos Eta+as. "sta cementación consiste en ubicar la lechada de cemento primero en la parte inferior del espacio anular 3ubera de 4evestimiento*formación, y luego la parte superior de la lechada a trav#s de un dispositivo desviador! "ste tipo de t#cnica se utiliza cuando$
Las formaciones de fondo de pozo no soportan las presiones hidrostáticas
ejercidas por la columna de cemento! 6onas de inter#s están muy separadas entre s y es necesario cementarlas! 6onas superiores a ser cementadas con cementos no contaminados!
ozos profundos y calientes requieren lechadas diferentes de acuerdo a las caractersticas propias de un nivel determinado!
La mayora de las razones para la cementación en varias etapas cae dentro de la primera categora!
Cementación de Liner. 2na sarta de liner usualmente incluye una zapata y un collar flotador, junto con una tubera de revestimiento más larga y un colgador de liner, colocado hidráulica o mecánicamente, para asegurar la parte superior, todo el ensamblaje es corrido con tubera de perforación y luego se coloca el colgador a unos 788 9 :88 pies dentro de la tubera de revestimiento anterior!
Fi,ura -/ Secuencia Cementación una Eta+a Fuente: Libro
Oilwell Drilling Engineering Principles and Practice
Cementación Secundaria o S0ueee "s el proceso que consiste en inyectar cemento a presión a trav#s de disparos en la tubera de revestimiento al espacio anular! "sta es una medida para remediar una cementación primaria defectuosa en la 34!
La +ementación ecundaria tiene varias aplicaciones entre las más comunes se tiene$
4eparar un trabajo de cementación primaria fallida debido a canalización de
lodo o una altura de cemento insuficiente en el espacio anular! "liminar la intrusión de agua proveniente de arriba, debajo o dentro de la
zona productora de hidrocarburos! 4educir la relación gas petróleo de producción a trav#s del aislamiento de
la zona de gas del intervalo de petróleo adyacente! 4eparar tuberas fracturadas debido a corrosión o fallas por ruptura! 0bandonar una zona no productiva o depletada! ellar zonas de p#rdida de circulación!
revenir la migración vertical de los fluidos del reservorio dentro de las zonas productor!
Cemento "l primer tipo de cemento usado en un pozo petrolero fue el llamado cemento ortland, que esencialmente era un material producto de una mezcla quemada de calizas y arcillas!
Ti+os 1 Caracter2sticas del Cemento %ependiendo de los componentes qumicos y fsicos primordiales utilizados para la fabricación del cemento portland tenemos caliza (carbonato de calcio), silice, y arcilla, molidos y calcinados! Las clases de cementos mas usadas en la industria petrolera son$
Clase A3 "s el tipo de cemento com;nmente utilizado en operaciones superficiales!
Clase $ 1 &3 son los tipos de cemento com;nmente utilizados en cementaciones profundas, puede ser usado con aceleradores y retardadores para cubrir un amplio rango de profundidades (8*<888 pies) y temperaturas de pozos!
Ta4la Clasi5icación API del Cemento
Densidad de
Pro5undidad
Tem+eratura de
Lec:ada 6l47,al9
6+ies9
5ondo 6;F9
:,=
5:,>
8 * >888
<8 * 5?8
:,=
5:,>
8 * >888
<8 * 5?8
>,7
5@,<
8 * >888
<8 * 5?8
% (4etardada)
@,7
5>,@
>888 * 58888
5?8 * =78
" (+alifornia 1ásico)
@,7
5>,@
>888 * 58888
5?8 * =78
/
@,7
5>,@
58888 * 5>888
=78 * 7=8
A
:
5:,<
8 * <888
<8 * =88
B
@,7
5>,@
8 * <888
<8 * =88
Clase API
A,ua de Mecla 6,l7s89
0 (ortland) 1 (ortland) + (0lta 3emprana)
Elaborado Por: Bravo J. Fuentes !. " #ómez F.$ %&'&
Aditi
Función
Aceleradores
4educir el tiempo de fraguado
Retardadores
rolongar el tiempo de fraguado
E8tendedores
%isminuir la densidad de los sistemas de cemento yCo reducir la cantidad de cemento por unidad de volumen
del producto fraguado!
Densi5icantes
ncrementar la densidad de los sistemas de cemento!
Dis+ersantes
4educir la Discosidad de las lechadas de cemento!
A,entes de Control De P=rdida De +ontrolar la p#rdida de la fase acuosa de la lechada Fluido
hacia la formación!
A,entes De Control O De P=rdida
+ontrolar la p#rdida de cemento hacia zonas d#biles de
De Circulación
la formación o fracturas! +ontrolar la p#rdida de cemento hacia zonas d#biles de
Aditi
la formación o fracturas! Elaborado Por: Bravo
J. Fuentes !. " #ómez F.$ %&'&
Aditi
ara obtener tiempos de espesamiento cortos y buena resistencia a la compresión en corto tiempo! ueden usarse$ cloruro de calcio (+a+l=, más usado), silicato de sodio (Ea=iF7), cloruro de sodio (Ea+l), ácido oxálico (B=+=F@), etc!
)etardadores$ hacen que el tiempo de fraguado y el desarrollo de resistencia la
compresión del cemento sea más lento! Los más usados son$ lignitos, lignosulfonato de calcio, ácidos hidroxicarboxlicos, az;cares, derivados celulósicos, etc! E*tendedores$ se a&aden para reducir la densidad del cemento o para reducirla
cantidad de cemento por unidad de volumen del material fraguado, con el fin de
reducir la presión hidrostática y aumentar el rendimiento (pie7Csaco) de las lechadas! "ntre los más usados se tienen$ bentonita, silicato de sodio (Ea=iF7), materiales pozzolánicos, etc! Densi+icantes$ aditivos que aumentan la densidad del cemento o que aumentan la
cantidad de cemento por unidad de volumen del material fraguado, con el fin de aumentar la presión hidrostática! Los más usados$ barita, hematita, ilmenita, etc! ,ontroladores de Filtrado: aditivos que controlan la p#rdida de la fase acuosa del
sistema cementante frente a una formación permeable! revienen la deshidratación prematura de la lechada! Los más usados son$ polmeros orgánicos, reductores de fricción, etc! 0ntiespumantes$ ayudan a reducir el entrampamiento de aire durante la preparación de la lechada! Los más usados son$ #teres de poliglicoles y siliconas! Dispersantes$ se agregan al cemento para mejorar las propiedades de flujo, es
decir, reducen la viscosidad de la lechada de cemento! "ntre ellos tenemos$ polinaftaleno sulfonado, polimelamina sulfonado, lignosulfonatos, ácidos hidrocarboxilicos, polimeros celulósicos! +onsiste en mezclar y colocar lechadas de cemento en el espacio anular entre el revestidor y las paredes del hoyo, con el objetivo principal de fijar el revestidor para garantizar la perforación de la próxima fase, as como el aislamiento de las formaciones perforadas para evitar la migración de fluidos! "sta cementación es realizada inmediatamente despu#s que se corre un revestidor en el hoyo! e realiza a presiones suficientes para que la mezcla de cemento sea desplazada a trav#s de la zapata y ascienda por el espacio anular hasta cubrir la distancia calculada que debe estar rellena de cemento! %ise&o "l programa de cementación debe dise&arse para obtener una buena cementación primaria! "l trabajo debe aislar y prevenir la comunicación entre las formaciones
cementadas y entre el hoyo abierto y las formaciones someras detrás del revestidor! %ebe 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 revestimientos! 0l planificar una cementación, independientemente del tipo de revestidor debe considerarse información sobre$ 4eferencia de pozos vecinos! Aeometra del hoyo (diámetroCforma)! 3ipo de fluido de perforación existente en el sistema! roblemas presentados durante la perforación! 3ipo de cemento, lechada y aditivos a utilizar por la compa&a! "fectuar pruebas 0 para cada una de las lechadas de cemento! "quipos y herramientas a utilizar por la compa&a de cementación! +entralización del revestidor! ,ondiciones óptimas de una cementación.
3ener la densidad apropiada! er fácilmente mezclable en superficie! 3ener propiedades reológicas óptimas para remover el lodo! 'antener sus propiedades fsicas y qumicas mientras se está colocando! %ebe ser impermeable al gas en el anular, si estuviese presente! %esarrollar esfuerzo lo más rápido posible una vez que ha sido bombeado! %esarrollar una buena adherencia entre revestidor y formación! 3ener una permeabilidad lo más baja posible! 'antener todas sus propiedades bajo condiciones severas de presión y temperatura! Las cementaciones secundarias pueden definirse como procesos de bombear una lechada de cemento en el pozo, bajo presión, forzándola contra una formación
porosa, tanto en las perforaciones del revestidor o directamente el hoyo abierto! or lo que las cementaciones secundarias pueden ser$ forzadas yCo tapones de cemento! +ementación /orzada$ es el tipo más com;n de cementación secundaria! "l proceso comprende la aplicación de presión hidráulica para forzar cemento en un orificio abierto a trav#s de perforaciones en el revestidor, para corregir ciertas anomalas! +uando se dise&a una cementación forzada se debe considerar$ 3ipo de cemento! 3iempo total de bombeo requerido! 3iempo para alcanzar las condiciones del pozo! +ontrol de filtrado! 4esistencia del cemento! %esplazamientos y cálculos básicos en condiciones del pozo! La cementación forzada puede hacerse$ con empacadura yCo con retenedor!
CONCL(SIONES Derificar la ejecución correcta de cada uno de los pasos de la secuencia operativa! 2tilizar excesos acordes a la historia de los programas de los pozos del campo en cuestión!
3ener en cuenta siempre la composición del cemento para evitar alguna falla dentro la fosa de perforación!
11LFA40/G0 HIII!petroproduccion!com!ec
HBandbooJ hlumberger! HAeologa del "cuador, ng! Eu&ez %el 0rco! HLa +uenca Friente$Aeologia y etroleo, 'arco 4ivadeneira y 4oberto
Elaborado Por: Bravo
J. Fuentes !. " #ómez F.$ %&'&
