EQUIPOS DE CEMENTACION Exis Existe ten n fact factor ores es para para la sele selecc cció ión n del del equi equipo po de ceme cement ntac ació ión n como como las las cara caract cterí eríst stic icas as de la form formac ació ión, n, las las condi condici cione ones s del del pozo pozo y las las técn técnic icas as de ceme cement ntac ació ión, n, tale tales s son son par para el equi equipo po tant tanto o supe superf rfic icia ial, l, así así como como el subsuperficial. III.4.1 Equipo Superficial !sicamente el equipo superficial "er Figura 3.3, se encuentra conformado por# a$ b$ c$ d$
%abez %abeza a de %emen %ementa taci ción ón &nida &nidad d %ement %ementad ador ora a 'ezc 'ezcla lado dor r omba ombas s del del Equi Equipo. po.
a) Cabezal de Cementación: El cabezal de cementación conecta a la línea de descar(a de la unidad de cemento )acia la parte superior de la tubería de re"estimiento, es decir es un niple de lon(itud y di!metro "ariable que "a enroscado en la parte superior de la tubería de re"estimiento, est! pro"isto de dispositi"os laterales para conectar las líneas que conducen )acia la línea de lec)ada pro"eniente de la unidad cementadora y la del lodo utilizado para el desplazamiento de la lec)ada de cemento. *ara una aplicación completa al a(u+ero, la tubería de re"estimiento es corrida al piso del equipo de perforación y los tapones son car(ados a superficie del cabezal de cementación. Existen cabezales de cementación con"encional, para uno o doble tapón, "er Figura 3.3 a) b) Unidad Cementadora: a unidad cementadora es el equipo con que se separa o mezcla la lec)ada de cemento y se bombea al pozo. -er Figura 3.3 b) Est! constituida por dos bombas de alta potencia con su tablero de control y dos tanques o depósitos, en los que se mide el "olumen de a(ua utilizado durante la cementación. &na de las bombas succiona el a(ua de los depósitos y alimenta al mezclador, proporcionando a(ua necesaria para obtener la lec)ada de cemento. a otra bomba succiona la lec)ada y la en"ía al pozo a tra"és de las líneas que unen la unidad cementadora con la cabeza de cementación. %ada unidad cementadora trae todos los accesorios necesarios para conectar ambas bombas al pozo a tomas de lodo y a(ua, adem!s de las man(ueras para dar circulación in"ersa en caso de así requerirlo. b) Mezclador: El mezclador est! diseado para a(re(ar y mezclar el cemento seco con el conductor de fluido, éste proporciona un continuo suministro de lec)ada con las propiedades deseadas. -er Figura 3.3 c) El mezclador funciona para lo(rar una corriente de a(ua a tra"és de un +et y cruzando una c!mara de mezclado dentro de la línea de descar(a, entonces la corriente de a(ua crea un "acío a tra"és de la c!mara de mezclado, arrastrando el cemento seco y combin!ndose dentro de la tol"a. a línea de alimentación del a(ua se /ne a una de las bombas de la unidad cementadora y la se(unda línea de descar(a a la línea de la mezcla de cemento, y éstas a un depósito del que se succionar! por la otra bomba, y posteriormente ser! en"iada al pozo.
d) Bombas del Equipo: as bombas empleadas en operaciones de cementación son las mismas que se utilizan en operaciones de perforación 0cabe destacar que dic)as bombas se ocupan )asta antes de la lle(ada del tapón, que es donde se cambia para desplazar con las bombas de la unidad de alta presión$, debido a que en toda la cementación se emplean para desplazar la lec)ada al espacio anular, utilizando lodo de perforación como fluido desplazante, "er Figura 3.3 d ), entonces la "elocidad de desplazamiento se determina dependiendo del diseo contemplado para cementar, y la potencia )idr!ulica suministrada por ésta depender! del (asto y la presión requeridas para una buena limpieza del pozo. Equipo Subsuperficial !sicamente el equipo subsuperficial, "er Figura 3.4 se encuentra confi(urado por los si(uientes componentes# A] apatas de cementación. B] %oples de cementación. C] 2aspadores o limpiadores de pared. D] %entradores. E] 3apones de desplazamiento. F] &nidades sellantes.
A] Zapatas de Cementación: se instalan en la parte inferior de la tubería de re"estimiento, "er Figura 3.4 A] y su ob+eti"o es (uiar y prote(er las tuberías de re"estimiento durante su introducción al pozo. *ermiten o e"itan el paso del lodo a tra"és de éstas y se clasifican# (uía, flotadora, diferencial 0control de flu+o$ y empacadora. *3 5&I € Este accesorio es utilizado en la cementación de tuberías superficiales donde no es muy importante la flotación, sir"iendo /nicamente como (uía para la introducción de la 32. dem!s permite el paso de los fluidos en ambos sentidos. *3 673872 € Este equipo "a enroscado al primer tubo que se ba+a al re"estimiento. Esta sir"e para (uiar a la tubería durante su descenso )asta la profundidad que se "a a cementar. En su interior posee un mecanismo de obturación que impide que los fluidos de perforación puedan in(resar dentro de la zapata. %uando el peso de la 32 es alto y las condiciones del equipo no son muy adecuadas se utilizan accesorios cuyo ob+eti"o es el de incrementar la flotación de la 32, reduciendo así los esfuerzos en el (anc)o y el m!stil. Este accesorio lle"a una "!l"ula inte(rada la cual permite el flu+o en sentido directo pero no en in"erso. *3 8I6E2E9%I € Se comporta como una zapata (uía durante la corrida de la tubería y una "ez que se )a lle(ado a la profundidad deseada, se acciona su mecanismo interno, éste mecanismo permite actuar como zapata flotadora, e"itando el desarrollo de altas presiones instant!neas. Se emplea en la cementación de tuberías de explotación y de tuberías intermedias, principalmente en formaciones despresionadas, con alta permeabilidad o fracturadas. *3 E'*%872 € *or su construcción puede ser"ir como zapata (uía o flotadora, adem!s de que proporciona un sello entre el a(u+ero y la tubería e"itando así que la lec)ada o la presión de circulación se manifiesten por deba+o de ella. Se utiliza en formaciones que presentan problemas de pérdida de circulación, o cuando se requiere cementar la tubería de modo que quede situada en la parte superior de la formación productora.
B] Coples de Cementación: existen del tipo con"encionales y de cementación por etapas. os %oples con"encionales "er Figura 3.4 B], tienen por ob+eti"o retener tapones de cemento y adem!s existen el flotador, diferencial y de retención.
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Cople Flotador# este accesorio se instala (eneralmente en tres tramos de 32 arriba de la zapata 0(uía o flotadora$, el sistema de flotación es similar al de la zapata flotadora y se utiliza cuando no se tiene una zapata flotadora o cuando se requiere tener una mayor efecti"idad en la flotación, adem!s sir"e para alo+ar el tapón limpiador o espaciador. Cople Diferencial # Este accesorio se utiliza cuando no se utilizan zapatas, sin embar(o se requiere del equipo de flotación para la alta presión diferencial causada por el cemento. Estos coples se instalan en lu(ar del cople flotador y se mete al pozo como cople de retención y cuando est! en el fondo se acti"a mediante una canica de acero quedando como flotador, también sir"e para alo+ar los tapones. Coples de Retención: %uando no se utiliza el cople flotador o diferencial se instala este accesorio para retener el tapón limpiador y espaciador. dem!s es similar al cople flotador en su apariencia externa pero no tienen "!l"ula y sir"e /nicamente para detener tapones.
os coples para cementación por etapas constan de un mecanismo que permite comunicar el interior de la tubería de re"estimiento con el espacio anular, por su diseo de+an pasar los tapones de desplazamiento utilizados en la colocación de la lec)ada en las etapas inferiores. Su diseo permite conectarse a (ran profundidad, ya que su resistencia al colapso y a la tensión es seme+ante a las tuberías de re"estimiento. Esta )erramienta se utiliza cuando se tienen secciones de tubería de (ran lon(itud, yacimientos productores de manera m/ltiple o cuando el "olumen de la lec)ada de cemento es bastante (rande. a )erramienta pro"ee un medio de apertura y cierre de orificios para el desplazamiento y contención del cemento.
C] Raspadores o Limpiadores de Pared: se utilizan para desplazar el en+arre del lodo, procurando así una mayor ad)erencia del cemento. El en+arre puede eliminarse, circulando a(ua o con un bac)e la"ador antes de poner el cemento, pero si el en+arre de lodo es compacto y (rueso, es necesario recurrir a métodos mec!nicos para desprenderlo, mediante raspadores. os raspadores com/nmente usados "er Figura 3.4 C] consisten de un anillo met!lico sobre el que se ase(ura un )as de alambre que es el que efect/a la limpieza de las paredes del pozo. &n primer raspador act/a con el mo"imiento "ertical de la tubería desplaz!ndose entre anillos tope o collarines de retención. &n se(undo tipo se fi+a a la tubería, accion!ndose con un mo"imiento rotatorio de la misma. Estos son m!s efecti"os cuando se usan mientras se est! bombeando. 3anto los raspadores como los centradores ayudan a la distribución del cemento alrededor de la tubería de re"estimiento. D] Centradores: se utilizan para centrar la 32 y me+orar con esto la cementación. Su función como su nombre lo indica es el de centrar la tubería, manteniendo un espacio anular lo m!s uniforme posible en todo el inter"alo a cementar, esto para facilitar el desplazamiento del cemento por el espacio anular, se pre"é la canalización del mismo y se i(uala la presión )idrost!tica en el espacio anular, e"itando que la tubería se pe(ue por presión diferencial. Estos dispositi"os "er Figura 3.4 D] est!n construidos de "arios fle+es de acero cur"ados en forma de costillas, estos "an unidos en sus extremos a dos arillos o bandas, los cuales rodean a la tubería de re"estimiento, de manera (eneral se clasifican en dos tipos# recto y espiral. a distribución de los centradores se determina en función del di!metro de la tubería. Existen pro(ramas de cómputo para calcular el n/mero de centradores. En (eneral se utiliza un centrador por tramo en los primeros cinco tramos de 32 y después un centrador cada tres tramos. En la zona productora se recomienda utilizar cuando menos un centrador por tramo en toda su lon(itud, sobresaliendo :; metros arriba y aba+o.
E] Tapones de esplazamiento: se utilizan para pre"enir la contaminación del lodo con la lec)ada de cemento, b!sicamente se utilizan dos tipos de tapones "er Figura 3.4 E] , uno efect/a la limpieza en el interior de la tubería, el se(undo separa la lec)ada de cemento con el lodo de perforación, los tapones se colocan en la cabeza de cementación. Se trata de dos tapones# el limpiador y el espaciador. El tapón limpiador es un tapón de )ule que se mete antes de iniciar el bombeo del bac)e la"ador, también se le conoce como tapón de diafra(ma porque se rompe f!cilmente con una mínima presión diferencial. El tapón desplazador se suelta después de bombear los bac)es y el cemento, este tapón es de )ule, pero el centro es sólido y al lle(ar al cople flotador, de retención o diferencial se incrementa la presión indicando que ya termina el desplazamiento. F] Unidades Sellantes: la tubería de re"estimiento sufre una dilatación y posteriormente una contracción 0una "ez que el cemento )a fra(uado y se restituyen las condiciones normales de temperatura dentro del pozo$, debido a que el proceso de fra(uado es un proceso exotérmico, y por lo tanto esto pro"oca que la ad)erencia falle entre el cemento y la tubería, propiciando la canalización de los fluidos administrados o inyectados. *ara e"itar el paso de los fluidos a tra"és del espacio anular así formado, se emplean dispositi"os denominados sellantes, estas unidades sellantes no presentan nin(/n obst!culo a la cementación, ya que su espesor es i(ual a la de los %oples. Est!n diseados con capas de )ule, que sellan contra las paredes del cemento, e"itando el paso de los fluidos. Se recomienda instalarlos < o = metros arriba de la zona productora.
Recomendaciones Generales Es de (ran importancia conocer y lle"ar a cabo el método de la cementación primaria de la me+or manera con relación a las condiciones del pozo, ya que de no )acerlo así, el "alor económico implica directamente en relación a consecuencias de posibles cementaciones secundarias. dem!s el contar con información (eoló(ica e interpretación correcta de correlaciones pre"iamente )ec)as al perforar, es adem!s importante. 8urante la perforación y terminación de pozos petroleros, resulta importante la etapa de cementación, y por consi(uiente se deben de tomar en cuenta todos y cada uno de los procesos relacionados con esta operación y su representación en n/meros, para su e+ecución como un traba+o que debe de optimizar los (astos, al considerar esta operación como un proceso inte(ral. 9o es un traba+o que pueda monitorear una sola persona, es todo un traba+o de equipo que se debe de incluir, no es un traba+o que pueda iniciarse cuando la tubería ya est! en el fondo lista para cementar, sino por el contrario esta operación debe de iniciarse durante la perforación tomando en cuenta todo lo que se pueda )acer para me+orar la cementación. Se deber!n de tomar en cuenta di"ersas acciones con el fin de obtener una cementación adecuada, ya que nin(/n aditi"o, nin(una técnica conse(uir! una cementación exitosa, se requiere desarrollar un completo an!lisis de in(eniería de todos los par!metros en el desarrollo de una cementación para (arantizar que la operación sea satisfactoria.