Cementacion Forzada Teoria y Calculos

Cementación Forzada Cementación Teoría y Cálculos Teoría Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores de Pozo 1

Cementación Cementación Forzada

Definición de Cementación Forzada pace!

Inyección de Lecada de Cemento

tubing FORMACIÓN Casing

!isparos" #otura de Casing"Canales$ Por !e%a&o o cerca de la presión de Fractura$

2


Lechada

cement nodes

CEMENTO DESHIDRATADO

CEMENTACIÓN #RIMARIA CANAL DETRAS DEL CASIN"

Aplicaciones • Reparaciones de Cementaciones Primarias • Aislar Zonas • Abandono de Zonas • Roturas de Casing • Perdidas de Circulación

3


Teoría de Cementación Forzada Forzada Proceso de Filtración

casing CEMENTACION PRIMARIA

– Permeabilidad de la Formacion

CEMENTO DESHIDRATADO

NODOS DE CEMENTO

– Presión Diferencial aplicada – edio Poroso – Deposito de en!arre o costra 4


Formación

"fecto del Control de Filtrado Casing Totalmente Tapado

Tapado

Casing Parcialmente !isparos completamente llenos '() ml*+)min,

!isparos parcialmente parcialmente llenos 5


T#cnicas de Cementación Cementación Forzada T

$

A

L

6

T

O

A

M

$


I #

C

A

%

A

C

O

O

O

N

L

I N

A

T

E

S

I N

#

H

L

C

I

O

N

Forzadas a (a!a Presión • • • •

7

Aplicaciones Forzamiento por deba!o de la presión de fractura $olumenes pe%ue&os de lec'ada Precauciones especiales


Forzadas a Alta Presión • • • •

8

Aplicaciones Presión de forzamiento cerca de la fractura )randes *olumenes de lec'ada Precauciones especiales


Forzamiento Continuo •(ombeo continuo •Forzamiento final presión obtenida •)randes *olumenes de lec'ada •Forzamiento a ba!a o alta presión

) i s p ( e r u s s e r P

Tiempo (min) 9


Forzamiento +ntermitente •(ombeo +ntermitente •(a!os Caudales de (ombeo  C

•Filtrado +nicial alto

) i s p ( e r u s s e r P

A

•Pe%ue&os *olumenes •,argos tiempos de traba!o 10


D

Tiempo (min..)

Forzamiento a Pozo Cerrado •Forzada Pobre OP

•-o .erramientas de fondo •Casing / Cabezal e0puesto •Procedimiento de traba!o

11


%#FT CEMENTO "#$ ARENA TAP!N MEC.

T#cnicas con .erramienta • .erramientas recuperables – "mpacador Recuperable – "mpacador .urricane – R(P

• .erramienta Perforables – Retenedor de Cemento – Tapon Tapon puente puente perfora perforable ble

12


"mpacador con Tubería de Cola •.erramienta de fondo aisladora EMPACADOR

•Protección del Casing / del cabezal del pozo • Tubo de cola para la colocación •+nter*alos largos •"mpa%uetamiento multiple Cementación Cementación Forzada 13

T&ER'A DE COA

CEMENTO

"mpacador sin Tubería de cola

14



.erramienta de fondo aisladora



Protección del casing / cabeza del pozo



+nter*alos cortos



-o tubería de cola



Forzamiento suicida


EMPACADOR CEMENTO

Retenedor de Cemento .erramienta .erramienta aisladora perforable 

1imilar al empacador sin tubería de cola 

RETENEDOR DE CEMENTO CEMENTO

1e utiliza un puente mecanico 

"#$ ARENA P&ENTE MEC.

15


Forzamientos a tra*#s de C2T2 • Aplicaciones – Pozos Productores – A tra*#s del Tubing de producción • Des*enta!as – Costo – Precisión de la colocación • Dise&o crítico de la lec'ada • Procedimiento de traba!o

16


Traba!os • Dise&o – Condiciones del pozo – Propiedades de la lec'ada • "!ecución – Desplazamiento Desplazamiento de la lec'ada – Presión de superficie – "%uipo • "*aluación – Presión final de forzamiento – Prueba de presión – Prueba de influ!o – Registros 17


C3lculos de Cementación Forzada

18


Tipos • Forzada a pozo Cerrado • "mpacadura con tubería de cola • "mpacadura sin tubería de cola • Forzada con retenedor de cemento

19


Terminología • Presión de forzamiento – +nicial – Final • Presíon a0ima Permitida Permitida en en 1uperficie 1uperficie 4 A1P 5 • Presión de "stallido • Presión de Colapso

20


Calculos un Forzamiento a Pozo Cerrado Determine lo siguiente6 – $olumen de la lec'ada de cemento / del agua enfrente / detras – -o2 de sacos7 agua de mezcla / aditi*os – Altura del tapon con / sin el drill pipe o tubing – $olumen de desplazamiento para balacear el tapon – $olumen ma0imo de salmuera acumulada – Presión .idrostatica .idrostatica al iniciar / al final del forzamiento – presión a0ima Permitida en superficie 4 A1P 5 – Tabla de presión de superficie contra contra *olumen *olumen – presión de estallamiento / colapso del casing o tubing 21


"!ercicio 8 9 • .acer los c3lculos necesarios • .acer la tabla de presión

+ 1 3 4.% -  /0 05g

• Procedimiento Procedimiento de traba!o * +, - /0 csg. csg . • Datos – $olumen de ,ec'ada : 9; bbls 1,"% /0 – Densidad de la lec'ada : 9;2< 9;2< ppg – Densidad de la salmuera : =2> 1,2% /0 ppg – )radiente de fractura : >2< >2< psi?ft psi?ft – -<> para presión de colaso / estallamiento – 9>n Forzada bbl agua por delante Cementación Cementació

22

1olución "!ercicio 89 9a2 Datos del casing / tubing

Cu(t)(t

bb*)(t

Ct

#.#+6+1

#.##261

Ca

#."%4

#.#,",

#.++"#

#.#,42

Cc

23


1olución "!ercicio 8 9 @ Cont2 Pasos +o*umen de *echada

Cant, cemento

(t, sacos

Agua de me-c*a

bb*s

Aditi.os

*b o ga*

Agua ade*ante Agua det!/s

24

&ni7a7


bb*s bb*s

C89cu9os "% 559s : %.6"26 /0, 559 ; 12.++ /0, 12.++ /0, : "."% /0, saco ; 2 2 saco 2.4 ga9ssaco : 2 sacos : " 5592+ ga9 ; 1.1 559s na7a "# 559s
1olución e!ercicio 8 9 @ Contd 2a A*tu!a de* tap0n c)tbg

(t

2b A*tu!a de* tap0n s) tbg

(t

3

+o*, de desp*a-amiento bb*s

4

+o*, m/1imo p)(o!-a!

bb*s

=s (/0,)C0 > Ca) cu/0/0 ; 12.++  (#.#+6+1 > #."%4) ; 2" /0 , =s (/0,)  Cc (/0 /0) ; 12.++  #.++"# ; ,1" /0

(Pro/. a 5ase 7e9 In0er? @ Hp) /0 /0 : C0 @ <5 @ seguri7a7 ; (1,2% @ 2") /0 : #.##261 559/0 @".% 559 @ #.% 559 ; ,%." 559 (Hp s 0u5ing @ ong ona) /0 : Cc @ " 559 ; (,1" /0 @ ,# /0) : #.#,42 559/0 @ " ; "+.1 559s

25


1olución "!ercicio 8 9 @ Contd ;a2 Presión .idros2 al inicio / final del forzamiento F9ui7o Sa9muera Agua Cemen0o

Densi7 Dens i7a7 a7 =o9um =o9umen en (ppg) (559)

Presi Presión ón Hi7r Hi7ros os080 080ica ica (psi)

1,2%@, 1,2 %@,1"@+ 1"@+4+ 4+ ; 6 6++ 4.# : 6 6++ : #.#%+ #.#%+ ; ,%4# ,%4#

4.# 1.,2

"".%

"%.1

"%

To0a9

ong ongi0u i0u7 7 (/0 )

"".%.#,42 ; +4+

1.,2 : +4+ : #.#%+ ; "+6.6

("%.# ("%.#,4 ,42) 2) @ ,# ,# ; ,,%" %"

"%.1 "% .1 : ,% ,%"" : #.#% #.#%++ ; +11.2 +11.2

2##%

26


1olución "!ercicio 8 9 @ Contd ;b2 presión .idrostatica al final del forzamiento F9ui7o

Densi7a7 =o9umen (ppg) (559)

Sa9muera

4.#

Agua

1.,2

"".%

"%.1

".#

Cemen0o

ongi0u7 (/0 ) 1,"% 1," % @ +%. +%.2 2 @ +4 +4++ ; 4 44 4.6 .6

presión Hi7ros080ica (psi) 4. 4.## : 4 44 4.6 .6 : #.# #.#%+ %+ ; ,,2 2,,

"".%.#,42 ; +4+

1.,2 : +4+ : #.#%+ ; "+6.6

(".#,42) ; +%.2

"%.1 : +%.2 : #.#%+ ; +#.4

To0a9

,14#.% 27


1olución "!ercicio 8 9 @ Contd B2 30ima Presión Permitida en 1uperficie 4 A1P 5

E0apa Inicio Fina9

28


=o9 7e 5rine 5om5ea7a (559) P Frac0ura (psi)

PHBD

(psi)

Psegu. (psi)

MASP (psi)

#

66%+

2##%

%##

+"2

"+.1

66%+

,14#

%##

++6+

1olución "!ercicio 8 9 @ Contd -$ .rá/ica Presión Presión e n Super/ Supe r/icie icie )

2298 2272

2278 2248 2228 2288 2598 2578 2546

2548 8

:

58

=o9. Sa9 Sa9m m uer a om om 5ea7a ( 559s )

29


5:

1olución "!ercicio 8 9 @ Contd 0 $ Presión de Colapso y Estallamiento

PAnnu9ar Ma:. Psueee (psi)

75:2

30


(psi)

75:2

De90a P (psi)

8

P0 (psi)

57::7

P0c

(psi)

57794

Pc

(psi)

7348

Pcc (psi)

3938

"mpacador sin Tubería de Cola Determine lo siguiente6 • $olumen de lec'ada / agua de frente / atras  -o2 de sacos7 agua de mezcla / aditi*os  Profundidad Profundidad para asentar asentar el pacer pacer / cuando cerrar el b/pass b/pass del pacer  a0imo $olumen de desplazamiento  Desplazamiento Desplazamiento 7presión .idrostatica / A1P en las siguientes siguientes etapas6  ,ec'ada a 9 bbl antes del tubing 4 +nicio de la forzada forzada 5  ,ec'ada iniciando a salir del Tubing  Toda la la lec'ada lec'ada fuer fuera a del del Tubing Tubing  ,ec'ada 9 bls arriba del TP 4 Fin del forzamiento 5  )rafica de $olumen *s presión de superficie  presiónes de colapso / estallamiento 31


"!ercicio 8 E • .acer los calculos necesarios 3 1/2" , 12.95 #/ft

• Dibu!ar la )rafica • Procedimiento de traba!o

9-5/8", 47 #/ft

Emp. @ 7500 ft Fuga @8000 ft

32

• Datos6 – $ol de ,ec'ada : E;> ft  – Peso salmuera : =2; ppg – Agua frente : ; bbls – Agua Detr3s : ; bbls – )rad2 de Fractura : >2< Cementación Cementación Forzada psi?ft

1olución "!ercicio 8E 1a$ !atos del Tu%ing y Casing /0, /0

59/0

C0

#.#2"+%

#.##,%

Ca

#.,22+

#.#6",

#.2""#

#.#,+

Cc

33


1olución "!ercicio 8 E @ Contd Paso

&ni7a7es

=o9umen 7e ec

559s

Can0. Cemen0o

sacos

Agua 7e mec9a

559s

A7i0i?os

95 or ga9

Agua /ren0e

559s

C89cu9os +%# /0, ; +%# /0,  %.6"26 /0, 559 ; 22.% 559 559

+%# /0,  "."% /0, saco ; +" +" sacos sacos 2.4 ga9ssaco : +" sacos : " 5592+ ga9 ; +6 559s na7a % 559s

Agua De0r8s 34


559s

% 559s

1olución "!ercicio 8 E @ Contd a2 Prof2 de asentamiento asentamiento de empacador

b2 Cuando cerrar el b/pass

;

;

G2 30imo *olumen de desplazamiento

; 35


;

1olución "!ercicio 8 E @ Contd

(a$ Presión idrostática al inicio del /orzamiento F9ui7o

Densi7a7 (ppg)

=o9umen ongi0u7 (559)

(/0 )

Presión Hi7ros080ica (psi)

Sa9umera

4.%

2.6

6+%.1

,#4."2

Agua

1.,2

%

61#.,

+4%.#

Cemen0o

"%.1

22.%

6#%2.2

242.,

Agua

1.,2

"

",6.#%

%4.##

Sa9muera

4. %

,6.6

%##

+2.##

To0a9

%112 36


1olución "!ercicio 8 E @ Contd

Cemento saliendo del tu%ing F9ui7o

Densi7a7 (ppg)

=o9umen (559)

ongi0u7 Presión Hi7ros080ica (/0 )

(psi)

Sa9umera

4 .%

% .6

6".4

,6.,1

Agua

1.,2

%

61#.+

+4%.#+

Cemen0o

"%.1

22.%

6#%2.2

242.,#

Agua

1.,2

"

",.66

%.4+

Sa9muera

4 .%

,% . 6

216.,2

+2#.,

To0a9

%14+ 37


1olución "!ercicio 8 E @ Contd 

%c. Cemen0o /uera 7e9 0u5ing F9ui7o Sa9muera Agua Cemen0o

Densi7a7 (ppg)

=o9umen (559)

ongi0u7 (/0 )


4.%

%#."

61"6.,,

,,6.+6

1.,2

%

61#.+

+4%.#+

"%.1

,6.6

%##

2"#.1#

To0a9

2#,.#1 38


1olución "!ercicio 8 E @ Contd Toda el agua /uera del tu%ing F9ui7o Sa9muera

Densi7a7 (ppg)

=o9umen (559)

ongi0u7 (/0 )


4. %

%%.",

%##

,#%

Agua

1.,2

%

61.,#

+4.6+

Cemen0o

"%.1

,".6

2,".#

,%2.

To0a9

2#14.,+ 39


1olución "!ercicio 8 E @ Contd Fin del /orzamiento F9ui7o Sa9muera Sa9muera Agua Cemen0o

Densi7a7 (ppg)

=o9umen (559)

ongi0u7 (/0 )


4.%

%%.",

%##

,#%

4.%

,#.6

2"1.#,

+#6.%"

1.,2

%

61.,#

+4.6+

"%.1

".#

",.66

"".#+

To0a9 ,4%+.,% 40


1olución "!ercicio 8 E @ Contd 2$ 3á4ima presión permitida en super/icie E0apa a. Inicio 5. C0o. sa9ien7o 05g c. C0o. Fuera 05g 7. Agua /uera 05g. e. Fin

41


=o9 o/ Sa9.

P/rac0ura 5om5ea7a (559) (psi)

P7. (psi)

PSa/e0 (psi)

MASP (psi)

2.6

62##

%112

%##

"6

%.6

62##

%14+

%##

1

%#."

62##

2#,."

%##

"1+

%%."

62##

2#14.,

%##

"1"#.

1%.

62##

,4%+.2

%##

"42.6

1olución "!ercicio 8 E @ Contd -$ .rá/ica

42


1olución "!ercicio 8 E @ Contd 0$ Presión de Colapso C olapso y Estallamiento

PAnu9ar Ma:.PForar De90a P (psi) (psi) (psi) ,#%

43


%44 #

+"4%

P0 (psi) "%###

P0c (psi)

Pc (psi)

"%,#6

61#

Pcc (psi) 2%#

"mpacador con Cola @ C3lculos • Determinar lo siguiente6

$olume de lec'ada / agua adelante / atr3s  -Hmero de sacos7 agua de mezcla / aditi*os  Altura del tapón con?sin drillpipe o tubing  ,ongitud de la cola  $olume desplazamiento desplazamiento para balancear tapón  Profundidad del pacer  $olumen m30imo 1almuera acumulada  Presión 'idrost3tica al principio / final  Presión 30ima Permitida en 1uperficie 4 A1P 5  Presión 1uperficie *s carta $olumen  Presión +nterna / Colapso del tubing?casing 

44


"!ercicio 8  • .aga los c3lculos necesarios

+ ,1G  6.+ -  /0 % "+G +# -/0

• Dibu!ar Carta Presión Empaca7or

• Procedimiento Procedimiento de Traba!o

Per/s 112# /0 @ 111# /0 Co9a

• Datos – 9>> ss class ) cemento – Dens2 lec'ada : 9;2< ppg – Dens2 1almuera : =2; ppg Cementación Cementación Forzada – )radient Frac : >2
1olución "!ercicio 8  @ Contd 1a$ !atos Tu%ing y Casing /0, /0

C0 Ca Cc

46


59/0

#.#"1,

#.##,,2

#.#4,

#.#"6

#."+2%

#.#+++

1olución "!ercicio 8  @ Contd Paso

=o9ume eca7a

559s

"## sacos : "."% /0, sacos ; ""% /0, ; ""% /0,  %.6"26 /0, 559 ; +#.% 559s

Can0. Cemen0o

sacos

"## sacos

Agua Mec9a

559s

A7i0i?os

95 or

Agua A7e9an0e

ga9 559s

Agua A0r8s 47

C89cu9os

&ni7a7es


559s

2.4 ga9saco : "## sacos : " 5592+ ga9 ; "".1 559s na7a "# 559s
1olución "!ercicio 8  @ Contd +a A90u A90ura ra 7e 0apó 0apón n ccon on 0u5e 0u5erJ rJaa +5 A90ura 7e 0apón sin 0u5erJa

/0

Hp ; =s (/0,)  (C0 > Ca) /0, /0 ; ""%  (#.#"1, > #.#4,) ; "#+, /0

/0

Hp ; =s (/0,)  (Cc) (/0, /0) ; ""%  #."+2% ; 4+2 /0 H0 ; A90ura 7e Tapón > Agua por 7e9an0e > Fac0or 7e Seguri7a7 (" 5arri9)

+c ongi0u7 7e Tu5erJa 7e Co9a

/0

; "#+, /0 > ("##.#"6) > ("#.#"6) ; "#+, /0 > %41.1 /0 > %4.11 /0 ; "61".61 /0 o "61+

, 2 % 48

=o9umen 7e Desp9aamien0o Pro/un7i7a7 7e9 empaca7or =o9. Desp9aamien0o 0o0a9


=p ; (Pro/. De 7isparos in/eriores @ Hp) /0 : 559s C0 @ <5 @ Seguri7a7 ; (111# @ "#+,) /0 : #.##,,2 559/0 @ +.# 559 @ #.% 559 ; +,. 559 /0 559s

Pro/. De 7isparos in/eriores @ a90ura 7e c0o en casing @ a90ura agua en casing @ 9ongi0u7 7e co9a ; 111#/0 @ 4+2/0 @ ("+ 559#.+++ 559/0) @ "61+/0 ; %,,/0 (A90ura 7e 0apón sin 0u5erJa@ ongi0u7 ona) /0: Cc @ " 559 @ (4+2/0 @ 2# /0) : #.#+++ 559/0 @ " ; "1.6 559s

1olución "!ercicio 8  @ Contd

(a$ Presión 5idrostática al principio del /orzamiento F9ui7o Sa9muera Agua Cemen0o

Densi7a7 =o9umen (ppg)

(559)

4.%

@

4.%

"+

"%.1

+#.%

A90ura

P. i7ros080ica

112## @ 112 112 112@%2 @%2"" ; 2" 2"%%

4.% : 2"% 2"% : #. #.#%+ #%+ ; ,66 ,66,,

"+#.#+++

1.,2 : %2" : #.#%+ ; +,%

(/0 )

; %2"

(psi)

(+#.%# (+#. %#.#++ .#+++) +) @ 2# 2# ; 112 "%.1 : 112 : #.%+ #.%+ @ +6 +6

To0a9

26+2 49


1olución "!ercicio 8  @ Contd (%$ Presión 5idrostática al /inal del Forzamiento F9ui7o Sa9muera

Densi7a7 =o9umen (ppg)

(559)

4.%

@

Agua

1.,2

"+

Cemen0o

"%.1

".#

A90ura (/0 )

P. Hi7ros080ica (psi)

112# 11 2# @ 2%. 2%.## @ %2 %2"" ; 1+ 1+%2 %2

4.%% : 1+ 4. 1+%2 %2 : #.# #.#%+ %+ ; 2# 2#1 1

"+.#.#+++ ; %2"

1.,2 : %2" : #.#%+ ; +,%

(".#+++) ; 2%

"%.1 : 2% : #.#%+ ; ,.#

To0a9

2,24 50


1olución "!ercicio 8  @ Contd 2$ Presión 3a4ima Permitida en Super/icie$ ' 3ASP , E0apa

=o9 Sa9m. 5om5ea7a (559) PFrac0ura (psi)

Principio # Fina9

51


"1.6

Pi7r.

(psi)

Pseguri7a7

MASP

(psi)

(psi)

6+#

26+2

%##

+246

6+#

2,24

%##

+"

1olución "!ercicio 8  @ Contd -$ .rá/ica Presión en Super/icie p ( 9 a i c i / r e p u S n ó i s e r P

2988

2665

26:8 2688 27:8 2788 2::8 2:88

24<7

24:8 8

:

58

5:

=o9umen 7e Sa9muer Sa9muera a om5ea7a om5ea7a ( 559s )

52


28

1olución "!ercicio 8  @ Contd 0$ Presión Interna y Colapso

PAnu9ar

(psi)

Ma:. PForamie (psi)

+1,+

53


"+#

De90a P (psi)

P0

(psi)

2+1 "%,1%

P0c

(psi)

"%6%"

Pc

(psi)

4"4#

Pcc (psi)

11,#

C3lculos @ Retenedor de Cemento • 1imilar al empacador sin cola • -o 'a/ b/pass • Determinar Determinar cuando picar adentro del retenedor de cemento

54


Tarea • .acer c3lculos neces3rios para las preguntas preguntas E / 9 o 2 2 • Dibu!ar presión 0 *olumen • "scribir un procedimiento de traba!o completo

55


Cementacion Forzada Teoria y Calculos

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