UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ESCUELA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS
TESIS GRADO Previo a la obtención del título en Tecnología en Petróleos
LA IMPORTANCIA DE LA REOLOGÍA EN LA CEMENTACIÓN REMEDIAL DEL POZO LAGUNA X
Autor:
Gonzalo Ruiz
Director de Tesis: Ing. Marco Corrales Palma
QUITO - ECUADOR 2004
DECLARACIÓN
LO EXPRESADO EN LA PRESENTE TESIS ES RESPONSABILIDAD DEL AUTOR.
GONZALO RUIZ
DECLARACIÓN
LO EXPRESADO EN LA PRESENTE TESIS ES RESPONSABILIDAD DEL AUTOR.
GONZALO RUIZ
CERTIFICACIÓN
Certifico que bajo mi dirección, el presente trabajo fue realizado en su totalidad por el señor: Gonzalo Ruiz.
Ing. Marco Corrales Palma Director de Tesis
Dedicatoria
A mis padres los cuales fueron la fuente de inspiración y ayuda, necesarias para la culminación exitosa de mi carrera.
Este trabajo lo dedico cariñosamente a mi novia, a quien con mucho cariño me brindo el apoyo necesario para hacer realidad mis metas de superación profesional.
Agradecimiento A las meritísimas autoridades Académicas de la Universidad Tecnológica Equinoccial, por el espacio que se me ha brindado en la realización de mis anhelos investigativos y de conocimiento técnico.
Un agradecimiento especial para el Ing. Jorge Viteri M, Decano de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería.
La presente tesis, recibió el aporte técnico, intelectual y generoso del Ing. Marco Corrales Palma. La colaboración por él entregada, fue estímulo determinante para lograr la realización del presente trabajo.
CONTENIDO Pág. DECLARATORIA
I
DEDICATORIA
II
AGRADECIMIENTOS
III
CONTENIDO
IV
ÍNDICE DE FIGURAS
V
ÍNDICE DE TABLAS
VI
RESUMEN
VII
SUMARY
VIII
CAPITULO I 1. TEMA
2
1.1 OBJETIVOS
2
1.1.1 OBJETIVO GENERAL
2
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
2
1.2 JUSTIFICACIÓN
2
1.3 IDEA A DEFENDER
3
1.4 MARCO DE REFERENCIA
3
1.5 MARCO TEÓRICO
3
1.6 MARCO CONCEPTUAL
4
1.7 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
4
1.8 MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN
5
1.8.1 MÉTODO INDUCTIVO
5
1.8.2 MÉTODO DEDUCTIVO
6
CAPITULO II 2.1 DEFINICIÓN DE CEMENTACIÓN REMEDIAL
7
2.1.1 EL PORQUE SON NECESARIOS – APLICACIONES
7
2.2
7
CLASIFICACIÓN DE LAS CEMENTACIONES FORZADAS
2.2.1 POR TIPO DE BOMBEO
8
2.2.1.1
8
ALTA PRESIÓN
2.2.1.2
BAJA PRESIÓN
9
2.2.2 POR COLOCACIÓN
9
2.2.2.1
CONTINUO
9
2.2.2.2
INTERMITENTE
9
2.2.2.3
APLICACIÓN CON HERRAMIENTA
10
2.2.2.3.1 EMPACADOR CON TUBERÍA DE COLA
10
2.2.2.3.2 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO PARA UN TÍPICO FORZAMIENTO CON EMPACADOR Y TUBO DE COLA.
12
2.2.2.3.3 EMPACADOR SIN TUBERÍA DE COLA
12
2.2.3 POZO CERRADO
14
2.3
16
EQUIPOS
2.3.1 EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
16
2.3.1.1
17
APLICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
2.3.2 BATCH – MIXER (MEZCLADOR)
19
2.3.3 MONITORES ELECTRÓNICOS
20
2.3.4 HERRAMIENTAS PARA UNA CEMENTACIÓN FORZADA
20
2.3.4.1
TAPÓN PUENTE RECUPERABLE – RBP(RETRIEVABLE BRIDGE PLUG)
21
2.3.4.1.1 OPERACIÓN DE LA HERRAMIENTA
21
2.3.4.2 RETENEDOR DE CEMENTO
23
2.3.4.3 TAPÓN RECUPERABLE RBP.
23
2.3.4.3.1 PARA BAJAR LA HERRAMIENTA:
24
2.3.4.3.2 PARA LIBRAR EL TAPÓN:
25
2.3.4.3.3 RECUPERACIÓN DE LA HERRAMIENTA:
26
2.3.4.3.3.1 FORMA COMO TRABAJAN SUS PARTES AL BAJAR LA HERRAMIENTA.
26
2.3.4.3.3.2 FORMA COMO TRABAJAN SUS PARTES AL FIJAR LA HERRAMIENTA.
26
2.3.4.3.3.3 FORMA EN QUE ACTÚAN SUS PARTES AL LIBRAR EL TAPÓN.
27
2.3.4.4 PACKER RETRIEVAMATIC.- RTVC
27
2.3.4.4.1 REGLAS GENERALES:
27
2.3.4.4.2 PARA BAJAR LA HERRAMIENTA.
28
2.3.4.4.3 PARA FIJAR LA HERRAMIENTA
28
2.3.4.4.4 PARA LIBRAR LA HERRAMIENTA
28
2.3.4.4.5 PARA ABRIR BY PASS
28
2.3.4.4.6 FORMA COMO ACTÚAN SUS PARTES AL FIJAR LA HERRAMIENTA
28
2.3.4.4.7 AL LIBRAR LA HERRAMIENTA.
29
2.3.4.5 CIBP (CASING IRRETRIEVABLE BRIDGE PLUG).
30
2.3.4.6 SETTING TOOL
31
2.3.4.7 STINGER
32
2.4 COMPLETACIÓN POZO HORIZONTAL
33
CAPÍTULO III 3.1 PROGRAMA PARA LA OPERACIÓN DE LA CÉMENTACIÓN CORRECTIVA O SQUEEZE
35
3.1.1 EL REGISTRO CBL
35
3.2 COORDINACIÓN DE LAS OPERACIONES
37
3.2 PROGRAMA DE DISEÑO DE LA LECHADA
37
3.2.1 PROGRAMACIÓN PARA CEMENTACIÓN REMEDIAL
37
3.2.2 LA PRUEBA DE INYECTIBIDAD
38
3.3
COMPONENTES DE UN LABORATORIO DE CEMENTACIÓN
39
3.4
DATOS DEL POZO:
41
3.4.1 CALCULO DE LA MEZCLA BÁSICA DESIGNADA:
41
3.4.1.1
CÁLCULOS:
41
3.4.1.2
PROGRAMA DE BOMBEO
42
3.4.1.3
TIEMPO DE LA CÉMENTACIÓN FORZADA (SQUEEZE)
43
3.4.1.4
TIEMPO DE REVERSAMIENTO
43
3.4.1.5
TIEMPO TOTAL DE MANEJO
43
3.4.1.6
CÁLCULOS DE LAS PROPIEDADES DE LA LECHADA
44
3.4.1.7
PESO EN LA PRUEBA DE LABORATORIO
45
3.4.2 REPORTE DEL LABORATORIO
46
3.5
46
REOLOGÍA
3.5.1 REPORTE DE LABORATORIO DE CEMENTACIÓN 3.6
48
MEZCLA DE CEMENTO A GRANEL Y ADITIVOS EN LA PLANTA DE CEMENTO
51
3.6.1 PRE-MEZCLADO DE MATERIALES A GRANEL EN LOCACIÓN 52 3.7
BOMBEO DE LA LECHADA
53
3.7.1 PLANIFICACIÓN DEL PROGRAMA OPERATIVO
53
3.8
56
CONTROL DE FILTRADO
3.8.1 MEDICIÓN DE LA PERDIDA DE FILTRADO
56
3.9
TIEMPO DE BOMBEABILIDAD
58
3.10 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
59
3.11 DE LA EJECUCIÓN DE LA OPERACIÓN DEL SQUEEZE
60
CAPITULO IV 4
PROGRAMA DE BOMBEO
62
4.1 BOMBEO DE LA LECHADA
64
4.2 CAÑONEO
66
4.3 BAJAR BHA DE LIMPIEZA Y EVALUACIÓN JET
66
4.4 COSTO DE LA OPERACIÓN DE CÉMENTACIÓN REMEDIAL
69
4.4.1 COSTO DE LOS MATERIALES
69
4.4.2 COSTO DEL SERVICIO Y MATERIALES P’ LA CÉMENTACIÓN REMEDIAL (SQUEEZE)
69
4.4.3 COSTO DE LA EVALUACIÓN 4.4.4 COSTO TOTAL
69
CAPITULO V 5.1 CONCLUSIONES
70
5.2 RECOMENDACIONES
70
5.3
BIBLIOGRAFÍA
71
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág. EMPACADURA DE TUBERÍA DE COLA # 1
11
EMPACADURA DE TUBERÍA DE COLA # 2
13
FORZAMIENTO A POZO CERRADO #3
14
UNIDAD DE CÉMENTACIÓN # 4
16
BATCH MIXER # 5
19
MONITOR DE UNIDAD DE CÉMENTACIÓN #6
20
RETENEDOR DE CEMENTO # 7
23
PACKER RETRIEVAMATIC # 8
30
STINGER # 9
32
COMPLETACIÓN DE POZO HORIZONTAL # 10
34
REGISTRO CBL # 11
36
CONSISTÓMETRO # 12
39
ANALIZADOR DE LECHADA # 13
39
39BLENDER # 14
40
BLENDER # 15
40
REOLOGÍA # 16
48
VALORES n’ ADIMENSIONAL # 17
49
REOLOGÍA TIEMPO VS. PERDIDA DE FILTRADO # 18-19
50
PLANTA DE CEMENTO # 20
51
BULA CEMENT # 21
52
EFECTO DEL CONTROL DEL FILTRADO # 22
56
REÓMETRO # 23
57
EQUIPO DE CÉMENTACIÓN EN LOCACIÓN # 24
62
ÍNDICE DE TABLAS
Pág. DATOS DEL POZO # 1
41
MATERIALES # 2
44
PESO EN LA PRUEBA DE LABORATORIO #3
45
REPORTE DE LABORATORIO # 4
46
GEOLOGÍA DE LA LECHADA # 5
48
BOMBEO JET # 6
67
BOMBEO JET # 7
68
COSTOS DE MATERIALES Y SERVICIOS # 8
69
RESUMEN El pozo Laguna X ha estado produciendo volumen superiores de agua, registrados en la mediciones del BSW diario. Se considera que el incremento de agua es producto de canalizaciones que existen en los limites de los sellos de zonas vecinas hacia la formación productora, esta aseveración se ha comprobado luego del análisis del registro de cementación CBL. Otro factor muy importante que se ha tomado en cuenta es el de la salinidad medida al agua de la formación, que de acuerdo a los análisis y reportes diarios difieren completamente del dato original de salinidad del fluido del pozo. Se ha considerado que realizando una cementación remedial se podrá corregir la mala cementación de la zona detectada sellara el flujo de fluido de las zonas vecinas y consecuentemente no habrá un incremento drástico de agua. Cuando la lechada de cemento es forzada contra una formación permeable, las partículas sólidas son filtradas por la formación y entra a la misma formación la fase líquida. Una operación de cementación remedial es exitosa, cuando toda la lechada de cemento ingresa al espacio que queda entre el casing y la formación, formando en el mencionado lugar una costra de cemento En el desarrollo del presente trabajo, se va explicando las diferentes técnicas disponibles para ejecutar los trabajos correctivos, los cálculos de volúmenes y lo mas importante la reología que es determinante para conseguir una buena lechada de cemento. Finalmente, se presenta la secuencia operativa de la evaluación del pozo mediante bombeo jet aplicado para limpiar el pozo y luego para determinar las características del fluido de la formación y verificar si la cementación correctiva fue un éxito, que para el caso de este trabajo si lo fue.
SUMMARY The well Lagoon X has been producing superior volume of water, registered by measurements of the daily BSW. It is considered that the increment of water is product of canalizations that exist with the neighbouring areas toward the formation producer. This asseveration has been proven after the analysis of the cementation registration CBL. Another very important factor that has taken into account is that of the salinity measured to the water of the formation that according to the analyses and daily reports differ completely of the original fact of salinity of the fluid of the well. The engineering department has considered that carrying out a remedial cementation one will be able to correct the bad cementation of the detected area. The squeeze will seal the flow of fluid of the neighbouring areas and consequently there won't be a drastic increment of water. When the cement slurry is forced against a permeable formation, the solid particles are filtered by the formation and the liquid phase enters to the same formation. An operation of remedial cementation is successful, when the whole cement slurry enters to the space that is between the casing and the formation, forming in the mentioned place a cement scab In the development of the present work, we explain the different techniques available to execute the corrective works, the calculations of volumes and him but important the reology that is decisive to get a good cement slurry. Finally, the operative sequence of the evaluation of the well is presented by means of pumping jet applied to clean the well and then to determine the characteristics of the fluid of the formation and to verify if squeeze was a success.
EQUIPO PARA CEMENTACIÓN DE POZOS PETROLEROS
CAPITULO I 1 TEMA La importancia de la Reología en la Cementación Remedial del Pozo Laguna X. 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 OBJETIVO GENERAL Aplicación de la Reología en las operaciones de Cementación Remedial. 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Indicar las propiedades de flujo de un fluido. Evaluar las mezclas y determinar la bombeabilidad de una lechada de cemento. Explicar el comportamiento de la viscosidad como función de la velocidad de corte. 2.1 JUSTIFICACIÓN De confirmar el requerimiento de realizar una cementación correctiva, el primer paso es obtener la información necesaria del diseño de la lechada de cemento, luego definir el tipo de operación a ejecutar. La tecnología corriente disponible para probar la calidad de la ejecución de una cementación es sofisticada, sin embargo hay un campo muy grande todavía para mejorar. Consecuentemente, la mayoría de compañías y muchos fabricantes de equipos para la cementación están comprometidos en mejorar y optimizar las técnicas o inventar nuevos procedimientos y equipos para simular las condiciones de pozo más adecuadas. Un entendimiento de la reología de la lechada de cemento es importante para el diseño y evaluación de cualquier cementación.
Una adecuada
caracterización de la lechada de cemento, permite evaluar la bombeabilidad, 2
determinar las relaciones de presión versus profundidad en el proceso de ubicación, predicciones de perfiles de temperatura cuando se esta depositando el cemento en el hueco. La reología tiene un comportamiento muy complejo y depende de diferentes factores que serán explicados para una buena comprensión.
1.3 IDEA A DEFENDER Explicar las técnicas de forzamiento en una cementación correctiva. Exponer los beneficios que conllevan las operaciones remediales cuando se consigue en el laboratorio una buena Reología de la lechada de cemento. Demostrar que se logro un buen sello en la zona forzada mediante pruebas de evaluación con bombeo jet y que se bloquea las zonas que generan agua, reduciendo así considerablemente la producción de la misma hacia el pozo.
1.4 MARCO DE REFERENCIA 1.5 MARCO TEÓRICO La cementación correctiva es una operación muy común, numerosos trabajos de este tipo son realizados continuamente en los pozos petroleros. “La cementación correctiva o remedial es definida como el proceso de forzar la lechada de cemento, bajo presión, a través de huecos o ranuras en el casing y espacio anular. Cuando la lechada es forzada contra una formación permeable, las partículas sólidas son filtradas por la formación y entra a la misma formación la fase líquida. Una operación de cementación remedial es exitosa, cuando toda la lechada de cemento ingresa al espacio que queda entre el casing y la formación, formando en el mencionado lugar una costra de cemento”. 1 1
Schlumberger. Dowell .-Nelson Well Cementing Manual. 1999
3
Las operaciones de cementación
tienen muchas aplicaciones durante las
operaciones de perforación y completación de pozos. Las aplicaciones más comunes son las siguientes : Eliminar el ingreso de agua de otros sectores hacia la zona productora Reparar roturas de casings corroídas. Sellan a las zonas no productivas o repletadas. Sellan zonas de pérdida de circulación.
1.6 MARCO CONCEPTUAL 1.7 Definición de Términos Cemento.- Cal hidráulica que sirve para fabricar una especie de argamasa. El cemento que se usa en las instalaciones petroleras es el corriente, tipo portland y se calcula por sacos de 94 lbs. cada uno, medida que se usa también para las cantidades a granel. “Lechada.- Mezcla de cementos que se bombea
en el pozo y que al
endurecerse o fraguarse se proporciona sustentación a la tubería de revestimiento”. 2 Revestimiento.- Proceso por el que se procede a introducir en el hoyo de perforación, tubería de acero que se atornilla por piezas, (tiene un diámetro inferior al del pozo) y sirve para evitar el desplome de las paredes, permitiendo una buena marcha en la perforación de un pozo. Cuando se requiere anclar firmemente el tubo de revestimiento en la roca o cuando se pretende evacuar gases a aguas se procede a cementar el entubado, inyectando una determinada cantidad de lechada de cemento”.
3
Sarta.- Serie de tubos que se unen para formar la sarta de perforación. Puede ser de revestimiento o de producción. 2
BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
3
PETROECUADOR.- Glosario de la Industria Petrolera. Reedición 2001.
4
“Esfuerzo de Corte ( Shear Stress).- Representa la fuerza por unidad de área ( presión de bombeo o caída de la presión en el flujo) la cual causa que el fluido fluya a una velocidad V1, cuando la V2=0. El esfuerzo de corte es uniforme a través del fluido y pueden ser expresado como libras fuerza por pies cuadrados o dinas por centímetro cuadrado”.4 Velocidad de Corte ( Shear Rate ).- Representa el gradiente de velocidad ( medida de la velocidad relativa entre las dos plaquetas). Esta expresada en segundos recíprocos ( seg-1). Normalmente la Velocidad de corte en la pared (para los fluidos newtonianos) esta dada por eso es tan fácil de calcular y aplicarla. Sin embargo se debe recordar que la verdadera velocidad de corte se puede bajo estimar por arriba de un 20% usando la velocidad de corte de un fluido newtoniano. Viscosidad Aparente.- Es la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte de el fluido, una propiedad que nos da la fuerza necesaria para mover el fluido determinado. Es una medida de la resistencia interna que ofrece el fluido al flujo debido a sus fuerzas interna (friccional y electrostática). Para los fluidos newtonianos donde la relación entre el esfuerzo y velocidad de corte es constante, la viscosidad es absoluta. Para los fluidos no Newtonianos el esfuerzo y la velocidad de corte no es constante y la viscosidad es llamada viscosidad aparente y es valida solo para la velocidad de corte medida . La viscosidad Platica es la pendiente de la porción de línea recta del esfuerzo de corte y la velocidad de corte observada con los fluidos plásticos de Binghan y es constante”.
1.8 MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN 1.8.1 Método Inductivo: Se tomará la información de pozos existentes con problemas semejantes .
4
BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
5
1.8.2 Método Deductivo: Se indicará con información de casos de pozos con situaciones problemáticas similares.
6
CAPITULO II 2.1 DEFINICIÓN DE CEMENTACIÓN REMEDIAL. Una cementación remedial o forzada es básicamente un proceso de filtración donde la lechada es inyectada dentro de la zona ,a través de un juego de perforaciones, rotura de casing o canales detrás del casing y sujetada a una presión diferencial a través de un medio poroso ( la formación). La lechada pierde parte del filtrado , deshidratándose y formando una retorta. La velocidad de formación de la retorta depende de los siguientes factores: –Presión Diferencial –Tiempo –Control de Filtrado. La inyección se puede efectuar bajo o sobre la presión de fractura de la zona dependiendo del tipo de trabajo /caudal de inyección “La técnica de Alta Presión involucra la rotura de la formación y el bombeo de la lechada o el filtrado del cemento en la formación hasta alcanzar en superficie un valor determinado de presión que debe ser mantenida sin retorno. La técnica de Baja Presión, involucra colocar la lechada en el intervalo a tratar y en la aplicación de una presión suficiente para formar un revoque (torta de filtrado) de cemento deshidratado en perforaciones, canales o fracturas que puedan estar abiertas.” 5
2.1.1 EL PORQUE SON NECESARIOS - APLICACIONES La necesidad de realizar una cementación remedial es para corregir fallas de una cementación primaria, que puede generar una canalización, bajo tope de cemento o pobre adherencia del cemento. Los objetivos generales para la realización son:
Sellar punzados indeseables
Corregir un cemento primario defectuoso.
Cementar zonas fracturadas.
Controlar el exceso de agua.
Insuficiente remoción del lodo
5
BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
7
Canalización de lodo
Contaminación de cemento.
Mal diseño de cemento
Sedimentación/ Agua Libre
Deshidratación prematura ( Pobre control de pérdida de filtrado)
Largo periodo de bombeabilidad ( Pobre esfuerzo compresivo)
Migración de gas, etc..
Pérdida de circulación durante la cementación primaria.
Corte de Agua /gas
Forzamiento en zonas no productivas o baja presión de fondo
Falla de casing o liner debido a corrosión/ parte del casing sometida a torsión.
En zonas de-presionadas
2.2 CLASIFICACIÓN DE LAS CEMENTACIONES FORZADAS Los Trabajos de Las Cementaciones Forzadas se pueden clasificar bajo tres principales categorías:
Por tipo de Bombeo
Por Colocación.
Por manera de aplicación.
2.2.1 POR TIPO DE BOMBEO 2.2.1.1
ALTA PRESIÓN
La técnica de Forzamiento a alta presión es usada cuando no es posible inyectar lechada a presiones por debajo de la presión de fractura ,esto sucede principalmente en los casos de canales aislados detrás del casing, microánulos y perforaciones tapadas. La colocación del cemento es lograda, por el rompimiento de la formación y la inyección de la lechada de cemento en la zona. Los volumenes de lechada son generalmente relativamente altos debido a que la creación de fracturas y perforaciones tienen que ser llenadas con la lechada de cemento.
8
Como precaución especial un lavador o un ácido débil deberán ser bombeados enfrente de la lechada para minimizar los caudales requeridos para iniciar la fractura. Altos caudales se necesitan para fracturas largas con impredecible orientación la cual no puede ser controlada.
2.2.1.2
BAJA PRESIÓN
Forzamiento de baja presión es básicamente la inyección de lechada de cemento en la zona de interés a una presión por debajo de la presión de fractura de la formación, esta técnica es principalmente usada para llenar las cavidades de las perforaciones o canales interconectados, es la técnica mas comúnmente usada. El volumen de la lechada es generalmente pequeño debido a que no es necesario la inyección de lechada dentro de la formación. Las precauciones especiales se deben tomar para asegurarse que la formación no es fracturada.
2.2.2 POR COLOCACIÓN 2.2.2.1
CONTINUO
Un forzamiento continuo significa tener que mantener constante el bombeo del volumen de lechada calculado hasta alcanzar la presión final de forzamiento. Si la presión final de forzamiento permanece constante el trabajo es terminado y volver a correr otro trabajo hasta que la presión final es constante. Esta técnica se puede usar para forzamiento de baja y alta presión pero generalmente resulta en grandes volúmenes de lechada que tienen que ser bombeados.
2.2.2.2
INTERMITENTE
La técnica de Forzamiento Intermitente envuelve la aplicación intermitente de presión, a caudales de 0.25 – 0.5 bpm en periodos de 10-20 minutos, hasta que la presión final de forzamiento es obtenida.
9
“El filtrado generalmente es muy alto al inicio pero decrece conforme la retorta crece, relativamente pequeños volúmenes de lechada son usados en Hesitación comparado con la técnica de forzamiento continuo. “ 6 El tiempo de la operación intermitente depende del tipo de formación, puede ser en el rango de 5 minutos en formaciones apretadas a 30 minutos en formaciones blandas. Este tiempo deberá ser considerado para determinar el tiempo bombeable de la lechada a ser bombeada durante el trabajo. Puntos Claves: –A – Agua de mezcla filtrada durante la hesitación. –B – No más filtrado . Lechada Deshidratada. –C – Descarga de presión –D – Presión final es aplicada en.
2.2.2.3
APLICACIÓN CON HERRAMIENTA
La técnica de forzamiento con herramientas envuelve el uso de cualquier tipo de herramienta de fondo de pozo recuperable o movible. “Ejemplos de herramientas recuperables pueden ser: El empacador Positrieve. Empacador Hurricane. Herramientas cortas de forzamiento. Tapón puente recuperable ( RBP). Estas herramientas se pueden recuperar después del trabajo, revestirlas y reusarlas en otro trabajo.”7 Un tubo de cola se puede correr por debajo de los empacadores para facilitar el mejor desplazamiento de la lechada a través de la zona. Ejemplos de Herramientas de fondo molibles son: El Retenedor de Cemento. Tapón puente de Baker modelo K-1. Estas herramientas pueden correr solamente una vez y son molidas para sacarlas después del que cemento ha fraguado. Ellas generalmente se corren con Tubería de Perforación, Tubería de Producción o con cable. 6
BJ Services – Manual de entrenamiento para Operadores, 1998 Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, Manual de entrenamiento, 1996
7
10
2.2.2.3.1 EMPACADOR CON TUBERÍA DE COLA Esta técnica envuelve el uso de un empacador recuperable ( Positrieve, Hurricane, Herramienta corta de Forzamiento, etc.. ), para aislar la parte superior del casing y la cabeza del pozo de la presión de forzamiento. Este método se prefiere cuando la integridad del casing esta en duda ( en
EMPACADUR TUBERÍA DE
CEMENTO
Fig. # 1 Empacador de Tubería de Cola Fuente: Ing. M Corrales pozos viejos ) y solamente cuando es necesario colocar la lechada a través de un intervalo largo , casing rotos o liners con perforaciones por debajo de la zona de tratamiento. El tubo de cola es usado para asegurarse de tener una buena colocación de la lechada a través de la zona y también es indispensable colocar un tapón puente en un liner cuando se efectúa un forzamiento al colgador del liner o perforaciones o roturas en casing previos.
11
2.2.2.3.2 PROCEDIMIENTO
DE
TRABAJO
PARA
UN
TÍPICO
FORZAMIENTO CON EMPACADOR Y TUBO DE COLA. “Aislar cualquier perforación abierta por debajo de la zona de interés. – Correr abajo con el empacador recuperable y la punta de la tubería de cola ( EOT ) a la base de la zona. – Anclar empacador y efectuar Prueba de – Desanclar empacador – Colocar un tapón balanceado a través de la zona. – Levantar el empacador , con el extremo (EOT) por encima de la cima del cemento ( TOC). – Anclar el empacador. – Inyectar la lechada dentro de la zona a la presión final de forzamiento dejando 1 barril de lechada en el casing por encima del tope de la zona. – Desanclar en empacador. – Sacar en inversa el exceso de cemento. – Re anclar el empacador y reaplicar la presión final de forzamiento. – W.O.C ( esperar tiempo de fraguado).”8
2.2.2.3.3 EMPACADOR SIN TUBERÍA DE COLA Esta técnica , otras veces llamada Forzamiento Suicida, envuelve el bombeo continuo y la inyección de la lechada dentro de la zona.
8
BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
12
EMPACADUR CEMENTO
Fig. # 2 Empacador de Tubería de Cola Fuente: Ing. M Corrales Un empacador recuperable ( sin tubería de cola ) se usa para aislar el casing y la cabeza del pozo. Las ventajas de esta técnica son similares a la de usar un empacador con tubería de cola , pero el principal problema es la posibilidad de cementar el empacador en el agujero debido al efecto U -tubing y la posibilidad de un fraguado flash de la lechada. Este método es usado generalmente en intervalos cortos y roturas de tuberías. No es recomendable usarlo para forzar en canales por detrás del casing debido a la posibilidad de comunicación entre las zonas o canales. Una técnica de forzamiento continuo es recomendada cuando se forza con empacador sin tubería de cola. “Procedimiento típico para Forzamiento con empacador sin tubería de cola. – Aislar cualquier perforación abierta por debajo de la zona de interés. – Correr abajo con el empacador a la profundidad de asentamiento. – Anclar el empacador. – Realizar prueba de admisión.
13
–
Abrir el bypass del empacador.
–
Bombear agua enfrente, Lechada de cemento , agua detrás.
– Desplazar hasta que la lechada esta a 1 bls. de altura del final del tubing. –
Cerrar el bypass del Empacador.
– Inyectar la lechada en la zona, “ Hesitarla” si es necesario ( si no incrementa la presión) hasta la presión final de forzamiento. – Abrir el bypass del empacador. – Circular en inversa para limpiar el tubing y el empacador ( 1.5 veces el volumen del tubing). – Reaplicar la presión de forzamiento y esperar tiempo de fragüe, W.O.C”9
2.2.3 POZO CERRADO La Técnica de Forzamiento a Pozo Cerrado, algunas veces nombrada “ Forzamiento del muchacho Pobre”, esta no usa ninguna herramienta de fondo para aislar. Esto significa que todo el casing y cabeza del pozo estará expuesta a la presión final de Forzamiento. Esto no es recomendable para casing viejos.
BOP
50FT CEMENT 10' TAPÓN
Fig. # 3 Forzamiento a pozo cerrado Fuente: Ing. M Corrales
9
Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, Manual de entrenamiento, 1996
14
Cuando hay perforaciones por debajo de la zona, puede ser necesario correr un tapón puente para aislarla de la zona tratada. La técnica de forzamiento
pozo cerrado
es aplicable para pozos poco
profundos y roturas largas en los casing. Un procedimiento típico de trabajo es como sigue: – Correr un drill pipe abierto o tubing a la base de la zona. – Cerrar BOP – Efectuar una prueba de admisión. – Abrir los rams de los BOP – Bombear agua enfrente, lechada de cemento y agua detrás. – Levantar el tubing por encima de la lechada del tapón balanceado. – Cerrar ram de los BOP – Inyectar la lechada a la zona – Aplicar la presión de forzamiento – Abrir los ram de los BOP – Sacar exceso de cemento en reversa – WOC ( esperar tiempo de fraguado )
15
2.3 EQUIPOS 2.3.1 EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
Fig. # 4 Unidad de Cementación Fuente: BJ Services Las unidades móviles de cementación vienen en varios tipos para satisfacer los diferentes requisitos de la industria del petróleo, el mas común es “el camión de cementación con unidades de bombeo ( bombas) gemelas”, las presiones máximas llegan 14.000 lbs. dependiendo del tipo de mezclador, pueden mezclarse y desplacerse hasta 15 Bls de lechada normal por un minuto siempre que haya suficiente cemento y agua disponible. Cada una de las bombas de desplazamiento positivo es impulsada por un motor diesel de 335 hhp; un motor adicional impulsa el chasis . La fuerza es transmitida por un convertidor de torsión o transmisión .
16
El equipo adicional es un tanque de 20 lbs. . para la mezcla, el sistema de circulación PSM ( Presition Slurry Mixer), la tubería de alta presión y el equipo electrónico de monitoreo y registros. Estas unidades móviles de bombeo son las de mas rendimiento, disponibles en el campo y se diseñan para satisfacer las necesidades de cementación y bombeo requeridas en las zonas de alta presión. La unidad de mezcla es parte esencial del equipo de bombeo, es mezclar continuamente las composiciones secas de cemento con el fluido de acarreo. Al lograr esto, el resultado es una lechada de cemento con propiedades predecibles que se proporcionan a la velocidad deseada. “El sistema normal de mezcla a chorro, hidráulico de alta presión a revolucionado el tratamiento de cementación de pozos petrolíferos. Consiste de una tolva en forma de embudo, un tazón mezclador, tubo de descarga, sumidero y líneas de abastecimiento de agua.” 10 La unidad funciona por medio de una corriente de agua forzada por la tobera, a trabes del tazón a una línea de descarga, luego dentro del sumidero donde las bombas de cementación toman la lechada de cemento. La mayoría de las compañías que prestan servicios
fabrican el equipo
necesario para los trabajos a realizarse en el pozo. Estos equipos de Reacondicionamiento como son los de cementación y herramientas especiales son manejados por personal capacitado, siempre con la supervisión por gente con mucha experiencia en el campo de la cementación Y, todo esto se respalda por la organización mas completa en la industria.
2.3.1.1
APLICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
Puede usarse de varias maneras como:
En la cementación de sartas de revestimientos superficiales, intermedias y de producción.
Para la cementación forzada.
En el taponamiento con cemento para evitar el agua en el fondo del pozo y para operaciones de desvío.
10
BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
17
En el taponamiento de fracturas naturales, cavidades, fugas y
formaciones absorbentes que causan perdida de circulación.
En tareas de bombeo a presión para:
Pruebas de tubería de revestimiento, conexiones y tubería en general.
Matar pozos descontrolados.
Establecer la circulación alrededor de la tubería de revestimiento o tubería de perforación atascada.
Ubicar las fugas en las tuberías de revestimiento rajadas.
Apagar incendios de campos petroleros.
Circular petróleo caliente.
Mezcla de materiales de fluidos de perforación con los aditivos del cemento.
La cementación de fugas de la teoría del revestimiento.
La consolidación de formaciones de arena floja.
Estimulación Química.
Limpieza industrial.
Fracturamiento de formaciones.
Aplicación del cemento para consolidación.
El equipo de cementación esta diseñado y construido para funcionar y prestar servicio en condiciones de campo cubriendo excesos de altura, temperatura y humedad. El equipo es evaluado técnicamente, seleccionado y ensamblado en unidades de varios tipos que se requiere para las difíciles condiciones encontradas en los campos petroleros. Además, cada unidad se prueba antes de entregarla al campo.
18
2.3.2 BATCH – MIXER (MEZCLADOR)
Fig. # 5 Fuente: Dowell-Schlumberger Ha sido desarrollado para superar los problemas acerca de exactitud y precisión de la densidad y el volumen de los sistemas convencionales de mezcla “Las características son: – Tiene un Control de la densidad de + 0.1 ppg – Producen un Caudal de Mezcla 2-9 BPM – Sus Beneficios: – No se necesitan o requieren tanques de mezcla – Tienen mucha Flexibilidad de mezcla de sus materiales. – Cubre todos los sistemas de cemento – Mediante este mezclador se obtiene unas lechadas mejor mezcladas – Es de muy fácil de operación”.11
11
Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, Manual de entrenamiento, 1996
19
2.3.3 MONITORES ELECTRÓNICOS
Fig. # 6 Monitor de Unidad de Cementación Fuente: Dowell-Schlumberger Toda operación de cementación es monitoreada y controlada por equipos electrónicos que sirven para visualizar el tiempo real la secuencia operativa de una operación de cementación. “Los monitores están conectados a las bombas de las unidades de bombeo, mediante magnetic pick ups, como también a consolas de control que están ubicadas así: una en la caseta del jefe del pozo, y otra para el Ing. de cementación de las compañías de servicios, y son quienes visualizan los parámetros del programa de cementación que se esta ejecutando” 12
2.3.4 HERRAMIENTAS PARA UNA CEMENTACIÓN FORZADA Existen diversas herramientas para las operaciones de cementaciones forzadas, las funciones principales de estas herramientas en el subsuelo es para colocar le lechada de cemento de una manera eficiente.
12
Dowell-Schlumberger- Manual de Equipos y herramientas, Manual de entrenamiento, 1996
20
Las herramientas usadas en los trabajos correctivos, son utilizados en el interior del pozo para lograr la colocación selectiva de la lechada de cemento durante la realización un squeeze. Las herramientas se utilizan generalmente para aislar áreas de revestimiento y que son colocadas mecánica o hidráulicamente.
2.3.4.1
TAPÓN PUENTE RECUPERABLE – RBP-
( RETRIEVABLE BRIDGE PLUG) “En este caso se utiliza herramientas por encima y por debajo de la zona para aislar de las presiones de trabajo las demás zonas. El packer o tapón puente recuperable (RBP) se corren en la tubería al mismo tiempo junto con otros packers. Cuando se llega a la profundidad de trabajo, debajo de la zona de trabajo se fija se fija el RBP y es soltado de la tubería. El packer es levantado hacia arriba y colocado sobre la zona de interés. Los tapones puente son utilizados para aislar el revestimiento debajo de la zona a ser tratada. Actúa como barrera sólida para prevenir el flujo y resistir la presión de encima y debajo. El tapón es colocado a la profundidad deseada y luego es liberado de la tubería de trabajo permitiendo que se realice la remediación encima del tapón. Los RBP pueden ser fijados y soltados cuantas veces sea necesario. A menudo son corridos en tandem con un packer recuperable de agarre por compresión”13
2.3.4.1.1 OPERACIÓN DE LA HERRAMIENTA Cuando la herramienta de encuentra en la posición de bajada, la válvula ecualizadora se encuentra abierta, permitiendo la comunicación detrás de los elementos de la herramienta. Esto permite velocidades rápidas de bajada de la herramienta (running in). Las cuñas colocadas por compresión sostienen la presión diferencial entre arriba y debajo de la herramienta cuando es colocada. Los elementos del
13
BJ Services- Robinsón Narváez, Gerente de Operaciones, 2004
21
packer cuando son colocados, también ejercen una fuerza que mantiene el recipiente (bowl) de cuñas debajo de las cuñas. Esto mantiene el RBP en la posición de colocación bajo una carga de tensión (para probar la herramienta) El RBP tiene un solo conjunto de cuñas y no esta diseñado para bombear a través de él cuando esta colocado. “Como el RBP esta colocado y se deja en su sitio, un ensamble de herramienta que pesca /cuello de pesca se requiere para colocación y retiro de la herramienta mientras se encuentra en el pozo. El RBP se fija moviendo hacia abajo lentamente y luego haciendo cuatro o cinco giros hacia la derecha, esto desatornilla las roscas gruesas del eje de asentamiento a través de la tuerca dizzy. El setting mandrel ahora puede deslizarse a través de la tuerca dizzy y permitir que las cuñas muerdan las paredes del revestimiento. Cuando la herramienta comienza a tomar peso y las cuñas a morder el revestimiento, no se requieren más giros a la derecha. Mas peso aplicado colocara las cuñas completamente y expandirá los elementos. Para librar la tubería de la herramienta se debe aplicar un torque a al izquierda (1/4 de giro) y luego levantar la tubería. Esto cierra la válvula ecualizadora y suelta la herramienta del cuello de persa del RBP. Para retirar la herramienta, la herramienta de pesca debe agarrar el cuello de pesca y abrir la válvula ecualizadora. Levantando el RBP y girando a la derecha 10 o 15 giros completos, el RBP queda librado y asegurado.”14
14
BJ Services- Robinsón Narváez, Gerente de Operaciones, 2004
22
2.3.4.2
RETENEDOR DE CEMENTO
Se utiliza cuando la herramienta se debe colocar cerca de la zona de interés y hay la posibilidad de cementar la herramienta dentro del pozo, también si debe ser colocada entre perforaciones o si la cantidad de cemento que se va ha utilizar en el squeeze se desconoce.
Fig. # 7 Retenedor de cemento Fuente: Dowell-Schlumberger El retenedor de cemento o packer perforable puede ser colocado por cable, sarta de perforación o tubería. Su diseño es compacto para minimizar el tiempo de perforación. Como es perforable, se puede trabajar sin temor de que la herramienta quede atrapada y también es posible dejar presurizada la zona donde se realice el trabajo, con esto se elimina los problemas de retorno de flujo. Para colocar el retenedor, se levanta dos pies sobre la profundidad. Esto suelta los resortes o cojines de fricción del mandril de colocación. La herramienta debe ser girada entonces diez veces a la derecha y luego descendida a la profundidad de colocación. Esto suelta las cuñas superiores. Tensión sobre la herramienta coloca entonces las cuñas superiores, comprime los elementos y coloca las cuñas inferiores
2.3.4.3
TAPÓN RECUPERABLE RBP. ( RETRIVABLE BRIDGE PLUG)
“USOS.- Puede bajarse al pozo solo o con packer FFC, Full Bore, RTVC, o similares. Sus aplicaciones en pruebas, reacondicionamientos de zonas como: 23
Tratamientos, ensayos fracturas, cementos forzados entre otros, hacen de el una herramienta confiable y no compleja para su manejo desde superficie.” 15 REGLAS GENERALES: 16 1 .- Analizar las condiciones de pozo y tipo de trabajo a realizarse. 2 .- La herramienta debe estar armada de acuerdo al diámetro y peso del casing. 3 .– Si se realizan disparos en zonas por encima del tapón los residuos pueden perjudicar a la herramienta el momento de realizar su enganche, por tanto es aconsejable circular el pozo aunque por un corto periodo de tiempo, con el fin de limpiar la herramienta de cualquier residuo que se hubiese depositado en la parte superior de la misma. 4 .– Tratar en lo posible que el tapón nunca tope el fondo del pozo, pues eso perjudicaría en algunos casos al momento de enganchar, ya sea por acumulamiento de residuos o por daños en su estructura. 5 .– Al realizarse operaciones de fractura o cementación es indispensable que la herramienta se encuentre lejos de los punzados, colocando sobre el 30 ft de colchón de arena con el fin de evitar cualquier tipo de contacto con los fluidos en operación, ello podría ocasionar la pesca de la herramienta imposible quizá de recuperar. No olvidar circular el pozo luego de la operación para limpiar la herramienta y proceder a enganchar. 6 .- Antes de empezar a correr la herramienta, fijarse que el pozo se encuentre lleno de fluido.
2.3.4.3.1 PARA BAJAR LA HERRAMIENTA: 1 .- Enroscar y apretar el pescante debajo del packer cuando se baje con este, hacerlo con llaves de tubo y debajo de la mesa rotatoria. En caso de bajarse solo, el pescante puede ser apretado directamente al tubing con la llave de la mesa rotatoria. 15
BJ Services- Robinson Narváez, Gerente de Operaciones, 2004 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
16
24
2 .- Levantar packer, pescador (tubing y pescador) con los elevadores y ayudados con el winche donde engancharemos al tapón, haremos que la cabeza penetre en el pescante, hasta quedar enganchado, soltaremos el winche del tapón y tendremos enganchado pescante y tapón verificar una o dos veces más si este engancha y libera sin dificultad alguna. No apoyar el tapón sobre la mesa rotatoria para enganchar, puesto que cualquier falla del operador de la maquina o falla del elevador hará que todo ese peso se descargue sobre el tapón perjudicándolo u ocasionando la torcedura o doblamiento en la mayoría de los casos del control bar. 3 .- Una vez colgada la sarta, chequear todos sus mecanismos. 4 .- Tomar en cuenta que el pozo este lleno de fluido antes de empezar a bajar, hacerlo despacio hasta que la herramienta tope el nivel de fluido. Por seguridad hacer amarrar los cachos del elevador puesto que en la mayoría de los casos por falta de peso o por falta de fluido, la herramienta tiende a atrancarse y es necesario ayudarse con los elevadores en forma leve hasta que su bajada se normaliza.
2.3.4.3.2 PARA LIBRAR EL TAPÓN: 1 .- El tapón se fija por presión diferencial y mecánicamente. 2 .- Existen dos maneras: 2.1 .- Llegando a la profundidad deseada, subimos la tubería de 4 a 5 ft girando a la IZQUIERDA de una a dos vueltas y un cuarto, manteniendo siempre el torque bajamos hasta que este tome peso (2000 a 4000 lbs.) en ningún caso superar las 10000 lbs. Manteniendo el torque subimos la tubería para librar el tapón 4 a 5 ft, desconectamos las llaves y hacemos el mismo trabajo mas arriba con el fin de probar si este esta desenganchado caso contrario repetiremos la operación. 2.2 .- Bajamos el tubing 5 ft levantamos lentamente 2 ft y luego giramos a la IZQUIERDA de un cuarto a dos vueltas, manteniendo el torque continuamos levantando hasta llegar a la profundidad correcta, bajamos nuevamente y el
25
tapón tomara peso (3000 a 4000 lbs.) manteniendo este torque subiremos 5 ft, liberaremos llaves y haremos el mismo procedimiento que el método 2.1 . Si bajamos con packer, fijaremos el mismo y haremos prueba de presión en zona ciega.
2.3.4.3.3 RECUPERACIÓN DE LA HERRAMIENTA: 1 .- Usaremos el pescador apropiado. 2 .- Hacer circular el pozo por 10 a 20 min. Para limpiar las impurezas que se pueden haber colocado sobre el tapón. 3 .- Se baja lenta y cuidadosamente hasta topar el tapón, en ningún caso superar las 10000 lbs de peso. 4 .- Se levanta el tubing 1 ft y se espera 5 min. para igualar las presiones casing tubing. 5 .- Se subirá entonces lentamente la tubería 10 ft. mas y volveremos a bajar, si el momento de pasar la marca donde señalamos su fijación este no agarra peso, tendremos entonces enganchado de lo contrario volveremos a toparlo en el mismo sitio o quizá un poco mas abajo y aremos el mismo proceso. 6 .- Enganchado el tapón mientras sacamos tubería tener cuidado de no hacer girar la tubería a la izquierda ni hacer bajar mucho la tubería en el momento de poner las cuñas ello puede ocasionar la perdida del tapón. 2.3.4.3.3.1
FORMA COMO TRABAJAN SUS PARTES AL BAJAR LA HERRAMIENTA.
Mientras la herramienta es bajada al pozo o sacada de el las dos válvulas van abiertas mediante la acción de fuerzas mecánicas aplicadas a través de la cabeza de control o hidráulica por el pasaje de fluido. 2.3.4.3.3.2
FORMA COMO TRABAJAN SUS PARTES AL FIJAR LA HERRAMIENTA.
Cuando llega a la profundidad deseada y es librado del pescador ambas válvulas quedan cerradas en posición vertical, debido a eso y por el diseño de sus copas la herramienta queda en el sitio donde se la dejo. Cualquier diferencial de presión entre su parte superior e inferior origina fuerzas que 26
actúan sobre la superficie de las gomas provocando un movimiento relativo entre estas y el cuerpo del tapón. Este movimiento hacen que las mordazas se desplacen sobre el cuerpo cónico y se fijen en el casing. Si la presión es mayor en la parte superior del tapón, las fuerzas originadas por la diferencial de presión actúan sobre la parte superior de la goma y el desplazamiento hará que se fijen las mordazas inferiores al casing y viceversa. Mientras mayor sea la diferencial de presión hará que las gomas empaqueten mejor y las mordazas se fijen con mayor fuerza al casing. 2.3.4.3.3.3
FORMA EN QUE ACTÚAN SUS PARTES AL LIBRAR EL TAPÓN.
Para librar el tapón si la presión es mayor desde el fondo del pozo que actúa sobre la parte inferior del tapón, se dará peso a la herramienta para que se abra la válvula inferior y se puedan igualar las presiones, si es lo contrario se levantara el tubing y se abrirá la válvula superior. Si se desconoce de donde proviene y actúa la diferencial de presión se dará peso a la herramienta y se realiza el proceso de enganche cuidando de no pasar las 10000 las de peso.
2.3.4.4
PACKER RETRIEVAMATIC.- EMPACADURA RECUPERABLE PARA PRUEBAS, TRATAMIENTOS Y CÉMENTACIÓN FORZADA – RTVC
USOS.- Por ser una herramienta que soporta condiciones severas de pozo se la usa casi en todo tipo de tratamientos y cementaciones forzadas de reacondicionamiento.
2.3.4.4.1 REGLAS GENERALES:17 1 .- Analizar las condiciones de pozo y tipo de trabajo a realizarse. 2 .- La herramienta debe estar armada de acuerdo al diámetro y peso del casing. 3 .- Puede ser usado con cualquier tipo de tapón recuperable convencional.
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BJ Services- Robinson Narváez, Gerente de Operaciones, 2004
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2.3.4.4.2 PARA BAJAR LA HERRAMIENTA. 1 .- Enroscar y apretar la herramienta con el tubing usando la llave de la mesa rotatoria. 2 .- Cuando la herramienta esta colgada del tubing verificar sus partes el sistema de mordazas mecánicas deben bajar en posición de candado y verificar una o dos veces mas este mecanismo antes de bajar al pozo. 3 .- Percatarse de que el pozo este lleno de fluido.
2.3.4.4.3 PARA FIJAR LA HERRAMIENTA: 1 .- Llegando a la profundidad de fijación subimos el tubing de 4 a 5 ft giramos de una a dos vueltas a la derecha y bajamos a poner peso (6000 a 8000 lbs.) de esta manera la herramienta quedara fijada hacerlo lentamente una vez que la herramienta empezó a tomar peso desconectamos las llaves y por ningún motivo hacer girar con la llave de la mesa.
2.3.4.4.4 PARA LIBRAR LA HERRAMIENTA: Levantamos la tubería hasta librar el peso colocado sobre ella tensionando 1000 lbs esperamos 5 min. para ecualizar presiones giramos a la izquierda de una a dos vueltas con el propósito de colocar candado a las mordazas mecánicas y sacaremos tubería. Puesto que al colocar las cuñas hará que el packer se fije nuevamente.
2.3.4.4.5 PARA ABRIR BY PASS: Es necesario librar el packer es decir quitarle el peso colocado sobre el, con el fin de que el espacio que se encuentra entre las gomas y el casing sea mayor y fluido que pasa por ese sector hará menos fricción sobre ellas evitando cortarlas o dañarlas.
2.3.4.4.6 FORMA
COMO
ACTÚAN
SUS
PARTES
AL
FIJAR
LA
HERRAMIENTA “Llegando a la profundidad de fijación al girar a la derecha el sistema de mordazas mecánicas inferiores se desconectará de la posición de candado 28
ayudado por el bloque de fricción (drag block) el mismo que está diseñado para asegurar una correcta fricción entre el y el casing, puesto que su sistema de resortes dará la expansión necesaria para su fijación y durante todo el tiempo que la herramienta permanezca en el pozo. Al empezar a bajar el tubing este sistema de mordazas mecánicas se fijaran en el casing el peso que colocamos sobre la herramienta hará actuar al sistema hidráulico superior haciendo que los pistones se ajusten al casing y empaqueten las gomas este peso hará además que el sistema de mordazas mecánicas se agarren mas al casing asegurando su fijación. El sistema de sello (unloader seal) se asentaran sobre el labio del seal compresor evitando así que el fluido pase al espacio anular provocando comunicación de fluido casing tubing. De esta manera el packer quedará fijado y empaquetado.”18
2.3.4.4.7 AL LIBRAR LA HERRAMIENTA. “Al quitar el peso sobre la herramienta es decir al levantar el tubing el sistema de sello superior (unloader seal), volverá a su posición original esto hará que el sistema hidráulico superior trabaje haciendo que los pistones se retraigan a su posición normal, al igual que las empaquetaduras se ecualizaran presiones y la herramienta quedara libre puesto que al levantar el tubing el sistema mecánico de mordazas bajarán a su posición, procedemos entonces a girar el tubing hacia la izquierda con esto lograremos colocar candado nuevamente al sistema y de esta manera evitaremos que el packer se fije nuevamente cuando se baje tubería para enganchar el tapón si se trabaja con este o se fije simplemente al momento de poner cuñas cuando se saque tubería”.
18
BJ Services- Robinsón Narváez, Gerente de Operaciones, 2004 BJ SERVICES.- Manual de Cementación.- 1998
19
29
19
Fig. # 8 Retrievamatic RTVC Fuente: Baker Manual 2.3.4.5
CIBP (CASING IRRETRIEVABLE BRIDGE PLUG).
Es un retenedor de cemento que puede servir como tapón mientras no sea perturbado con el stinger, se lo usa como retenedor para la operación temporal de cementación forzada y luego es perforado, un tapón puente propiamente dicho, a más de diferir en su mecanismo con el retenedor tiene el propósito de aislar un intervalo inferior indeseable, generalmente productor de agua, aunque puede ser colocado en el pozo eternamente, en un determinado momento puede ser perforado con propósitos de hacer reacondicionamientos
en
zonas
inferiores.
“Son tapones que pueden ser asentados mecánicamente con la tubería o
30
eléctricamente mediante cable. herramientas con las que se esta trabajando, posteriormente tensionar la tubería para liberar RBP. Para recuperar el RBP bajar con tubería hasta toparlo, girar hacia la derecha dando peso a la. tubería ± 5.OOO a 6.OOO libras para que se enganche el pezcante, tensionar hasta recuperar el peso origi nal, a proximadam ente en un minuto igualar presiones y luego sacar la tubería.” 20
2.3.4.6
SETTING TOOL
Es una herramienta de funcionamiento mecánico, que permite asentar mecánicamente un retenedor de cemento o un tapón puente, maniobrando la tubería en la superficie con rotación, tensión y aplicación de peso, de acuerdo a las características de marca de la herramienta utilizada, hasta lograr que se asiente la profundidad deseada, siempre baja acoplado inferiormente por el stinger y este último introducido en la herramienta que se quiere asentar, y superiormente se acopla con una unidad de control o centralizador. Los accesorios propios del Settinq Tool, los acoples con otras herramientas de apoyo, así como la. eficiencia y maniobras varían de acuerdo a las especificaciones de cada compañía que pueden proporcionar estas herramientas y servicios. Dentro de estas herramientas se distinguen el Setting Tool mecánico y el Setting Tool LTD
El
DRILL.
El Settinq tool mecánico es usado para asentar un retenedor de cemento o un tapón puente debajo de una empacadura. recuperable. El Settinq tool mecánico tiene
un pasadizo abierto para
cementación
forzada,
tratamientos o cañoneo, abajo o sobre el retenedor de cemento después que este a sido asentado. Este permite flexibilidad en el tratamiento de zonas múltiple E-s. El Setting tool LTD es usado para asentar un retenedor de cemento con tubería de producción o tubería, de perforación, permite que la tubería se llene con el fluido del pozo cuando el retenedor está bajando. El retenedor
20
BAKER OIL TOOLS.- Sales Manual,1987
31
de cemento es asentado con una combinación de rotación y tensión de la tubería. Normalmente cuando se usa para asentar un retenedor de cemento EZ DRILL SV, este Setting tool permite probar la tubería. con presión antes de realizar un trabajo de cementación forzada. Después de que el retenedor se cemento es asentado, el stinqer del Setting Tool abre y cierra la camisa desli zante del retenedor.
2.3.4.7
STINGER
Fig. # 9 Stinger Fuente: Dowell-Schlumberger Se introduce dentro de un retenedor de cemento cuando este último ya ha sido colocado a profundidad mediante cable o se lo introduce en el retenedor de cemento en superficie para bajarlos en conjunto y asentar a la profund idad requerida. Cuando se lo utiliza en un retenedor previamente asentado con cable baja desprovisto del mecanismo mecánico que caracteriza al Setting tool y únicamente baja acoplado con un centralizador que hacen más fácil su 32
entrada en el retenedor y ejecutar la operación de cementación. Para, este caso el Setting Tool puede ser convertido en stinger quitándole los accesorios convenientes.. Cuando se lo utiliza con un retenedor que va a. ser asentado mecánicamente, se lo baja introduciendo en el retenedor y necesariamente requiere del mecanismo del Setting Tool que le permita fijarse a. la profundidad requerida. “El
Stinger
Baker
puede ser retirado
del
retenedor
con
aproximadamente 10.0OO libras de tensión o también mediante la rotación d e 10 v u e l t a s a l a d e r e c h a.
Puede decirse que el Stinger es parte de un Setting Tool desprovisto de los accesorios que le permiten el accionar mecánico mediante el cual por las maniobras de la tubería puede asentar un retenedor de cemento o un tapón en el pozo.”21
21
BAKER TOOLS.- Sales manual, 1997
33
34
CAPITULO III 3.3 PROGRAMA PARA LA OPERACIÓN
DE LA CEMENTACION
CORRECTIVA O SQUEEZE 3.1.2 EL REGISTRO CBL Evaluación previa al trabajo correctivo. Interpretando los resultados del registro CBL de adherencia del cemento, el tramo que se tiene de la zona de interés, conseguimos los siguientes valores. “Desde los 9660 hasta los 9709 pies, la herramienta interpreta valores de adherencia de entre 25 mV. y 50 mV. En promedio, los valores están en los 30 mV. Esta interpretación determina una adherencia pobre de cemento.” 22 Del análisis del registro queda demostrado que necesario realizar la corrección de la zona no bien cementada para evitar que haya comunicación de agua a la zona productora.
22
BJ Services- Ing. Joffre Segura, Gerente de Ventas, 2004
35
Fig. # 11 Copia de registro CBL Fuente: Doc.de Schlumberger
36
3.4 COORDINACIÓN DE LAS OPERACIONES Varios departamentos ejecutan acciones y coordinan la perforación de un pozo; sin embargo, la operación en si, es ejecutada por el Departamento de Perforación. Este departamento departamento solicita a la compañía compañía contratista, un programa preliminar para la cementación remedial La compañía de servicios en un tiempo prudencial presenta su programa que es eminentemente técnico. La compañía de servicios usualmente en su programa hace varias recomendaciones. recomendaciones. Finalmente, la compañía de servicios adjunta los reportes de laboratorio, el diagrama del pozo y el programa de simulación con los volúmenes a utilizar.
3.2 PROGRAMA DE DISEÑO DE LA LECHADA El diseño es realizado con la ayuda del programas computarizados, propios de cada compañía de servicios, los cuales ayudan a simular las condiciones reales permitiéndonos optimizar optimizar la operación operación usando la ingeniería disponible. A medida que la información de campo es disponible, los diseños son actualizados. En esta última, se ingresaron datos reales de reologías de fluidos, profundidades y geometría geometría de la tubería de revestimiento del pozo. pozo.
4.2.1 PROGRAMACIÓN PARA CEMENTACIÓN REMEDIAL Programa para cementación remedial en el pozo Laguna X Objetivo: - Cementar por forzamiento los disparos a realizarse 9814 - 9816 ft para corregir la cementación primaria. - Bombear Lechada en los disparos donde se tenga baja admisión para lograr mayor penetración de lechada. 37
4.2.2 LA PRUEBA DE INYECTIBIDAD “Antes de ubicar la lechada de cemento en las perforaciones se realiza una prueba de inyectibidad, para determinar la capacidad de admisión de los punzados. Una vez realizada esta operación se puede visualizar los casos siguientes: 1. Ratas de inyección bajas a muy bajas, menores a 0.5 bpm, la solución recomendada es realizar una limpieza a los punzados con ácidos clorhídrico. 2. Rata de inyección media, entre 0.5 y 1 bpm, se recomienda lechada de cemento convencional con un muy buen control de filtrado. 3. Alta rata de inyección, mayor a 1 bpm, se recomienda lechada convencional con un buen control de filtrado. La presión máxima a aplicar durante las pruebas de inyección y tratamiento con lechada dependerán de las características de la formación (gradiente de fractura), para el presente caso se trabajará con una presión máxima permisible en superficie de 3500 psi.” 23 Recomendaciones generales: El tapón será asentado a una profundidad de 9810 ft para evitar la contaminación de la lechada cuando esta llegue a la altura de los punzados. La caída libre del cemento (efecto tubo en “U”) debida a la diferencia hidrostática entre el anular y el tubing será controlada aplicando presión en el anular, esto nos permite tener el control del volumen de desplazamiento mientras el cemento viaja a través de la tubería. Es recomendable utilizar lavador químico para la prueba de inyectividad y como pre flujo adelante de la lechada para mejorar la admisión en las perforaciones y asegurar una buena limpieza de la formación y mejor adherencia del cemento.
23
Tree Oil- Ing. Marco Corrales, Gerente de Operaciones, 2004
38
Al momento de inyectar la lechada a la formación es recomendable hacerlo al más bajo caudal posible (revisar tiempo de bombeabilidad) para lograr una homogénea penetración del cemento en las perforaciones e incrementar el tiempo de formación de la torta de cemento para maximizar la penetración de la lechada.
4.3
COMPONENTES DE UN LABORATORIO DE CEMENTACIÓN
Fig. # 12 CONSISTÓMETRO
Fig. # 13 ANALIZADOR DE LAS PROPIEDADES DE LA LECHADA DE CEMENTO
39
Fig. # 14 BLENDERS Fuente: Laboratorio de Cementación de BJ
Fig. # 15 BLENDERS Fuente: Laboratorio de Cementación de BJ
40
4.4
DATOS DEL POZO:
Laguna X,
Squeeze
CIA.
Cliente :
Prueba No:
CAMPO:
Laguna
Date:
POZO:
2004-027 Feb-04
Laguna x
Profundidad :
9710 pies
Perforación:
9710 pies
Casing:
de
7 pulg.
Peso del Lodo: Máx. presión squeeze :
3.5 pulg. 3.5 #
4.8 ppg. 4500 psi.
BHST:
198
ºF AT
9710 pies
BHCT:
154 ºF AT
9710 pies
Volumen Max:
15 cu.ft / min.
Volumen de Desplaza. :
4 BPM
Volumen Reversado:
5 BPM
Sacos :
100 sks. Tabla # 1 Fuente: G. Ruiz
4.4.1 CALCULO DE LA MEZCLA BÁSICA DESIGNADA:24 Cemento Tipo “G” +0.5 % FL-19 +0.6 % CD-31
4.4.1.1
CÁLCULOS:
VOLUMEN DE LA MEZCLA # SACOS 133.5 = 24
x 100 x 1.335 cu.ft/sk cu. Ft = 23.8 Bls
Tree Oil- Ing. Marco Corrales, Gerente de Operaciones, 2004
41
9.3 #
CAPACIDAD DE TUBERÍA A 9710 ft. TOTAL
De =
3.5 pulg. @ 9.3 # =
84.5 Bls
84.5 Bls
DESPLAZAMIENTO DE AGUA DE FORMACIÓN Calculo para localizar cabeza de
5 Bls.
la mezcla dentro de squeeze tool Capacidad de la tubería
84.5 Bls
Menos
5.0 Bls
Menos Volumen de Mezcla
23.8 Bls
Menos el Corte de Agua
5.0 Bls _______
DESPLAZAMIENTO CON AGUA DE FORMACIÓN ………….
4.4.1.2
50.7 Bls.
PROGRAMA DE BOMBEO 5 Bls de Agua Fresca
24 Bls de Lechada de Cemento 5 Bls de Agua fresca atrás de la Lechada 51 Bls de agua de formación
TIEMPO MÁXIMO VOLUMEN DE LA LECHADA / CAUDAL MÁXIMO 133.5 ft 3 =
/
15.0 ft 3 /min.
9 minutos
TIEMPO DE DESPLAZAMIENTO
42
Desplazamiento Total / Caudal de Desplazamiento =
55.7 Bls / 4.0 BPM
=
14 minutos.
Desplazamiento Total = Agua Fresca detrás + Desplazamiento de agua de formación.
TIEMPO DE LA CÉMENTACIÓN FORZADA (SQUEESE)25
4.4.1.3 =
35 Minutos
4.4.1.4
TIEMPO DE REVERSAMIENTO
Capacidad del tubing
/
Circulación Inversa
84.5 Bls
/
5.0 BPM
=
17 minutos
4.4.1.5
TIEMPO TOTAL DE MANEJO
Tiempo máximo + Tiempo de Desplazamiento +Tiempo de Forzamiento + Tiempo de circulación Inversa o reversamiento. 9 minutos +
14 minutos + 35 minutos + 17 minutos
Tiempo total de manejo = 75 minutos
TIEMPO MÍNIMO DE ESPERA Tiempo Total de Manejo + Seguridad 75 minutos
25
+ 120 minutos
=
195 minutos o,
=
3 Hrs. 15 minutos
Tree Oil- Ing. Marco Corrales, Gerente de Operaciones, 2004
43
4.4.1.6
CÁLCULOS DE LAS PROPIEDADES DE LA LECHADA
CIA: Operadora
cliente :
Test No:
02
CAMPO:
Laguna
Fecha:
Feb-04
POZO:
Laguna X
La Marca de cemento y Clase: “G " La proporción & Aditivos:
0.37. FL-19
La Densidad deseada:
16.0 lb. / 6al
Gal / Sack deseado:
5.8
MATERIALES Materiales libras
+
ABS. Vol. % Mix Agua
(ft 3 )
0.67. CD-31
Agua
%
(libras)
total
Peso
lechada 1.-Cemento G
110.000
2.- FL-19 3.- CD-31
Total
0.559
44.0
48.400
68.918
0.550
0.000
0.345
0.660
0.000
0.411
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
48.400
69.676
111.210
0.559
Agua
48.400
0.776
30.324
Total Lechada
159.610
1.335
100.000
Materiales
Tabla # 2 Fuente: BJ Services Preparado por: G. Ruiz La Densidad de la lechada =
119.53 lb./ ft 3 ; 16.0 lb./Gal
El Rendimiento de la papilla =
1.335 ft 3 /Sack
Agua = 44.0 %. por Peso de Cemento;
44
5.8 Bal/Sack
1.916 g/cc
Peso por el saco de Cemento =
4.4.1.7
110 lb./sack
PESO EN LA PRUEBA DE LABORATORIO
600 ce = 1.- Cemento G
1,149.39 g 792.27 g
2.- FL-19
3.96 g
3.- CD-31
4.75 g
0
0.00 g
0
0.00 g
0
0.00 g
0
0.00 g
Agua
AGUA DULCE
348.60 g
62.35 lb. / ft 3 7.4806 gal / ft 3 8.34 lb. / Gal
AGUA SALADA
64.00 lb. / ft 3 7.4806 ft 3 Tabla # 3 Fuente: BJ Services Preparado por: G. Ruiz
45
4.4.2 REPORTE DEL LABORATORIO
Reporte No. 15
Operadora
Pozo Laguna X
Cemento Clase “G” La Proporción de Aditivos : 0.5 % FL – 19 + 0.6% CD – 31 Agua: Locación SBHT : 198 º F CBHT : 154 ºF Profundidad Total: 9710 Pies Densidad de la Lechada ( #/gal ) :16.0 Rendimiento de la Lechada( ft 3 / sk de cemento):
1.335
Perdida de Fluido a 100 PSI y 154 ºF a 30 minutos = 34 cm 3 Tiempo de Espaciamiento( 100 BUC) : 3 Horas y 48 Minutos Resistencia a la Compresión a:
24 Horas 2100 PSI Tabla # 4
Fuente: BJ Services Preparado por: G. Ruiz
4.5
REOLOGÍA
Reología es la ciencia que estudia el flujo y deformación de los fluidos. Las propiedades de flujo de un líquido pueden ser definidas por la resistencia a fluir (viscosidad). Se caracteriza por la relación entre el esfuerzo de corte (presión diferencial aplicada) y la velocidad de corte (caudal). Se clasifica de acuerdo al comportamiento de su viscosidad como función de la velocidad de corte ( Newtoniano o no Newtoniano). 26 Aplicaciones en Cementación:
26
Evaluar la mezcla y la bombeabilidad de lechadas Curso, Fundamentos de Cementación, BJ Service, 1997 46
Determinar tasas de desplazamiento apropiados para una remoción de lodo efectiva y colocación de lechada
Estimar presiones de fricción
Calcular los HHP requeridos
Proceso de Pruebas de Lab. SOLICITUD DE PRUEBA DE LABORATORIO DENSIDAD DE LA LECHADA PRUEBA DE AGUA LIBRE
PRUEBA DE PERDIDA DE FLUIDO
REOLOGIA COMPATIBILIDAD DE CEMENTO -ESPACIADOR-LODO
PRUEBADE FUERZA COMPRESIVA
PRUEBA DE TIEMPO DE FRAGUADO INFORME DE LABORATORIO
La Reología de una lechada de un fluido se calcula mediante la correlación del estrés de corte y la tasa de corte. El aparato utilizado es el viscosímetro FANN 35, ya que suministra mediciones reológicas en BCHT (con tal de que la temperatura esté por debajo de los 95 grados C, debido a la evaporación del agua) y la presión atmosférica. Las velocidades de corte son: 300, 200, 100, 60, 30 rpm. La velocidad rotacional de 600 rpm. se omite de la prueba debido al efecto de centrífuga, donde los sólidos se separarán de la lechada.
47
4.5.1 REPORTE DE LABORATORIO DE CEMENTACIÓN
R.P.M. (FANN)
READ
VISCOSIDAD PLÁSTICA: 44 Cp
600
91
PUNTO DE DEFORMACIÓN : 3
300
47
n’ = 0.89846
200
33
k’ = 0.00177
100
18 Tabla # 5 Reología de la lechada Fuente: BJ Services Elaborado por: G. Ruiz
REOLOGIA:
0,5
FL-19
100 80 ) G P 60 P ( d a d i s40 n e D
20 0 0
0,2
0,4
% 44%
CD
De
-
0,6
31
Agua
CEMENTO Densidad
Fig. #
16
Fuente: BJ Services Preparado por: G. Ruiz
48
0,8 "G", =
16
PPG
1
Viscosidad Plastica Punto de fluencia
REOLOGÍA: 0,5% FL-19
1 L A0,8 N O I C0,6 N E M I 0,4 D A 0,2 n '
0 0
0,2
0,4
0,6
%CD - 31
Figura # 17 Valores de n’ adimensional Fuente: BJ Services Elaborado por: G. Ruiz
49
0,8 Valores de 'n Valores de
1
REOLOGIA: 0,5 % FL - 19 0,04 ) 2 ^ t f / n ^ . g e s . b l ( ' K
0,03 Valores de k'
0,02 0,01 0 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
% CD - 31
TIEMPO Vs. FLUID LOSS 45 40 35
) c c30 ( S S25 O L 20 D I U15 L F
10
tiempo/F-loss
5 0 0
5
10
15
20
TIEMPO (min)
Fig. # 18 - 19 Reología: Tiempo Vs. Perdida por Filtrado Fuente: BJ Services
50
25
30
35
4.6
MEZCLA DE CEMENTO A GRANEL Y ADITIVOS
EN LA PLANTA DE CEMENTO27
Fig. # 20 Planta de Cemento Fuente: BJ Services Verificaciones en la planta de cemento: Verifique la calibración del tanque de carga y de la balanza. Verifique los cálculos de peso, el peso y el nombre de cada aditivo que entra al tanque de carga con la composición de diseño. Cuente las bolsas de aditivo para cada mezcla. No permita que se agregue una bolsa incompleta según el diseño. Para asegurar un correcto mezclado, transfiera los materiales entre tanques vacíos por lo menos dos veces antes de cargar los camiones que irán a la locación.
27
Curso, Fundamentos de Cementación, BJ Services, 1997 51
Fig. # 21 Bulk Cement Fuente: BJ Services Tome una muestra de 5 galones del material por cada batch que va al tanque de carga a medida que lo pasa al camión. Identifique cada recipiente de muestreo con un marcador de tinta permanente. Verifique visualmente cada tanque vacío antes de transferir la mezcla para asegurarse de que esté vacío. Haga un ensayo químico o de temperatura del tiempo de espesamiento de cada muestra tomada para verificar la mezcla.
4.6.1 PRE-MEZCLADO DE MATERIALES A GRANEL EN LA LOCACIÓN Se transfiere la mezcla seca para vaciar el tanque del camión y nuevamente al tanque original justo antes del mezclado. Se verifica visualmente los tanques vacíos para asegurarse de que están realmente vacíos antes de transferir el material mezclado. 52
Se toma una muestra de 5 galones de cada composición de cada camión e identifíquelas con marcador de tinta permanente.
Guárdelas para hacer
análisis en caso de fallas. De lo contrario, destruya las muestras luego de la operación.
4.7
BOMBEO DE LA LECHADA:
4.7.1 PLANIFICACIÓN DEL PROGRAMA OPERATIVO: Todas las operaciones que se ejecutan con el rig de reacondicionamiento son coordinadas en conjunto por ingenieros de petróleos, tecnólogos y operadores. El trabajo tiene una secuencia operativa que debe cumplirse. Dentro de la secuencia operativa se encuentran establecidos una serie de operaciones a llevarse a cabo. Cada operación tiene un cronograma establecido y un costo aproximado. La demora o la dificultad altera el programa general y dependiendo de la dificultad o complicación, los ingenieros y los técnicos de las compañías contratistas, de inmediato ponen en marcha un programa alterno para poder continuar con el proyecto.
53
La instalación de la completación para re-inyección se realiza mediante un reacondicionamiento del pozo. Para lograr el objetivo planificado, se desarrollan diversas actividades como:
Desarmar la completación de producción,
Limpiar el pozo, correr registros eléctricos,
Realizar pruebas de admisión o inyectivilidad
Realizar de cementaciones remediales,
Ejecutar pruebas TCP y Punzonar intervalos, y
Finalmente bajar la completación de producción.
Todas las operaciones mencionadas se desarrollan en un orden secuencial y en base al procedimiento aprobado en la solicitud de reacondicionamiento; generalmente se añaden otras operaciones alternas para resolver los trabajos de reacondicionamiento. Cuando el rig y varios misceláneos se encuentran instalados en el pozo, se inician las operaciones controlando el pozo con agua y un surfactante, esta mezcla se utiliza para neutralizar el flujo del fluido del pozo, luego se desarma el cabezal y arman el preventor de reventones probando con 1500 Psi, e inmediatamente, sacan tubería y se chequea su estado. A continuación una secuencia operacional en el pozo Laguna X. 1. Bajar retenedor de cemento para revestidor de 9 5/8” y asentarlo a una profundidad de +/- 9810 ft. 2. Probar el sello del BOP. 3. Realizar la prueba de inyectividad usando 10 – 20 bbl CW7. 4. De acuerdo a la prueba de inyectividad obtenida determinar volumen de lechada a ser bombeada: 4.1 En el caso de baja inyectividad se bombearán 3 bbl de SqueezeCRETE seguidos por 8 - 10 bbl de lechada convencional para tener sello de las perforaciones.
54
4.2 En caso de media a alta inyectividad se bombearán 10 – 15 bbl de lechada convencional. 5. Desconectar stinger y premezclar lechada de cemento 6. Bombear 3 bbl de lavador químico CW7 adelante de la lechada 7. Bombear el volumen de lechada determinada en el paso 4. Aplicar presión en el anular durante toda la operación para minimizar la caída libre del cemento y tener control del volumen del desplazamiento. 8. Iniciar el desplazamiento con 5 bbl de agua fresca. 9. Continuar desplazando con salmuera el volumen determinado para tener de 0.5 – 1 bbl de lavador químico en la punta del stinger. 10. Conectar el stinger al retenedor de cemento. 11. Iniciar hesitación de la lechada hasta obtener estabilización de la presión a la máxima presión permitida en superficie. No sobre desplazar el cemento. 12. Desconectar el stinger del retenedor de cemento. 13. Sacar de 1 a 10 paradas y reversar para limpiar el tubing y el stinger, circular por lo menos 1.5 veces la capacidad del tubing. 14. Asegurarse que previo a la operación de hesitación se tenga en el espacio anular tubing – casing una columna de por lo menos 200 ft de agua fresca para evitar el contacto del cemento con salmuera en caso la circulación del exceso de cemento tenga que ser realizada por directa. 15. POOH y esperar en cemento por lo menos 24 horas antes de proceder a probar el sello de las perforaciones.
DURANTE LA OPERACIÓN: Registrar las siguientes variables:
Volúmenes bombeados (físicamente registrados)
Volumen desplazado antes de conectar el stinger (cuanto volumen de CW7 o agua
se tenía en la punta del tubing antes de conectar el estinger).
Volumen hesitado, el volumen tomado en cuenta desde que se conecta el estinger hasta obtener presión de cierre y/o hasta desconectar el estinger.
Exceso de cemento retornado en superficie, tomado en cuenta como cemento contaminado y cemento puro (pesar con balanza). 55
4.8
CONTROL DE FILTRADO
El control de la filtración de las lechadas de cemento es muy importante en cementaciones de pozos y cementaciones a presión.
Casing Tapado
Casing parcialmente tapado
Disparos llenos Disparo parcialmente lleno
Fig. # 22 Efecto del control de filtrado Fuente: Ing. M Corrales La pérdida por filtrado a través de un medio permeable puede causar un aumento de la viscosidad de la lechada y un rápida deposición de revoque del filtrado, restringiendo el flujo.
4.8.1 MEDICIÓN DE LA PERDIDA DE FILTRADO “Los factores que influyen en la pérdida por filtrado de las lechadas son: el tiempo, la presión, la temperatura y la permeabilidad. El API ha especificado un ensayo para medir la filtración en 30 minutos con 100 a 1000 psi de presión en un aparato llamado filtro prensa.” 28 La capacidad actual de la Compañías de Servicios para diseñar una lechada de 28
BJ Services.-Manual de Cementación, 1987
56
cemento adecuada, es el resultado de haber estandarizado ios equipos de laboratorio y procedimientos de ensayos; además, las Compañías de Servicios cuentan con laboratorios especializados para realizar los ensayos simulando las condiciones de fondo de pozo.
Fig. # 23 Reómetro Fuente: Ing. M Corrales Las lechadas de cemento puro con un control de filtrado de > 800 ml / 30min, puede conducir al completo taponamiento del casing evitando que las perforaciones por debajo de este taponamiento sean cementadas. Las lechadas de cemento con control de filtrado alrededor de 150 ml / 30 min., pueden conducir a formar grandes nodos en el casing evitando mas inyección de lechada en las perforaciones y la formación. Un control de filtrado con valores de alrededor de 50 ml / 30 min., pueden resultar en la formación de pequeños nodos en el casing al final del trabajo de forzamiento. En este caso la mayor parte de la lechada es inyectada dentro de las perforaciones y la formación. Esta es la situación deseada y buscada.
57
Un control de filtrado con valores de 15 ml / 30 min. es demasiado bajo e inaceptable . Esto provocará una construcción de la retorta inadecuada, resultando en altos volúmenes de lechada inyectada a la formación dejando las perforaciones expuestas. Un agente de control de filtrado , FLAC, se requiere para alcanzar el valor de este en el diseño de la lechada. Prueba de Pérdida de Fluido: Las pruebas de pérdida de fluido están diseñadas para medir la deshidratación de la lechada durante, e inmediatamente después de la colocación de la lechada. Los procedimientos de prueba opcionales están contenidos en el Apéndice F de API spec. 10. Luego de ser sometido a condiciones de fondo de pozo simuladas dentro de un consistómetro, la lechada de prueba es medida en una prensa de filtro calentada. La pérdida de filtrado bajo 100 ó 1000 psi de presión diferencial se mide a través de un medio de filtración estándar (Pantalla de malla 325, apoyada por una pantalla de malla 60). la duración de la prueba es de 30 minutos. La prueba prescrita evalúa la pérdida de fluido de la lechada bajo condiciones estáticas. No se hacen provisiones para la medición de la pérdida de fluido dinámica.
4.9
TIEMPO DE BOMBEABILIDAD29
Las pruebas de tiempo de espesamiento están diseñadas para determinar el tiempo en el que una determinada lechada permanece en el estado lí quido bajo las condiciones simuladas de Presión de fondo de pozo Temperatura de fondo de pozo
29
Curso, Fundamentos de Cementación, BJ Service, 1997 58
La lechada de prueba es evaluada en un consistómetro presurizado, que mide la consistencia de la lechada de prueba contenida en una copa rotatoria mientras se encuentra bajo condiciones de agujero de perforación simuladas. La bombeabilidad o consistencia de la lechada se mide en Unidades Beardon (Bc), una cantidad carente de dimensión sin un factor de conversión directo hacia unidades más comunes de viscosidad, tales como poise. La finalización de una prueba de tiempo de espesamiento se define cuando la lechada de cemento alcanza una consistencia de 100 Bc; sin embargo, se considera que 70Bc es la máxima consistencia bombeable. API spec 10 contiene programas que especifican la tasa según la cual se aumentan la temperatura y la presión durante la prueba. Esos programas han sido derivados de datos de campo sobre los pozos con gradientes diferentes de temperatura y presión, y están diseñados para simular más precisamente las condiciones de la colocación del cemento.
4.10 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Se requieren dos piezas básicas de equipo para examinar la fuerza compresiva de las lechadas de cemento fijadas. Baño o cámara de curación Prensa mecánica El baño de agua es idóneo para examinar la presión atmosférica y la temperatura hasta los 82 grados C. La cámara de curación es un recipiente presurizado, idóneo para temperaturas que alcanzan los 193 grados C y una presión de hasta 3000 psi. La prueba conlleva: Preparación de cubos La curación de los cubos a BHST y 3000 psi (o presión atmosférica) Determinación de Fuerza Compresiva mediante la destrucción del cubo con una prensa mecánica.
59
Otro método disponible es el Analizador Ultrasónico de Cemento (UCA), desarrollado por Halliburton. Este lleva a cabo un seguimiento del desarrollo de CS mediante la medición del tiempo de tránsito de una pulsación de una ola ultrasónica (400 khz) a través de una muestra de lechada. El aparato está basado en la correlación entre el CS y el tiempo de tránsito de la ola acústica. la ventaja que presenta este método es que no es destructivo y que permite la medición continua del CS con el tiempo.
4.11 DE LA EJECUCIÓN DE LA OPERACIÓN DEL SQUEEZE Un trabajo de Forzamiento exitoso abarca el correcto diseño de la lechada de cemento dependiendo de la condiciones del pozo. Algunas propiedades criticas de la lechada incluyen: Control de Filtrado, Baja Viscosidad, Baja Agua Libre, Tiempo bombeable controlado y Densidad de la lechada. La elección de la técnica de colocación depende de la condiciones del pozo. Un intervalo largo podría requerir un empacador con tubo de cola tanto como un forzamiento a pozo cerrado podría ser usado para una rotura poca profunda. Cuando las perdidas son esperadas y cuando existe una comunicación entre zonas es preferible usar un retenedor de cemento, si es posible. Los volúmenes de lechada dependen de el tipo de Forzamiento ( alta vs. baja presión ) y la longitud del intervalo . Es también muy importante monitorear de cerca la presión de superficie cuando se esta efectuando una Cementación forzada de baja presión. “El efecto U-tubing debe ser controlado especialmente cuando se forza con empacadores. Esto es para asegurarse que la lechada es inyectada dentro de las perforaciones y no arriba del empacador. La lechada de cemento por arriba de la herramienta podría atraparla y atorarse en el agujero.” 30
30
BJ Services – Manual de Cementación para entrenamiento de Operadores, 1998
60
Las herramientas de aislamiento son usados dependiendo de el ti po de Trabajo y un Manifol de Forzamiento se usa en la superficie para tener centralizado el control del trabajo. .Evaluación: La evaluación de un trabajo de cementación remedial se puede conseguir con las siguientes técnicas que se mencionan a continuación:
Obtener la presión final de Forzamiento.
Obtener una prueba de presión positiva después del tiempo de fraguado.
Prueba de Influjo creando una presión diferencial negativa por succión del pozo o desplazando por un fluido mas ligero.
CBL o registros de temperatura.
61
CAPITULO IV 5
PROGRAMA DE BOMBEO
Fig. # 24 Equipos de Cementación en locación del pozo Fuente: Dowell-Schlumberger El programa de bombeo será el siguiente: 1. Antes de comenzar el trabajo se realizara una reunión de seguridad para indicar las responsabilidades de cada persona que va ha intervenir en el trabajo. 2 . Se realizara la prueba de las líneas de 2" que van desde los equipos de cementación hasta el cabezal del pozo, donde se encuentra montada la cabeza de cementación, las líneas se probaran con una presión de 5000 PSI durante cinco minutos chequeando que no exista goteos en tas uniones de las tuberías. 3. El taladro de reacondicionamiento debe probar que exista circulación a superficie esto se realiza bombeando agua por el tubing del pozo y revisando que exista retorno por la línea del anular del pozo que debe estar alineada a los 62
tanques de agua del taladro, en caso de que no se produzca el retomo del fluido y se produzca la subida de presión en la descarga de las bombas que están inyectando el agua al pozo se debe revisar si alguna válvula se encuentra cerrada. 4. Fijar el retenedor de cemento y el stinger a la profundidad deseada, para esto el taladro de reacondicionamiento ya debe haber bajado las herramientas hasta la profundidad en la que se va ha realizar la cementación. 5. Realizar prueba de presión del tubing y del stinger y del retenedor de cemento para esto el retenedor de cemento debe estar fijado y el stinger de estar fijado y cerrado para presurizar y probar que no existan fugas en el tubing, a este se lo probara con 4000 PSI de presión por 5 minutos para ver si baja o no. En caso de que exista perdida de presión se volverá a asentar el stinger y verificar que esta cerrado. 6 . Verificado que no existe perdida de presión en el tubing y que las herramientas de fondo están trabajando bien se procederá a realizar Para lo cual es necesario presurizar la prueba de inyectibidad a la formación inyectando 10 bis de agua por el tubing hasta el limite de presión permitido que seria, la presión de fractura de la formación que es 3500 PSI para esto se debe tener en cuenta cuantos barriles de agua se han bombeado hasta que se llego a esta presión, junto con este dato se debe estar pendiente de cómo baja la presión y en cuanto tiempo se llega a 100 PSI o menos, luego nuevamente se debe presurizar a los 3500 PSI contando los barriles de agua que se han bombeado en cada presurización, esto se realiza unas cuatro o cinco veces hasta tener el tiempo promedio en que bajo la presión y el volumen de agua que se inyecto en cada prueba con este dato se tiene un volumen de agua inyectado y un tiempo promedio, esto nos indica cuantos barriles de fluido esta admitiendo la formación y en cuanto tiempo, lo que seria la rata máxima de bombeo para realizar la cementación forzada. El dato de la prueba de inyectibidad es usado también para calcular cuantos barriles de lechada se deben mezclar, claro esta que en los datos del laboratorio también se tiene un volumen de lechada pero esto puede cambiar 63
dependiendo de los resultados de esta prueba, ya que seria un gasto de recursos mezclar 40 bis de lechada cuando la inyectibidad de la formación es muy baja.
4.1 BOMBEO DE LA LECHADA 1. Terminada la operación de la prueba de inyectibidad, se eleva el stinger 5 pies hacia arriba, fijándole en ese nivel pero sin cerrarlo, para comenzar con el trabajo. 2. El bombeo comienza inyectando 5 bis. de agua fresca como un colchón lavador delante de la lechada. 3. Se mezcla y se bombea la lechada con una densidad de 15.8 ppg. (Libras / galón). 4. Justo al terminar de bombear la mezcla se bombea 5 bis de agua fresca como colchón para que e! cemento no se mezcle con el agua salada, porque la sal hace que el cemento fragüe mas rápido. 5. Cuando de termina de bombear el agua fresca, se desplaza la lechada (24 bls.), en este momento se bombea el volumen de agua de formación, calculado un volumen de +/-51 bis. para que el cemento alcance a la sección donde se va a ejecutar el squeeze (9624 y los 9770 pies). 6. Se cierra e! stinger para comenzar a forzar el cemento dentro de la formación. 7. Se forza el cemento dentro de la formación con una presión máxima de 3500 PSI. Y un volumen de 25 bis de lechada. Esto se realiza bombeando agua de formación hasta que la presión suba a 3500 psi, si con la rata de bombeo mínima no se puede mantener la presión por
64
debajo de los 3500 psi, se debe parar hasta que baje la presión unos 500 PSI para reiniciar el forzamiento con una rata muy baja. 8. La maniobra se ejecuta cuidando que la presión se mantenga. Los operadores e ingenieros de cementación toman muy en cuenta el tiempo de bombeo que se tuvo en el laboratorio, un descuido u omisión de el dato del laboratorio se corre el riesgo de que el cemento atrape las herramientas y a la tubería en el fondo del pozo. 9. Se levanta el stinger 5 pies y se comienza a reversar el cemento con un volumen de igual a 1.5 veces la capacidad del tubing. 10. Se debe estar pendiente en la piscina del rig para observar la lechada de cemento que viene por la línea de retorno del tubing. Conociendo la rata de bombeo que se esta usando, se puede calcular cuantos barriles de cemento se ha reversado. Esta operación se realiza, hasta que se tenga agua limpia saliendo en el retorno del tubing. 11. Se presuriza el pozo con +/- 1500 PSI y se cierra de 8 a 12 horas, para que se endure el cemento y se cañonee la formación o se corran registros. 12. Circulando y limpiando el tubing. 13. Sacando stinger con tubería de 3 ½¨. 14. Armando BHA moledor. 15. Esperando fraguado de cemento 16. moliendo el retenedor. 17. Circulando el pozo para limpiar cemento.
65
18. Desconectando kelly swivel y colgando en la torre. 19. Desarmar los equipos que están conectados como son la cabeza de cementación, y tas líneas de 2" que se armaron con la unidad de bombeo.
4.2 CAÑONEO El objetivo de la cementación remedial es sellar una grieta producto de fallas en la cementación primaria, que esta permitiendo el ingreso del fluido agua a la zona productora; por lo tanto, no es necesario realizar cañoneos o perforaciones.
4.3 BAJAR BHA DE LIMPIEZA Y EVALUACION JET Terminada la cementación remedial, con la bomba del rig, se recircula el pozo para limpiar los cortes de cemento y otras impurezas del fondo, luego se baja la completación de evaluación llamada BHA. Posteriormente se conecta líneas de la unidad de bombeo para ejecutar la limpieza total del pozo, para ello se desplaza la bomba jet de geometría 2.81” para que se asiente en la camisa de la completación de evaluación. El fluido motriz que es agua de formación, dará inicio a la limpieza del pozo. Posteriormente, va apareciendo el fluido de la formación y la columna hidráulica del casing va alivianando por el aporte de petróleo de la formación. En la siguiente página un resumen tabulado de las operaciones de limpieza y evaluación.
66
67
68
4.4 COSTO DE LA OPERACIÓN DE CÉMENTACIÓN REMEDIAL Costo promedio del rig, para una operación de 5 días: us $. 60440.00.
4.4.1 COSTO DE LOS MATERIALES MATERIAL
UNIDAD
CANT.
VENTA US$
VENTA US$
SQUEEZE CEMENTO "G"
Sks
100
14,99
1.499,00
CD-32
Lbs
94
10,47
984,18
BA-10
Lbs
66
7,21
475,86
FL-52
Lbs
19
10,31
195,89
FP-6L
Lbs
8
41,88
335,04
1
2.150,04
2.150,04
RETENEDOR 7"
TOTAL US$
5.640,01
4.4.2 COSTO DEL SERVICIO Y MATERIALES PARA LA CÉMENTACIÓN REMEDIAL (SQUEEZE) SERVICIO
SQZ
CANT.
1
COSTO DEL SERVICIO
COSTO TOTAL
US$
COSTO DE LOS MATERIALES US$
5.545
5.640,01
11.428
US$
4.4.3 COSTO DE LA EVALUACIÓN Total horas evaluadas netas: 34 hrs………………………….us $. 6120.00
4.4.4 COSTO TOTAL……………………………………
69
us $ 23188.01
CAPITULO V 2.1 CONCLUSIONES
De la evaluación del pozo con bombeo jet, se puede observar que la zona productora quedo aislada de otras zonas productoras de agua. El BSW de la formación de 18% se estabilizo, y también comparado la salinidad de la formación con los de las muestras se nota que se igualaron, por lo que, se decide dar por terminado las operaciones. Los resultados son positivos.
5.2 RECOMENDACIONES.
Si en el laboratorio se adquiere una buena Reología de la lechada de cemento entonces se obtiene un buen sello y se bloqueara las zonas que apuntan agua, reduciendo así considerablemente el índice de producción de agua del pozo (BSW).
Un buen diseño de la lechada de cemento y una eficiente operación, también redundará otros beneficios colaterales como: Disminución de la corrosión de los BHA de producción. Optimización del equipo de levantamiento artificial. Menores costos del tratamiento químico del fluido en superficie.
Se recomienda disponer del dato de la salinidad del pozo para referencia del lavado del pozo y la limpieza del agua de matado del pozo. La limpieza del pozo tiene dos valores referenciales que son: Un BSW estabilizado y los datos de salinidad equilibrados o igualadas.
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