EQUIPOS Y ACCESORIOS DE CEMENTACIÓN PETROLERA ING.: LISBETH ARCE SANABRIA
EQUIPOS DE CEMENTACIÓN 1.Equipo de material a granel para el almacenamiento y la mezcla 2. Unidad de bombeo de cemento 3. Líneas de tratamiento 4. Sistema de mezclado 5. Mezclador por baches 6. Tanques de fluido 7. sistema de aditivos aditivos líquidos 8. Cabezas de cementación
EQUIPOS DE CEMENTACIÓN 1.Equipo de material a granel para el almacenamiento y la mezcla 2. Unidad de bombeo de cemento 3. Líneas de tratamiento 4. Sistema de mezclado 5. Mezclador por baches 6. Tanques de fluido 7. sistema de aditivos aditivos líquidos 8. Cabezas de cementación
1. EQUIPOS DE MATERIAL A GRANEL
En los trabajos de cementación primaria, se necesitan los siguientes equipos de material a granel para almacenar el cemento seco y transferirlo al sistema de mezclado de cemento : Silos de cemento a presión o silos de cemento de gravedad: los distintos cementos y mezclas deben almacenarse en silos de cemento separados. Los silos deben tener la capacidad sufi uficient ente para almacena enar el cem cement ento neces ecesa ario. Ademá demás, s, esto estoss silo siloss tamb tambié ién n sirv sirven en par para mezc mezcllar y manipular aditivos y material a granel en seco.
1. EQUIPOS DE MATERIAL A GRANEL
Transporte de cemento a granel: se utilizan para transportar el cemento seco hasta el pozo. También pueden utilizarse durante la cementación para transferir directamente el cemento al sistema de mezclado. Compresor de aire: suministra el aire para presurizar los silos y llevar a cabo la transferencia de cemento.
Mangueras de caucho de 4 pulgadas: sirven para transferir el material desde el silo hasta el equipo de mezclado de cemento; también se utilizan para las líneas de ventilación. Tanque de descarga: ayuda a controlar el flujo de cemento seco desde la planta de material a granel al sistema de mezclado.
LOS SILOS Básicamente constan de:
Conducto de llenado que entra por la base cónica y corre paralelo a su eje longitudinal. Conducto de Purga Conducto de Descarga Sistema de Presión de Aire Araña Patín Entrada de Hombre Escaleras Manómetros Válvulas
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN Silos Transportadores Básicamente constan de los mismos dispositivos que los silos, pero reducen la contaminación en el campo.
TANQUES MEZCLADORES Tanques Mezcladores Básicamente constan de :
Tanque (s) Sistema de Agitación Sistema de Circulación Básicamente sirven para:
Preparar agua de mezcla Preparar cemento
lechadas
de
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN Equipo Laboratorio
de
Esta básicamente consta de:
Consistómetros Viscosímetros Balanzas Medidores de Filtrado Celdas Atemperadas Prensas
2. Unidad de bombeo de cemento La unidad de bombeo de cemento desempeña las siguientes funciones:
suministra alta potencia y presión de bombeo mide los fluidos de mezcla proporciona y controla el sistema de mezclado de cemento. controla el caudal y la presión de bombeo.
3. LÍNEA DE TRATAMIENTO
La línea de tratamiento es un conjunto de tuberías, Tes, válvulas y uniones giratorias que se utiliza para llevar la lechada de cementación y otros fluidos bombeados desde la unidad de cementación al pozo
3. SISTEMA DE MEZCLA
El objetivo del sistema de mezcla es garantizar la proporción exacta de cemento seco y fluido de mezcla de manera que se obtenga una lechada con características predecibles, que pueda bombearse al fondo del pozo al caudal deseado.
Se utilizan diversos tipos de sistemas de mezcla; además, estos sistemas están en continua evolución.
5. MEZCLADOR POR BACHES
La mezcla por baches es un sistema simple para la mezcla de lechadas de cementación.
Existen varios tipos de mezcladores por baches, con una capacidad que oscila entre 15 y 150 bbl. Normalmente, estos mezcladores están equipados con paletas, bombas centrífugas de circulación, y líneas para que la lechada circule y se mezcle en los tanques por baches durante el proceso de mezcla.
6. TANQUES DE FLUIDO
Los fluidos utilizados en el proceso de cementación (fluido de mezcla para la lechada inicial y la lechada de cola, lavadores y espaciadores) deben almacenarse y prepararse en tanques de fluido. El uso bombas centrífugas para la recirculación de la lechada debe limitarse al mínimo, ya que la energía de corte adicional que se añade al sistema puede afectar de forma negativa las propiedades de la lechada. Se recomienda que la lechada no se recircule con una bomba centrífuga durante más de 5 minutos por cada 10 bbl de lechada. Las pruebas de cemento realizadas en el laboratorio deben tener en cuenta que la mezcla de la lechada se va a realizar por baches.
6. TANQUES DE FLUIDO Normalmente, para almacenar estos fluidos se utilizan tanques de lodo del equipo de perforación; en todo caso, la cuadrilla de cementación debe asegurarse de que:
los tanques estén limpios y no se contaminen con otros fluidos durante la preparación de los fluidos o el proceso de cementación. haya suficientes tanques y los tanques tengan la capacidad suficiente para almacenar los distintos fluidos que se necesitan. el fluido de los tanques pueda mezclarse y circular de forma adecuada para garantizar su homogeneidad. no haya fugas en los tanques. el caudal de fluido desde los tanques a la unidad de cementación sea el adecuado para poder alcanzar los caudales de bombeo y mezcla de diseño.
7. SISTEMAS DE ADITIVOS LÍQUIDOS
Los sistemas de almacenamiento y medición de aditivos líquidos sirven para almacenar y medir los aditivos líquidos durante las operaciones de cementación. Inicialmente, estos sistemas se diseñaron para utilizarse en espacios confinados en equipos de perforación costafuera; sin embargo, por su eficiencia y economía, ahora son un elemento imprescindible para cualquier trabajo de cementación en el que se utilicen aditivos líquidos.
7. SISTEMAS DE ADITIVOS LÍQUIDOS Sistema de control manual: cuatro tanques cerrados (1.000 gal, 750 gal y dos de 300 gal) almacenan los distintos aditivos líquidos. Cuatro bombas de diafragma de accionamiento neumático envían los aditivos directamente a los tanques de almacenamiento por encima del tanque de desplazamiento de la unidad de cementación. A continuación, los aditivos líquidos se vierten en la proporción adecuada y se dispersan en el agua de mezcla. Sistema de control automático: el sistema incluye un método para controlar de forma automática las cantidades de aditivos. El sistema está equipado con cuatro bombas de desplazamiento positivo: unos sensores magnéticos cuentan las carreras de la bomba. Esto se utiliza para medir de forma automática el volumen exacto de los aditivos que se vierte en el tanque de desplazamiento.
7. SISTEMAS DE ADITIVOS LÍQUIDOS Sistema de aditivos líquidos computarizado: este sistema está formado por un módulo de control de medición, un caudalímetro electromagnético con válvulas de control, y un terminal remoto que permite medir los volúmenes de aditivos programados que se vierten en el tanque de desplazamiento.
8.- CABEZAS DE CEMENTACIÓN Cabezas de Cementación Estas básicamente consta de:
Porta tapones Pines de seguridad Conductos de flujo Tapa
CABEZA DE CEMENTACIÓN
Las cabezas de cementación con contenedores de acero de alta resistencia a la presión interna y a la tensión, que albergan uno o los dos tapones inferior y superior, un sistema mecánico o hidráulico para soltar los tapones durante la operación de cementación, en el momento que se requiera sin parar la operación. Proveen la concesión entre la línea de descarga de la unidad de cementación y el tope de la sarta de cañerías. Estas piezas son usadas en las operaciones de cementación primaria. Se encarga de liberar el tapón inferior, al momento de que se mezcla y bombea hacia abajo la lechada de cemento, luego libera el tapón superior para desplazar el cemento sin necesidad de romper la conexión con el tope de las cañerías. Normalmente se usa lodo para desplazar la lechada de cemento, para lo cual se pueden usar bombas de cementación o las bombas de lodo del equipo de perforación.
CABEZA DE CEMENTACIÓN
Para que las operaciones sean más cómodas se debe instalar la cabeza de cementación lo más próxima del nivel del piso de la torre de perforación.
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
Línea de Alta Presión Esta básicamente consta de:
Tuberías integrales Mangueras Chicsan Válvulas Lo Torc Codos Tes
ACCESORIOS PARA TUBERIAS DE REVESTIMIENTO Los accesorios normalmente empleados en la cementación son: 1. La zapata guía. Ubicada en la parte inferior de la cañería, la parte inferior de una tubería es protegida por una zapata guia. 2. Cupla o flotador. Cupla de auto llenado es colocado cada uno o dos tramos para proporcionar, un asiento para los tapones. 3. Tapones. Actúan como barrera de separación entre la lechada de cemento y el fluido de perforación 4. Centradores. Son colocados en las secciones criticas de interés para centrar la tubería y obtener una mejor distribución del cemento alrededor de esta.
El Sistema de Flotación:
El uso de un equipo de flotación reduce los esfuerzos y fatigas por incremento de las longitudes y pesos de las tuberías. Este equipo consiste de zapatas y coples especiales con válvulas de contrapresión que impiden la entrada de los fluidos al pozo. Después de que el cemento es desplazado, la válvula de flotación debe evitar el flujo de regreso a la tuberia de revestimiento. La falla de la válvula de flotación se manifiesta en la presión de superficie y necesariamente debe ser contenida.
ACCESORIOS DE CAÑERÍA
El Sistema Flotación:
Zapato (Shoe) Collar
de
CENTRALIZADORES
Una de las grandes necesidades en la tecnología de cementaciones es el centrado de las tuberías de revestimiento que se van a cementar, debido a la falta de eficiencia en el desplazamiento del fluido de control obtenido cuando no se tiene un centrado aceptable de las tuberías, respecto a la geometría del pozo. En tuberías no centradas se presentan áreas restringidas al flujo, que se conservan en estas bolsas de lodo de alto grado de gelificacion y con alto contenido de recortes. Cuando se coloca la lechada de cemento en estas áreas, las bolsas de lodo no son removidas.
CENTRALIZADORES Los centralizadores son nervaduras metálicas abisagradas que se instalan en la sarta de cañerías de revestimiento con la finalidad básica de centrarla y asegurar una buena cementación alrededor de la misma. Sus funciones básicas son:
• Disminuir los problemas de resistencia al bajar la cañería al pozo.
• Centrar la cañería de revestimiento.
• Minimizar problemas de pegamiento por presión diferencial.
• Reduce los problemas de canalización del cemento. Los centralizadores se requieren particularmente en pozos desviados, donde la cañería tiende a quedarse sobre la parte baja de los pozos. Los canales de lodo tienden a formarse en estas partes bajas, evitando un buen trabajo de cementación.
centralizadores Un programa típico de bajada de centralizadores puede estar compuesto de: • 1 centralizador inmediatamente encima del zapato. • 1 centralizador cada junta sobre las 3 cañerías de fondo. • 1 centralizador cada junta a través de toda la zona productora. • 1 centralizador cada 3 juntas en cualquier lugar.
Centralizadores de Nervadura Curva, Recto y Sólido Integral
ACCESORIOS DE CAÑERÍA Centralizadores Estos pueden ser: Flexibles Rígidos Especiales
ACCESORIOS DE CAÑERÍA Las Grampas Son utilizadas cuando se
utilizan
centralizadores, canastas
u
otro
accesorio en lugares de cañería sin cupla.
ACCESORIOS DE CAÑERÍA Nótese que no se requieren de grampas en lugares donde la cañería tiene cupla.
CUPLA
BTC 8RD
SIN CUPLA
XLINE
ACCESORIOS DE CAÑERÍA Rascadores:
Sirven para eliminar la película de lodo de la pared del pozo se tienen de diferentes tipos:
Rotación Reciprocando
1.- FLUIDOS ESPACIADORES - PREFLUJOS
Son fluidos que se bombean por delante de la lechada (colchones, espaciadores); su utilidad consiste en remover de forma eficientemente el lodo que se encuentra dentro del espacio anular y también el revoque, para que luego la lechada vaya a ubicarse en este espacio anular. Si el lodo es base aceite los colchones y los espaciadores deben estar formulados también con aditivos que cambien la mojabilidad de la cañería y de las paredes del pozo. El costo de estos fluidos puede ser de hasta el 40% del costo total de la operación de cementación.
2.- COLCHÓN QUÍMICO O COLCHÓN LAVADOR Son fluidos poco viscosos adelgazantes, de densidad próxima a la del agua. Se preparan sobre la base del agua agregando un dispersante (pirofosfato de sodio) o un producto tenso activo con la finalidad de remover el revoque del lodo. Por lo general se los desplazan en flujo turbulento, lo cual ayuda en la remoción de los recortes y el adelgazamiento del lodo, de esta manera la lechada entrara en contacto de manera más directa con la formación mejorando su adherencia. Estos fluidos son de naturaleza química y deben ser compatibles con el lodo y la lechada de cemento. Para lodos base aceite el colchón químico se prepara con base diesel. Un criterio muy usado en la industria para la preparación del colchón químico recomienda un tiempo mínimo de contacto con la formación de 10 min.
3.- COLCHÓN ESPACIADOR Son fluidos que tienen viscosidad, densidad y geles controlados, forman una barrera de comunicación entre la lechada y el lodo. Estos fluidos pueden ser diseñados para desplazarlos en flujo turbulento o flujo tapón al pozo. En realidad estos fluidos deben de evitar la canalización del cemento a través del lodo. Un criterio muy usado en la industria para la preparación del colchón espaciador recomienda una altura mínima de contacto con la formación de 500 pies.
