Manual de Cementacion

Índice 1.0 Introducción 1.1 1.2

Objetivos del entrenamiento Advertencias de seguridad

2.0 Cementación Primaria 2.1

Procedimientos básicos de cementación 2.1.1 Corriendo tubería de revestimiento 2.1.2 Circulación de lodo mediante la bomba del equipo de perforación 2.1.3 Prueba de presión 2.1.4 Bombeo de lavador y espaciador 2.1.5 Lanzamiento del tapón inferior 2.1.6 Mezcla de la lechada 2.1.7 Bombeo de la lechada inicial 2.1.8 Bombeo de la lechada de cola 2.1.9 Lanzamiento del tapón superior 2.1.10 Desplazamiento de lechadas y tapones con fluidos 2.1.11 Revisión de los flujos de retorno 2.2 Equipos 2.2.1 Equipo de material a granel 2.2.2 Unidad de bombeo de cemento 2.2.3 Línea de tratamiento 2.2.4 Sistema de mezcla 2.2.5 Mezclador por baches 2.2.6 Tanques de fluido 2.2.7 Sistema de aditivos líquidos 2.2.8 Cabezas de cementación 2.2.9 Equipos auxiliares para cementación 2.3 Cementación primaria: Procedimiento en una etapa 2.3.1 Cementación del tubo conductor 2.3.2 Cementación de tuberías de revestimiento de superficie 2.3.3 Cementación de tubería de revestimiento intermedia 2.3.4 Cementación de tubería de revestimiento de producción 2.3.5 Cementación de liner 2.3.6 Cementación de conexiones de liner a superficie 2.4 Cementación primaria: Procedimientos de múltiples etapas JET 14 - Introducción a la Cementación |

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3.0 Propiedades de Cementación 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9

Densidad Rendimiento Tiempo de espesamiento Agua de mezcla Fluido de mezcla Reología Resistencia a la compresión Control de pérdida de fluido Agua libre

4.0 Requerimientos Claves de Calidad de Servicio 5.0 Cementaciones de Reparación 5.1

Objetivos de una cementación forzada 5.1.1 Reparación de un aislamiento zonal defectuoso 5.1.2 Eliminación de las intrusiones de agua 5.1.3 Reparación de fugas en la tubería de revestimiento 5.2 Técnicas de cementación forzada de reparación 5.2.1 Colocación 5.2.2 Bombeo 5.2.3 Aplicación 5.2.4 Cálculos de cementación forzada 5.3 Herramientas y equipos de superficie en la cementación forzada

6.0 Tapones de Cementación 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

Volumen de cemento Taponamiento de una zona agotada Pérdida de circulación Abandono Anclaje para prueba Técnicas de colocación de tapones 6.6.1 Método del tapón equilibrado 6.6.2 Método de la cuchara vertedora 6.7 Consideraciones de diseño 6.7.1 Volumen de cemento 6.7.2 Propiedades del cemento 6.7.3 Tapón de cementación 6.7.4 Circulación inversa 6.7.5 Herramienta de colocación de tapones 6.7.6 Bolas y dardos para tubería de perforación iv | Índice

27 28 28 28 28 28 28 29 29 29 31 33 33 33 34 34 35 35 36 37 43 43 45 45 45 46 46 47 47 47 48 49 49 49 50 50 51 51

6.7.7 Módulo de CemCADE para colocación de tapones 6.8 Procedimiento de colocación de tapones de cementación 6.9 Cálculo del volumen de lechada 6.9.1 Ejercicio de cálculo del volumen de lechada 6.9.2 Cálculos del volumen de lechada

7.0 Procedimientos Previos al Trabajo, Preparación y Ejecución del Trabajo 7.1

Procedimientos previos al trabajo 7.1.1 Asignación del trabajo 7.1.2 Equipos y suministros estándar 7.1.3 Mezcla de material a granel 7.1.4 Carga de vehículos 7.1.5 Reunión previa al viaje 7.1.6 Desplazamiento hasta la locación 7.1.7 Ejecución del trabajo 7.1.8 Llegada a la locación 7.1.9 Armado 7.1.10 Mezcla de fluidos 7.1.11 Cemento a granel 7.2 Preparación del equipo 7.2.1 Aditamentos para tubería de revestimiento 7.2.2 Cabeza de cementación

8.0 Compruebe Sus Conocimientos 8.1

Respuestas

JET 14 - Introducción a la Cementación |

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1.0 Introducción La cementación de pozos es el proceso por el cual se inyecta en un pozo una lechada de cementación con el fin de lograr ciertos objetivos Los principales tipos de cementación incluyen: la cementación de los liners y las tuberías de revestimiento, la colocación de tapones de cementación y la realización de trabajos de reparación de cemento. El proceso de cementación incluye la preparación de la lechada, que se compone de cemento en polvo, agua, y aditivos químicos para controlar las propiedades del cemento. Para conseguir una densidad determinada de la lechada se utilizan equipos especiales; la densidad se mide como la cantidad de masa por unidad de volumen (por ejemplo, lbm/galUS, kg/m3, etc.). Luego de mezclada, la lechada se bombea al pozo mediante bombas de alta presión.

1.1 Objetivos del entrenamiento Tras el estudio del presente módulo, usted podrá: • enumerar los tipos de trabajos de cementación primaria; • explicar los distintos tipos de trabajos de cementación primaria; • definir los siguientes términos: collar de zapata, zapato, collar de flotación, tiempo de espesamiento, resistencia a la compresión; • explicar el proceso de cementación por encima del anular (top-out) y cuándo se realiza; • enumerar los pasos del proceso de cementación en dos etapas; • explicar cuándo debe llevarse a cabo una cementación en dos etapas;

• detallar y explicar los tipos de trabajos de cementación forzada.

1.2 Advertencias de seguridad El entrenamiento práctico requiere una supervisión apropiada. Solicite ayuda a su supervisor si no está seguro de algún proceso o del funcionamiento de algún equipo. Antes de llevar a cabo ninguna de las actividades que se describen en este documento, asegúrese de que todos los equipos de seguridad estén instalados y en perfecto estado de funcionamiento. Deje siempre el tiempo suficiente para poder realizar de forma correcta las comprobaciones previas y posteriores a los trabajos. La omisión de cualquiera de los pasos de un proceso puede afectar a los equipos o al trabajo. Antes de realizar el STEM 1 de la unidad, asegúrese de llevar el siguiente equipo de protección: • overoles NOMEX • botas con puntera de acero • casco de seguridad • anteojos de seguridad.

Puede que también sea necesario llevar los siguientes elementos: • guantes • antiparras • máscara antipolvo • protección auditiva.


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Cuando lleve a cabo el mantenimiento rutinario de los equipos, esté alerta ante las posibles situaciones de riesgo. La seguridad tiene que ver principalmente con el sentido común y el entrenamiento; además, hay que tener en cuenta que cada situación tiene sus propias peculiaridades, que no siempre están previstas en las normas. El entrenamiento y la experiencia le ayudarán a garantizar la seguridad en el entorno de trabajo. Vigile cualquier peligro y tome las medidas necesarias para evitar riesgos de forma inmediata. Respete las siguientes indicaciones para garantizar la seguridad en los trabajos: • No lleve ropa suelta o joyas, ya que podrían engancharse en los controles. • Cuando monte y desmonte la unidad, utilice los escalones y barandas disponibles. • Conozca el significado de las señales manuales, así como al responsable de realizarlas • Antes de arrancar los equipos, retire a todas las personas del área de máquinas. • Antes de arrancar el motor, asegúrese de haber retirado todas las herramientas y cables eléctricos. • Arranque el motor sólo en áreas bien ventiladas. • Compruebe el funcionamiento de los equipos de seguridad: luces, bocinas y frenos. • Revise con frecuencia los indicadores del motor. Esté atento a ruidos inusuales. • Aplique los procedimientos LOTO (lockout/ tagout, sellado) cuando se realicen trabajos de mantenimiento en cualquier equipo.

8 | Introducción

2.0 Cementación Primaria La cementación primaria consiste en la colocación de cemento en el anular (espacio existente entre la tubería de revestimiento y el agujero abierto o la tubería de revestimiento anterior).El objetivo de la cementación primaria es asegurar la integridad del agujero, lo cual implica los siguientes aspectos: aislamiento zonal, sustentación, protección de la tubería de revestimiento, y sustentación del agujero.

como a cualquier otra tubería de revestimiento que se instale luego (por ejemplo, los liners). Protección de la tubería de revestimiento El cemento sirve como soporte y protección contra las formaciones plásticas (por ejemplo, sales) y fluidos corrosivos de la formación (por ejemplo, H2S y CO2).

Aislamiento zonal

Sustentación del agujero

El aislamiento zonal consiste en sellar unas zonas con respecto a otras. Esto evita el desplazamiento de líquidos y gases entre las zonas de la formación a través del anular. En la Figura 2-1 vemos un ejemplo de e cemento para evitar que el gas y el petróleo se mezclen con el agua de la zona superior.

El cemento actúa como soporte para el agujero en formaciones plásticas, sensibles al agua o no consolidadas.

Cementación Primaria

Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento

Lodo de Perforación

2.1 Procedimientos básicos de cementación En las siguientes secciones, se describe el procedimiento básico de una cementación primaria. El proceso incluye los siguientes pasos: • corrida de tubería de revestimiento • circulación de lodo mediante la bomba del equipo de perforación

Tubería de Revestimiento Capa de Cemento en el Anular

• prueba de presión Agua

• bombeo de lavador y espaciador • mezcla de lechada • bombeo de la lechada inicial o de llenado

Collar de Flotación Capa de Cemento en el Anular

• bombeo de la lechada de cola

Zapata de Revestimiento

Figura 2-1. Aislamiento Zonal

• lanzamiento del tapón superior

Sustentación de la tubería de revestimiento

• desplazamiento de las lechadas y tapones con fluido

La capa de cemento proporciona soporte axial a la tubería de revestimiento de la superficie, así

• comprobación de retorno de fluidos


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2.1.1 Corriendo tubería de revestimiento

Según la locación y el cliente, la cuadrilla de cementación puede estar presente en el lugar antes de la introducción de la tubería de revestimiento o durante el proceso, o bien puede acudir una vez que se haya completado la inserción de la tubería, cuando se está circulando el lodo de perforación antes de la cementación.

La tubería de revestimiento se corre en el pozo tramo por tramo; las conexiones (roscadas) se realizan mediante llaves de potencia. Normalmente, la corrida de la tubería se realiza a cabo por cuadrillas de trabajadores especializadas de empresas como Weatherford y Franks, aunque a veces también los pueden llevar a cabo las propias cuadrillas de perforación. Schlumberger no 2.1.2 Circulación de lodo mediante la ofrece este tipo de servicios, pero sus trabajadores bomba del equipo de perforación deben conocer el proceso y los pasos a seguir. Durante el proceso de introducción de la tubería de Antes de bombear la lechada en el pozo, se lleva a cabo otro proceso: utilizando la revestimiento, podría ocurrir algo que afectara de bomba del equipo de perforación se hace forma negativa al trabajo de cementación. circular lodo de perforación (también conocido como fluido de perforación) en el pozo, Una vez corrida, la tubería de revestimiento se asienta sobre el fondo o justo encima del fondo. con el fin de acondicionar el lodo y lavar el pozo (Figura 2-2). Este proceso recibe El primer tramo de la tubería de revestimiento el nombre de acondicionamiento de lodo. tiene una zapata de flotación o zapata guía en Acondicionar el lodo significa conseguir que el extremo. Esta zapata sirve para proteger el extremo de la tubería de revestimiento y ayuda fluya sin problemas. Si no se lleva a cabo el acondicionamiento del lodo, el paso de fluido a guiarla en su paso hacia el fondo del pozo. por el anular puede verse dificultado por la Después del primer o segundo tramo, se instala un presencia de sectores con lodo gelificado. collar de flotación. El espacio situado entre el collar Sistemas de Mezcla y de flotación y la zapata se denomina recorrido Bombeo de Cemento Cementación Primaria de zapata y suele tener unos 80 pies de largo. Normalmente, el recorrido de zapata se deja lleno Lodo de Perforación de cemento al final del trabajo de cementación.

Nota: Es importante que la cuadrilla de cementación revise la zapata guía y la zapata de flotación. A veces, estos elementos son suministrados por Schlumberger; otras veces, es el propio cliente quien se encarga de su suministro. Cuando el revestimiento alcanza la profundidad deseada, hay que realizar unas conexiones especiales en el cabezal de pozo: este proceso es lo que se llama conexión niplear.

10 | Cementación Primaria

Paso: Circulación de Lodo Antes de bombear la lechada en el pozo, se lleva a cabo otro proceso: mediante la bomba del equipo de perforación se hace circular lodo de perforación (también conocido como fluido de perforación) en el pozo, con el fin de acondicionar el lodo y limpiar el pozo.

Figura 2-2. Circulación de Lodo

Tubería de Revestimiento Anular

Nota: Mucho antes de que se inicie el proceso de circulación, la cuadrilla de cementación debe asegurarse de que la conexión de la reducción de circulación o de la cabeza de cementación sea compatible.

PASO 02 Cebe la unidad de cementación y las líneas de cemento con agua para llenar todas las líneas. PASO 03 Cierre la válvula del cabezal de pozo y asegúrese de que no haya nadie cerca de las líneas. PASO 04 Aumente la presión hasta el

El acondicionamiento consiste en circular el lodo, que baja por la tubería de revestimiento, y retorna por el anular. En el tramo superior de la tubería de revestimiento puede instalarse una reducción de circulación; a veces, también se usa una cabeza de cementación.

nivel predeterminado haciendo que la unidad bombee agua.

PASO 05 Mantenga la presión durante 5 minutos y compruebe si hay fugas.

PASO 06 Libere la presión y ajuste las válvulas para llevar a cabo la mezcla y bombeo del cemento.

Precaución: El acondicionamiento de lodo debe diseñarse con el mismo cuidado que el proceso de eliminación de lodo; un diseño defectuoso puede provocar una canalización, la cual dificultaría e incluso podría llegar a imposibilitar la eliminación del lodo.

2.1.3 Prueba de presión Antes de iniciar la cementación, se debe hacer una prueba de presión a las líneas de tratamiento de alta presión que van desde la unidad de cementación hasta el pozo. Se debe reparar cualquier fuga que se detecte y repetir la prueba de presión hasta conseguir el resultado adecuado. Los resultados de la prueba de presión deben registrarse y documentarse en un gráfico. Las pruebas de presión se realizan tal y como se indica a continuación:

PASO 01 Arme las líneas desde la unidad de cementación a la conexión del pozo.

PASO 07 Inicie el trabajo. 2.1.4 Bombeo de lavador y espaciador Antes de bombear la lechada de cementación, por lo general, se bombea un lavador químico o un espaciador densificado, o ambos, para que actúen como buffer entre el fluido de perforación y el cemento. Los lavadores químicos son fluidos base agua que pueden utilizarse en espacios anulares pequeños con geometría del agujero regular. Estos fluidos pueden utilizarse cuando se puede lograr turbulencia en todas las secciones del espacio anular. Los espaciadores son fluidos densificados que se bombean en flujos turbulentos o laminares. Estos productos sirven para eliminar completamente los fluidos de perforación del anular antes de inyectar la lechada de cementación.

Nota: Es muy importante mantener la densidad y la jerarquía de la reología del lodo, el espaciador, la lechada inicial y la lechada de cola. La única excepción es cuando se utiliza un lavador químico en un flujo turbulento.


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Los lavadores y espaciadores se preparan antes del trabajo de cementación y se bombean antes de empezar la mezcla del cemento (Figura 2-3).



misión es mantener separada la lechada del lodo y limpiar el interior de la tubería de revestimiento (Figura 2-4). El tapón inferior se carga en la cabeza de cementación, que está instalada en la parte superior de la tubería de revestimiento. En algunos casos, el tapón superior se carga en la cabeza de cementación también en esta fase.

Lodo de Perforación Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento


Paso: Bombeo de Lavador y Espaciador A continuación, se bombea un lavador químico y un espaciador.

Tubería de Revestimiento


Anular

El lavador químico es un fluido que ayuda a diluir y dispersar el lodo de perforación en el agujero y el anular. Un espaciador también es un fluido. Su misión es mantener separados el lodo de perforación y la lechada durante el proceso de desplazamiento. El lavador y el espaciador también pueden estar diseñados para inducir flujo turbulento que ayude a la lechada a desplazar de forma eficaz el lodo de perforación en el anular.

Paso: Lanzamiento del Tapón Inferior El tapón inferior es un tapón limpiador de caucho. Se lanza antes de bombear la lechada de cementación.


El tapón sirve para mantener la lechada separada del lodo de perforación y ayuda a limpiar el interior de la tubería de revestimiento.

Figura 2-3. Bombeo de Lavador y Espaciador

2.1.5 Lanzamiento del tapón inferior En los trabajos de cementación primaria, antes y después de la inyección de la lechada de cementación, se lanzan tapones limpiadores. Estos elementos sirven para separar la lechada de los fluidos de perforación, limpiar las paredes interiores de la tubería de revestimiento y obtener una indicación positiva (presión) de que el cemento ya está en posición fuera de la tubería de revestimiento. Hay dos tapones. El primero, el tapón inferior, es hueco y tiene una membrana de caucho en la parte superior. Esta membrana estalla cuando el tapón llega a la parte superior del collar de flotación, en la zona inferior de la sarta de revestimiento, y se aplica presión diferencial. El tapón inferior se lanza desde la cabeza de cementación antes de bombear la lechada de cementación por la tubería de revestimiento, y su


Figura 2-4. Lanzamiento del Tapón Inferior

Nota: Los tapones limpiadores deben cargarse en la cabeza de cementación en presencia de un representante del cliente, ya que cualquier error puede tener consecuencias catastróficas.

Antes de bombear el cemento, se llevan a cabo los siguientes procesos: las válvulas de la cabeza de cementación se colocan en la posición correcta, el mecanismo de lanzamiento del tapón (situado en la cabeza de cementación) se activa y, por último, se bombea algo de fluido para empujar el tapón limpiador desde la cabeza hacia la tubería de revestimiento. Un testigo (tattletale) colocado en la cabeza de cementación indica el lanzamiento. Las válvulas de la cabeza de

cementación se vuelven a colocar en su posición para la cementación, y puede iniciarse la mezcla y el bombeo de la lechada de cementación.




2.1.6 Mezcla de la lechada La lechada de cementación se forma combinando cemento seco, agua y los aditivos necesarios en un mezclador. Este proceso puede realizarse en continuo o por baches. El fluido de mezcla (agua más los aditivos del cemento) puede prepararse antes o al vuelo mediante un sistema de aditivos líquidos. En algunas locaciones, los aditivos se mezclan en seco con el cemento.

Precaución: Los equipos de mezclado y bombeo, los fluidos y los equipos de cemento a granel deben estar correctamente preparados y revisarse antes de iniciar el trabajo.

Nota: Los equipos de mezclado y bombeo, todos los fluidos y equipos de cemento a granel deben estar correctamente preparados y revisarse antes de iniciar el trabajo.

Paso: Bombeo de la Lechada Inicial Una vez que la lechada se ha mezclado (con la densidad correcta), se bombea desde la unidad de cementación hasta la tubería de revestimiento a través de la cabeza de cementación y luego se desplaza al anular. Cuando la mezcla se realiza en continuo, el mezclado puede continuar al mismo tiempo que el bombeo, según los requisitos del trabajo. La cabeza de cementación es un contenedor montado en la tubería de revestimiento. Está unida a la unidad de cementación y sirve para inyectar los fluidos y tapones según una secuencia predeterminada. La lechada empuja el lavador, el espaciador y el tapón inferior hacia el interior de la tubería de revestimiento. Cuando el tapón inferior llega al collar de flotación, el diafragma del tapón estalla y el lavador, el espaciador y la lechada continúan hacia la zapata de revestimiento. Hay dos tipos de lechada: la lechada inicial y la lechada de cola. La lechada inicial tiene una densidad baja y sirve para cubrir la sección superior del anular.


Collar de Flotación


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Figura 2-5. Bombeo de la Lechada Inicial

2.1.8 Bombeo de la lechada de cola La lechada de cola es una lechada de mayor densidad, diseñada para cubrir la sección inferior del anular desde el fondo del agujero. Normalmente, la lechada de cola presenta unas propiedades superiores a las de la lechada inicial. Es esencial que la lechada de cementación tenga la densidad correcta para que sus propiedades sean las deseadas (Figura 2-6). Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento



2.1.7 Bombeo de la lechada inicial La lechada inicial es un tipo de lechada de baja densidad y alto rendimiento diseñada para llenar y cubrir la sección superior del anular. Este material se bombea después del lavador y el espaciador y antes de la lechada de cola (Figura 2-5). Su densidad es superior a la del fluido de perforación y menor que la de la lechada de cola.

Paso: Bombeo de la Lechada de Cola Hay dos tipos de lechada: la lechada inicial y la lechada de cola. La lechada de cola tiene mayor densidad y cubre la zapata.


Collar de Flotación


Figura 2-6. Bombeo de la Lechada de Cola JET 14 - Introduction to Cementing |

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2.1.9 Lanzamiento del tapón superior El segundo tapón limpiador de cementación se denomina tapón superior y es sólido. Se bombea al final de los trabajos de cementación con el fin de separar la lechada del fluido de desplazamiento que se bombea en la siguiente etapa del proceso, y evitar así que sea contaminada por dicho fluido. Una vez que la lechada ya se ha bombeado en la tubería de revestimiento, el tapón superior se lanza desde la cabeza de cementación (Figura 2-7). Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento



Paso: Lanzamiento del Tapón Superior El tapón superior se lanza después de bombear la lechada en la tubería de revestimiento.


El tapón superior separa la lechada del fluido de desplazamiento que se inyecta en el siguiente paso del proceso y evita así que éste contamine la lechada.

Figura 2-7. Lanzamiento del Tapón Superior

Cuando se ha inyectado la lechada de cola, se para el bombeo y, a continuación, las válvulas de la cabeza de cementación se cambian de posición para permitir bombear un fluido (normalmente agua o espaciador) que empuje el tapón superior desde la cabeza de cementación.

y la lechada hacia abajo por la tubería de revestimiento. Cuando el tapón limpiador inferior llega al collar de flotación, la membrana situada en su parte superior se rompe y la lechada es bombeada, saliendo de la parte inferior de la tubería de revestimiento y subiendo por el anular. Cuando el tapón superior llega al tapón inferior, hay un aumento de presión. Las lechadas de cementación se encuentran en el espacio anular y en el recorrido de zapata. El proceso habrá finalizado cuando se indique un aumento de presión en la superficie y el proceso de desplazamiento haya terminado. Luego, retornarán de dos a cinco barriles y parará el flujo. Si este flujo de retorno continúa, significa que hay fugas en el collar de flotación.

2.1.11 Revisión de los flujos de retorno El collar de flotación está equipado con una válvula de retención que evita que los fluidos regresen por la tubería de revestimiento. Si la válvula está defectuosa, la lechada puede empujar los tapones y el fluido por la tubería de revestimiento, debido al efecto de retorno de los tubos en U. Al final de un trabajo de cementación, es necesario comprobar que el collar de flotación o la zapata de flotación no presenten fugas. Para realizar esta comprobación se espera a que el fluido retorne a los tanques de desplazamiento de la unidad de cementación. Si el collar de flotación o la zapata de flotación funcionan correctamente, dejarán que vuelvan de dos a cinco barriles y luego se interrumpirá el flujo. Si este flujo de retorno continúa, significa que el collar de flotación tiene algún defecto.

2.2 Equipos 2.1.10 Desplazamiento de lechadas y tapones con fluidos A continuación, las lechadas de cementación y los tapones limpiadores se bombean (son desplazados) hacia el fondo del pozo mediante el fluido de perforación u otro fluido. Este fluido de desplazamiento empuja el tapón superior 14 | Cementación Primaria

Los trabajos de cementación suelen realizarse con los siguientes equipos: • equipo de material a granel para el almacenamiento y la mezcla • unidad de bombeo de cemento

• líneas de tratamiento • sistema de mezclado • mezclador por baches • tanques de fluido • sistema de aditivos líquidos • cabezas de cementación.

2.2.1 Equipo 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 (Figura 2-8): • 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 suficiente para almacenar el cemento necesario. Además, estos silos también sirven para mezclar y manipular aditivos y material a granel en seco.

• 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.

Es esencial mantener en buen estado el equipo de material a granel, ya que para realizar adecuadamente los trabajos de cementación es crucial que este equipo funcione de forma efectiva.

2.2.2 Unidad de bombeo de cemento La unidad de bombeo de cemento (Figura 2-9) 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.

Camión de Bombeo de Cemento

Skid de Bombeo de Cemento(CPS-361)

Figura 2-8. Equipo de Material a Granel

Figura 2-9. Unidades de Bombeo de Cemento

2.2.3 Línea de tratamiento • 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.

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 (Figura 2-10).

• Compresor de aire: suministra el aire para presurizar los silos y llevar a cabo la transferencia de cemento.


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2.2.5 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.

Figura 2-10. Línea de Tratamiento

En los trabajos de cementación, se utiliza una línea de tratamiento de dos pulgadas 1502. La línea de tratamiento debe armarse conforme a las instrucciones de la Norma de Seguridad 5 de Well Services: Bombeo a Presión y Seguridad en la Locación (sección ID# 3313681 de InTouch).. Las líneas de tratamiento disponen de unas estrictas instrucciones de uso, inspección y prueba. Encontrará estas indicaciones en la Norma de Seguridad 23 de WS: Pruebas e Inspección de Equipos de Tratamiento (sección ID #3313701 de InTouch).

2.2.4 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. En el Módulo JET 7 encontrará la descripción e instrucciones de uso de los sistemas de mezcla que se utilizan actualmente: Equipos de Mezclado de Cemento (sección ID# 4127834 de InTouch).


El procedimiento más común de mezcla por baches consiste en llenar el tanque con una lechada mezclada al vuelo con la densidad deseada y, luego, ajustar la densidad mediante la adición de fluido de mezcla o cemento. Otra técnica muy utilizada es la de llenar el mezclador por baches con fluido de mezcla y luego añadir el cemento seco desde el sistema de material a granel directamente al fluido de mezcla hasta conseguir la densidad deseada. Si utiliza este último método, añada el cemento poco a poco, con un caudal manejable; compruebe la densidad a intervalos regulares y deje que la lechada se homogenice antes de medir la densidad.

2.2.6 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.

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. No olvide que también debe tener en cuenta el volumen muerto del tanque. • 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.

En algunos casos, los tanques para los fluidos utilizados durante el proceso de cementación son suministrados por Schlumberger. En locaciones costafuera, se utilizan los tanques del equipo de perforación y, en algunos casos, la unidad de cementación se alimenta directamente con agua salada. En este último caso, es necesario asegurarse de que el agua salada se utilice en las pruebas de laboratorio y de que la toma de suministro de agua salada no se encuentre cerca del fondo del mar. Para algunos fluidos es necesario utilizar agua dulce y diésel o petróleo; antes de realizar ningún trabajo, compruebe con el representante de la Empresa si el equipo de perforación dispone de estos fluidos en cantidad suficiente.

Nota: Asegúrese de limpiar todos los tanques al final del trabajo.

2.2.7 Sistema 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. Existen diversos tipos de sistemas de aditivos líquidos (LAS): • Sistema de control manual: cuatro tanques cerrados (1.000 galUS, 750 galUS y dos de 300 galUS) 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. • Sistema de aditivos líquidos computerizado: 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.


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2.3 Cementación primaria: Procedimiento en una etapa Los trabajos de cementación primaria en una etapa incluyen la cementación de: tubo conductor, tubería de revestimiento de superficie, tubería de revestimiento intermedia, tubería de revestimiento de producción, liner y conexión de liner a superficie.

2.3.1 Cementación del tubo conductor

Figura 2-11. Sistema de Aditivos Líquidos Computerizado

En el tanque de desplazamiento se utilizan mezcladores de aligeramiento (lightening mixers) para ayudar a mezclar los aditivos y el agua de mezcla.

Nota: Asegúrese de limpiar todas las bombas y tuberías con agua dulce al final del trabajo.

El conductor suele ser la tubería de revestimiento, que también es la más corta (Figura 2-12). El conductor sirve para evitar que los fluidos de perforación contaminen las arenas poco profundas, así como para evitar los derrumbes, que pueden producirse fácilmente cerca de las superficies donde hay capas superficiales o lechos de grava no consolidados o sueltos.

Tubo Conductor El tubo conductor es la tubería de revestimiento más ancha que se corre en un pozo. El diámetro oscila entre 30 y 16 pulgadas. La función principal del tubo conductor es: • Evitar los derrumbamientos debajo del equipo de perforación.

2.2.8 Cabezas de cementación En el Módulo JET 8 se describen con detalle las cabezas de cementación: Cabezas de Cementación y Aditamentos para Tubería de Revestimiento (sección ID# 4127832 de InTouch).

2.2.9 Equipos auxiliares para cementación En los trabajos de cementación primaria se utilizan distintos tipos de aditamentos y accesorios para tuberías de revestimiento, entre los que se pueden incluir: zapatas guía, collares de flotación, collares de múltiples etapas, centralizadores, canastas de cementación y colgadores de liner. La utilidad y el funcionamiento de estos equipos se describen en el Módulo JET 8: Cabezas de Cementación y Aditamentos para Tubería de Revestimiento. 18 | Cementación Primaria

• Proporcionar una elevación para el niple, para permitir que el flujo de retorno de lodo vuelva a los tanques del equipo de perforación. Los tubos conductores se asientan en zonas poco profundas, con profundidades de entre 30 y 200 pies (normalmente a 100 pies).

Figura 2-12. Tubo Conductor

El tubo conductor suele tener uno de estos tres tamaños y profundidades: • 30 a 20 pulgadas, soldado • 20 a 16 pulgadas, roscado • 30 a 300 pies (<100 pies es lo más común)

En muchos casos, el tubo conductor no necesita cementación y, en su lugar, se asienta con la ayuda de un martinete. Normalmente, es el primer tramo de la tubería de revestimiento que se corre y suele estar ya colocado cuando el equipo de perforación llega a la locación.

Aunque sea necesario cementar el tubo conductor, no se suelen utilizar tapones limpiadores de cementación. Por lo general, la cementación se realiza mediante la inserción de una tubería o tubería de perforación en el tubo conductor. Este sistema ayuda a evitar la contaminación de la lechada de cementación dentro de la tubería de revestimiento, reduce de forma significativa los volúmenes de desplazamiento, y permite detener la mezcla de cemento cuando se detecta retorno en superficie. Si las formaciones situadas en la superficie o cerca de ella están muy poco consolidadas, pueden producirse grandes derrumbes; por ello, es normal aplicar excesos de cemento del 100% al 200%. Para cementar este tipo de tuberías de revestimiento se utilizan lechadas de cementación aceleradas. Las tuberías de revestimiento de gran diámetro están sometidas a una fuerza de flotación ascendente enorme debida a la presión que actúa en la superficie de la cabeza de cementación. Si esta área es suficientemente grande, puede exceder el peso sumergido de la tubería de revestimiento y expulsar la tubería fuera del agujero.

2.3.1.1 Cementación a través de tuberías de perforación La cementación de revestimientos grandes (con diámetros superiores a 13-3/8 pulgadas) puede realizarse a través de una tubería de perforación. En la parte superior de la zapata guía o zapata de flotación (Figura 2-13) se instala un aditamento de conexión (stab-in). Esta zapata o collar actúa como receptáculo del aguijón (stinger) que se conecta a la parte inferior de la tubería de perforación. La guía se prepara con sellos o empaques que actúan como un sello contra el diámetro interno (ID) de la zapata o collar de conexión. Hecho esto, el cemento puede bombearse y desplazarse a través de la tubería de perforación hasta el anular.

Cementación a través de Tubería de Perforación



Figura 2-13. Cementación a Través de Tubería de Perforación

El cemento se mezcla y bombea a través de la tubería de perforación y pasa al anular hasta llegar a la superficie (si este es el objetivo). Cuando se observe que el retorno es cemento de buena calidad (no contaminado), puede detenerse la mezcla y procederse al desplazamiento del volumen de la tubería de perforación. Por otra parte, si antes de que el cemento llegue a la superficie se observa una pérdida de circulación, la mezcla puede interrumpirse y desplazarse el cemento, con lo cual se evita el bombeo de grandes cantidades de cemento a las zonas de pérdida.

2.3.1.2 Cementación por encima Si el objetivo es cementar hasta la superficie y no se consigue, bien sea por pérdidas o por bombeo de un volumen de cemento insuficiente, será necesario llevar a cabo una “cementación por encima”, con el fin de que el cemento alcance la superficie. Para esta operación se utiliza un tubo de diámetro externo pequeño (tubería macarrón) (Figura 2-14). En el anular se pueden introducir de dos a cuatro de estas tuberías; de este modo, la lechada de cementación se puede bombear y llenar el espacio


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anular. Los trabajos de cementación por encima se realizan en profundidades que suelen oscilar entre los 250 y 300 pies.

El diámetro externo de estas tuberías suele oscilar entre 9-5/8 pulgadas y 20 pulgadas para profundidades de entre 100 y 5.000 pies. La tubería de revestimiento de superficie tiene tres objetivos primordiales: • llevar el cemento hasta la superficie

Tubería de Revestimiento

Tubería Macarrón insertada

Figura 2-14. Tuberías Macarrón

2.3.2 Cementación de tuberías de revestimiento de superficie El segundo revestimiento –que también actúa como aislamiento para las formaciones no consolidadas o zonas de agua presentes a poca profundidad (Figura 2-15) se denomina revestimiento de superficie. En algunos países, la legislación impone ciertos requisitos mínimos sobre las propiedades de la tubería de revestimiento y del cemento fraguado.

Tubería de Revestimiento de Superficie La tubería de revestimiento de superficie se corre con el fin de evitar que los fluidos de perforación contaminen las formaciones de agua dulce. Este tipo de revestimiento sirve para aislar zonas situadas cerca de la superficie no consolidadas o donde se producen pérdidas de circulación, y actúa como soporte de las siguientes tuberías de revestimiento. Además, el revestimiento de superficie ayuda a controlar la presión primaria al soportar el preventor de reventones (BOP).

Figura 2-15. Tubería de Revestimiento de Superficie


• cementar la zapata y la zona circundante para desarrollar resistencia a la compresión rápidamente y minimizar así el tiempo de perforación • crear un recorrido de zapata eficaz que permita llevar a cabo la prueba de integridad de presión/límite sin necesidad de realizar trabajos de cementación de reparación (cementaciones forzadas de la zapata)

Para compensar la dificultad que implica determinar el diámetro exacto del agujero abierto, se utilizan excesos de lechada de entre el 50% y el 100%. La cementación a través de tubería de perforación es la técnica más utilizada. El tiempo de perforación se reduce (los trabajos pueden realizarse con mayor rapidez), se ahorra cemento (el cemento se mezcla y bombea hasta que aparece en la superficie) y se consiguen trabajos de mejor calidad (menos riesgo de canalización y contaminación). El tipo de lechada que se suele emplear es la lechada inicial y la lechada de cola. Las formulaciones de estas lechadas presentan las siguientes características: • La lechada inicial es una lechada extendida de baja densidad y con alto rendimiento. Ayuda a reducir el costo y las posibilidades de pérdida. • La lechada de cola es una lechada con cemento puro con un acelerador que contribuye a reducir el tiempo de espera para el fraguado del cemento (WOC) y que sirve como soporte de la tubería de revestimiento en la zapata.

2.3.3 Cementación de tubería de revestimiento intermedia A veces, conforme va a aumentando la profundidad de perforación, para mantener la integridad del pozo es necesario utilizar una tubería de revestimiento intermedia (Figura 2-16). Las tuberías de revestimiento intermedias se utilizan para separar el pozo en secciones explotables, aislar zonas de pérdida de circulación, secciones salinas, zonas de sobrepresión, secciones con lutitas y otras condiciones en el fondo o la superficie del pozo que puedan dificultar o hacer que sea peligroso continuar la perforación.

Tubería de Revestimiento Intermedia La tubería de revestimiento intermedia se utiliza para separar el pozo en las siguientes secciones explotables: • Zonas salinas • Zonas con sobrepresión • Zonas con pérdidas de circulación aisladas • Otras condiciones en el fondo o la superficie que pueden dificultar o hacer peligroso proseguir la perforación

Figura 2-16. Tubería de Revestimiento Intermedia

El tamaño y la longitud de las tuberías de revestimiento intermedias varían mucho de un operador a otro y de un campo a otro, e incluso dentro de un mismo campo. Los tamaños más utilizados son: 13-3/8 pulgadas, 10-3/4 pulgadas y 9-5/8 pulgadas. La longitud puede oscilar entre 1.000 pies y 15.000 pies (305 m a 4.570 m). Las tuberías de revestimiento intermedias pueden cementarse hasta la superficie o hasta la zapata de la tubería de revestimiento anterior, en función de las necesidades del cliente, la presión de fractura de la formación, etc.

Si el tramo que hay que cementar es muy largo y hay formaciones con una presión de fractura baja, la tubería de revestimiento puede cementarse en dos etapas (que se cubren en la siguiente sección de este documento). Los tipos de lechada de cementación utilizados dependen de las necesidades del cliente y de las condiciones del agujero en esta sección del pozo. Las más utilizadas son la lechada inicial extendida y la lechada de cola con cemento puro. • Las lechadas iniciales llevan un agente extensor y/o un aditivo ligero y, muchas veces, también un retardador y un aditivo para la pérdida de fluido. • Las lechadas de cola pueden estar diseñadas con un retardador y, muchas veces, también con un dispersante y un aditivo para la pérdida de fluido. En alguno casos, cuando el cemento se va a utilizar para controlar ciertas zonas problemáticas (por ejemplo, zonas salinas y zonas de migración de gas) se utilizan aditivos especiales.

2.3.4 Cementación de tubería de revestimiento de producción La colocación y cementación de la tubería de revestimiento de producción (Figura 2-17) es uno de los pasos más importantes en la perforación de un pozo. Además de actuar como elemento de sustentación del agujero, esta tubería cumple otras misiones: • aislar la zona productiva de otras formaciones y de los fluidos presentes en ellas • actuar como cubierta de protección de los equipos de terminación, tales como:

- equipo de bombeo artificial subterráneo - equipo de terminación en zonas múltiples - mallas de control de arena • recubrir tuberías de revestimiento intermedias dañadas o desgastadas


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Tubería de Revestimiento de Producción La tubería de revestimiento de producción se corre a través de la tubería intermedia y se cementa en la zona o zonas de producción. La razones principales para correr y cementar una tubería de revestimiento de producción son las siguientes: • Aislar las zonas de producción, y los fluidos que contienen, de otras zonas • Actuar como cubierta de protección de los equipos de producción subterráneos (terminaciones) • Recubrir las tuberías de revestimiento intermedias dañadas o desgastadas

• Las lechadas de cola pueden llevar un retardador y, muchas veces, también un dispersante y un aditivo para la pérdida de fluido.

Cuando el cemento se va a utilizar para controlar ciertas zonas problemáticas (por ejemplo, zonas salinas y zonas de migración de gas) se utilizan aditivos especiales. El diseño de los trabajos de cementación es esencial para que los trabajos sean efectivos. Se debe prestar una especial atención al diseño de las lechadas de cementación y a la colocación del cemento.

2.3.5 Cementación de liner

Figura 2-17. Tubería de Revestimiento de Producción

La longitud y tamaño de la tubería de revestimiento de producción varía mucho, pero las más usuales son: 4-1/2 pulgadas, 5 pulgadas, 7 pulgadas y 9-5/8 pulgadas. Las tuberías de revestimiento de producción pueden introducirse como una sarta completa desde el fondo del pozo (profundidad total) hasta la superficie o desde el fondo del pozo (profundidad total) hasta 100 o 200 pies dentro de la tubería de revestimiento anterior. Este último tipo de tubería recibe el nombre de liner. Los tipos de lechada de cementación utilizados dependen de las necesidades del cliente y de las condiciones del agujero en esta sección del pozo. Se suele utilizar una sola lechada de cementación o lechada inicial extendida y lechada de cola pura: • Las lechadas iniciales llevan un agente extensor y/o un aditivo ligero y, muchas veces, también un retardador y un aditivo para la pérdida de fluido.


Los liner son tuberías de cementación que no llegan hasta la superficie sino que son colgadas del interior de la tubería anterior (Figura 2-18). La superposición depende del objetivo del liner y puede oscilar entre 50 y 500 pies.

Liner



Figura 2-18. Liner

El uso de liner (como tuberías de revestimiento de producción) permite utilizar menos tubería de revestimiento y, por tanto, reducir el costo del pozo. Las tolerancias anulares suelen

ser pequeñas; debido a esto, en los trabajos de cementación puede ser necesario utilizar fluidos y técnicas de colocación especiales para reducir el riesgo de sufrir pérdidas. Las lechadas utilizadas en la cementación de los liner están diseñadas para presentar unas propiedades de fluidez y de fraguado que garanticen una buena sustentación y aislamiento. Si el volumen lo permite, la lechada se mezclará por baches.

2.3.6 Cementación de conexiones de liner a superficie Las conexiones de liner a superficie (complementos de liner) (Figura 2-19) salen desde superiores tope de un liner ya existente y ascienden hasta un punto determinado o hasta la superficie. Se utilizan para reparar tuberías de revestimiento dañadas, desgastadas o corroídas y para reforzar la protección contra la presión y la corrosión.

Los liner pueden ser liner de producción, liner de perforación o conexiones de liner a superficie (“tie-back”). El liner de producción corre desde la última tubería de revestimiento hasta el fondo del pozo (profundidad total) y sustituye a la tubería de revestimiento de producción. Este liner está en contacto directo con los tramos de producción, de modo que la cementación en este punto es crítica. Los liner de perforación se utilizan en las operaciones de perforación para poder aumentar la profundidad del pozo; su función es aislar las zonas de pérdida de circulación y otras zonas problemáticas. Una conexión de liner a superficie asciende desde el tope de un liner ya existente hasta un punto superior en el interior de otra tubería de revestimiento. Se utiliza para reparar tuberías de revestimiento dañadas, desgastadas o corroídas situadas sobre otro liner ya existente. Para correr y colgar el liner dentro de una tubería de revestimiento es necesario utilizar equipos especiales. Schlumberger no suministra este tipo de equipos (entre los que se incluye la cabeza de cementación del liner). La cuadrilla de cementación debe coordinar los trabajos de cementación junto con el cliente y el proveedor de equipos para liner.

Figura 2-19. Cementación de Conexiones de Liner a Superficie

Para instalar una conexión de liner a superficie, el liner original debe tener instalado un conector. Normalmente, se trata de un receptáculo de diámetro interno pulido que va unido a la parte superior del colgador del liner. En el extremo de la conexión de liner a superficie se coloca un aguijón (stinger) con sellos o un niple de sello. En algunos casos, también se utiliza un empacador y cuñas de anclaje. A veces, se puede hacer la cementación a través de la conexión de liner a superficie, en el anular entre el tie-back y el tubería de revestimiento anterior.


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2.4 Cementación primaria: Procedimientos con múltiples etapas

Con la introducción y aplicación de la familia LiteCRETE* de sistemas de cemento, se ha reducido en los últimos tiempos, el uso de cementaciones con múltiples etapas. La baja densidad y las mejores propiedades mecánicas de estos sistemas permiten cementar las sartas de revestimiento sin necesidad de utilizar collares de etapa.

Los trabajos de cementación con múltiples etapas se utilizan para separar y aislar zonas. En primer lugar, la lechada de cementación se asienta alrededor de la sección inferior de una sarta de revestimiento con el cemento colocado hasta una profundidad determinada. A Para realizar una cementación en dos etapas continuación, a través de los puertos del collar se siguen estos pasos: o collares de etapa colocados en la sarta de revestimiento, se cementan de forma sucesiva PASO 01 Circulación y acondicionamiento las etapas superiores. Un collar de etapa del lodo. es básicamente una junta de revestimiento con puertos que se abren y cierran o sellan mediante camisas de accionamiento a presión. PASO 02 Pruebas de presión de las líneas. La cementación de etapas múltiples se utiliza con los siguientes fines: • reducir la presión hidrostática en las formaciones que no pueden soportar la presión hidrostática ejercida por una columna larga de cemento • aislar dos zonas con problemas en una misma sección del agujero del pozo, por ejemplo, una zona de alta presión y una zona con una presión de fractura baja • ahorrar cemento en aquellos pozos en los que sólo es necesario cementar la parte inferior y una porción superior de la tubería de revestimiento

Las tres técnicas de cementación de múltiples etapas más utilizadas son: • cementación regular en dos etapas; la cementación de cada una de las etapas es una operación independiente y distinta • cementación continua en dos etapas; ambas etapas se cementan en una sola operación continua • cementación en tres etapas; la cementación de cada una de las etapas es una operación independiente y distinta.


PASO 03

Bombeo del lavador y/o espaciador.

PASO 04

Bombeo de la lechada de cementación inicial y/o de cola (cementación de la primera etapa).

PASO 05 Lanzamiento del tapón de la primera etapa. PASO 06

Desplazamiento de la lechada de cementación de la primera etapa hasta la zapata (profundidad total).

PASO 07

Bombeo del tapón de la primera etapa para verific*ar que ha llegado al collar de flotación.

PASO 08

Purga y comprobación de los

retornos.

PASO 09

Lanzamiento de la bomba de apertura del collar de etapa (hasta que caiga en el collar de etapa).

* Marca de Schlumberger

PASO 10

Presurización de la bomba de apertura instalada en el collar de etapa; apertura de los puertos en el collar de etapa.

PASO 11

Circulación a través de los puertos del collar de etapa.

PASO 12

Bombeo del lavador o espaciador antes de la inyección de la lechada de cementación de la segunda etapa.

PASO 13

Bombeo de la lechada de cementación inicial y/o de cola (cementación de la segunda etapa).

PASO 14

Lanzamiento del tapón de cierre.

PASO 15

Desplazamiento del tapón de cierre hasta el collar de etapa.

PASO 16

Presurización del tapón de cierre para cerrar los puertos del collar de etapa.

PASO 17

Liberación y comprobación de los

retornos.


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3.0 Propiedades de Cementación Los cementos Portland están diseñados para utilizarse en la cementación de pozos, en muy diversas condiciones: distintas temperaturas y presiones, y formaciones y fluidos con distintas propiedades. Para poder utilizar las lechadas en estas distintas condiciones, se emplean numerosos aditivos de cemento, diseñados en condiciones simuladas.

La propiedades de la lechada y del cemento fraguado se diseñan y evalúan en un laboratorio, donde se simulan las distintas condiciones en las que van a emplearse. Los procedimientos de prueba en laboratorio se rigen por las normas incluidas en API RP 10B: Procedimiento Recomendado para la Prueba de Cementos para Pozos (Recommended Practice for Testing Well Cements).

Reporte de Prueba de Cemento en Laboratorio – Lechada de Cola 9 5/8" GB Datos del pozo Firmas

Nº fluido Fecha

: NLA 27805002 : 18-03-2006

Tipo de trabajo BHST Temperatura inicial Presión inicial

Cliente :X Nombre del pozo : 995 #2

Lechada de cola de 9 5/8" 145 ºF 80 ºF 475 psi

Locación / Equipo de perforación : XZ Campo : XY

Profundidad BHCT Tiempo hasta temp. Tiempo hasta presión

6500,0 pies 110 ºF 00:35 hr:mn 00:35 hr:mn

TVD BHP Velocidad de calentamiento Programa

6500,0 pies 3850 psi (ºF/min) CemCADE

Composición Densidad Porosidad

16,40 lpg 55,3 %

Rendimiento Fracción sólida

1,07 pies cúbicos/sk 44,7 %

Fluido de mezcla Tipo de lechada

4,418 galones/sk Convencional

Código

Concentración

Componente

Número de lote

H Agua dulce

Mezcla Fluido base

Muestra campo

3,368 gals/sk

D047 D500 D177 D080

0,020 gals/sk 1,000 gals/sk 0,010 gals/sk 0,020 gals/sk

ANTIESPUMANTE GASBLOK LT RETARDADOR DISPERSANTE

1008933

Reología (lecturas promedio) (rpm) 300 200 100 60 30 6 3

(deg) 93,0 66,0 36,0 24,0 14,0 6,0 5,0

Temperatura

(deg) 125,0 98,0 70,0 58,0 46,0 32,0 28,0

80 ºF

110 ºF

Pv: 88,947 cP Ty: 5,50 lbf/100 pies2

Pv: 86,386 cP Ty: 39,76 lbf/100 pies2

Tiempo de espesamiento Consistencia 3 0 Bc 7 0 Bc 1 00 B c

Tiempo 04: 51 h r:mn 05: 35 h r:mn 0 5:3 9 hr: mn

Fluido libre 0,0 mL/250 mL A 110 ºF y 0º incl. Sedimentación

En 2 hrs Ninguna

Resistencia a compresión UCA – Resultados registrados Tiempo 12:00 hr:mn 12:00 hr:mn

CS 1502 psi 2522 psi

Pérdida de fluido Pérdida de fluido API 10 mL en 30 min

20 a 110 ºF

mL y 1000 psi

Comentarios Lechada con 0,02 gals/sk de D177 demoró 6:19 para llegar a 70 Bc.

Figura 3-1. Reporte de Prueba de Cemento en Laboratorio


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Antes de llevar a cabo una cementación, el laboratorio suministrará al supervisor de campo un reporte como el que se muestra en la Figura 3-1. A partir de este documento, el supervisor de cementación sabe qué aditivos se necesitan, las concentraciones de los componentes y las propiedades de la lechada de cementación.

La prueba del tiempo de espesamiento finaliza cuando la lechada de cementación alcanza una consistencia de 100 Bc. No obstante, 70 Bc se considera el valor máximo de consistencia bombeable.

El reporte de laboratorio contiene las características de la lechada que se va a bombear al pozo. Estas características incluyen: densidad, rendimiento, tiempo de espesamiento, agua de mezcla, fluido de mezcla, resistencia a la compresión, pérdida de fluido y agua libre.

El agua de mezcla es la cantidad de agua, expresada en galones por saco de mezcla de cemento seco, antes de la adición de los aditivos líquidos. Normalmente se expresa en galones por saco y puede ser tanto agua dulce como agua salada.

3.4 Agua de mezcla

3.5 Fluido de mezcla 3.1 Densidad La densidad es el peso por unidad de volumen y suele expresarse en lbm/galUS o kg/m3. Las lechadas utilizadas en la cementación de pozos de petróleo y gas tienen una densidad entre 11,5 lbm/galUS y 19,0 lbm/galUS [1.380 kg/m3 y 2.280 kg/m3].

3.2 Rendimiento Es el volumen de lechada obtenido al mezclar un saco de cemento con la cantidad deseada de agua y otros aditivos. Se suele expresar en m3/kg o pies cúbicos/saco.

3.3 Tiempo de espesamiento Las pruebas del tiempo de espesamiento sirven para calcular el tiempo que una lechada está en estado líquido en las condiciones de presión y temperatura simuladas del pozo. Estas condiciones se simulan mediante un consistómetro presurizado, que mide la consistencia de la lechada de prueba contenida en una copa rotativa. Los resultados de la prueba se expresan en unidades Bearden de consistencia (Bc). 28 | Propiedades de Cementación

El fluido de mezcla es la cantidad total de aditivos líquidos más el agua de mezcla, expresada en galones por saco de cemento seco. Normalmente se expresa en galones por saco.

3.6 Reología La reología define las propiedades de flujo de la lechada. Estas características se controlan con el fin de facilitar la mezcla y bombeabilidad y obtener las características deseadas del caudal del fluido. Las propiedades del fluido que definen la reología son: • viscosidad plástica (PV) expresada en cP (centipoise): pendiente de la línea de esfuerzo de corte/velocidad de corte por encima del punto de cedencia • punto de cedencia (Ty) expresado en libras de fuerza/100 pies cuadrados: mide la resistencia del fluido a fluir.

Cuantos más sólidos contenga una lechada, mayor será la viscosidad plástica. Cuanto mejor sea la dispersión entre las partículas hidratadas de cemento, menor será el punto de cedencia.

3.7 Resistencia a la compresión La resistencia a la compresión del cemento fraguado indica la capacidad del cemento para no fallar en compresión. El cemento debe ser lo suficientemente resistente para sostener la tubería de revestimiento en el agujero, soportar los choques generados por las operaciones de perforación y disparo, y resistir una presión hidráulica alta sin fracturarse. La prueba de resistencia a la compresión sirve para determinar la resistencia del cemento fraguado en las condiciones del pozo. Esta propiedad se expresa en libras por pulgada cuadrada (psi).

3.8 Control de pérdida de fluido Las pruebas de pérdida de fluido sirven para medir la deshidratación que sufre la lechada durante los trabajos de cementación e inmediatamente después de terminarlos. La prueba consiste en someter la lechada a las condiciones simuladas del pozo en un consistómetro. Luego, la lechada se coloca en una prensa-filtro caliente. Si la lechada se deshidrata por completo en menos de 30 minutos, se anota el tiempo de deshidratación y, mediante un factor de conversión, se determina el valor de la pérdida de fluido. Los resultados se expresan en mL de fluido para 30 minutos.

3.9 Agua libre Las pruebas de agua libre sirven para medir la tendencia del agua a separase de la lechada de cementación. Esta tendencia se mide en mL/250 mL. En primer lugar, se prepara una lechada de cementación, se la somete a las condiciones del pozo y se la deja reposar en una probeta (vertical o con una inclinación de 45°) durante dos horas: pasado este tiempo, se mide en el cilindro la cantidad de agua libre que hay en la superficie de la lechada.


29


30 | Propiedades de Cementación

4.0 Requerimientos Claves de Calidad de Servicio El documento de Requerimientos Claves de Calidad de Servicio (KSQR por sus siglas en inglés) incluye una serie de requisitos y comprobaciones que deben realizarse antes de llevar a cabo cualquier trabajo de cementación. En caso de no cumplirse alguno de estos requisitos, el trabajo puede fallar.

El KSQR tiene tres secciones: Requisitos de diseño y preparación: Esta sección contiene los procedimientos de diseño de los trabajos, incluido el diseño de la lechada de cementación y las pruebas de laboratorio, la comprobación de los materiales,

Cementación Requerimientos Claves de Calidad de Servicio 1. Requerimientos de Diseño y Preparación 1.1

1.2 1.3

Responsable

Seguir diseño de trabajo y procedimiento aprobado por el cliente, incluir un CemCADE en cualquiera de las siguientes LM, S aplicaciones: profundidades mayores a 2,286 mts (7,500 ft); temperatura de fondo estática (BHST) mayor a 79°C (175°F); lechadas de nueva tecnología; tuberías de producción; liner; aguas profundas; alta desviación (mayor a 45°). El diseño de trabajo y procedimiento debe ser revisado por la gerencia antes de la entrega - la documentación de esta revisión es requerida. Cumplir con los requerimientos de tiempo de fraguado de Schlumberger Well Services LM Realizar pruebas de tiempo de fraguado, agua libre y reología usando los aditivos y cemento que serán usados en el LM trabajo y muestras representativas del agua en las siguientes aplicaciones: a) trabajos de tuberías de producción, liners, forzamientos, tapones, aguas profundas y alta desviación (inclinación mayor a 45°); o b) trabajos a profundidades mayores a 2,286 mts (7,500 ft) o temperatura de fondo estática (BHST) mayor a 79°C (175°F)

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.12

Nota: Trabajos de forzadas y tapones están exentas de pruebas de agua libre. Seguir procedimientos preestablecidos de laboratorio. Verificar volúmenes de cemento y cálculos de aditivos antes de cargar para el trabajo. Seguir procedimientos de carga y muestreo para los sistemas de cemento utilizados. Cuadrilla al día en Estándares relevantes QHSE de OFS y Well Services. Supervisor del Servicio (JS) y operadores de bombas han realizado trabajos iguales o similares previamente; y/o JS y operador (es) bomba (s) han completado entrenamiento y ha sido declarados competentes por Gerente (LM). Equipo se encuentra al día en Stem I y II; cabezas de cementación han sido mantenidas de acuerdo a procedimientos estándar. Equipo de tratamiento ha sido inspeccionado y probado de acuerdo al Estándar 23 de Well Services. Equipo necesario se encuentra disponible para realizar el trabajo de acuerdo a diseño y cumple con los Estándares QHSE relevantes. Promover una imagen profesional (equipo se encuentra limpio y pintado según Estándar SLB; uniformes limpios y en buenas condiciones). Antes de salir al trabajo o antes de transferir cemento en seco y aditivos líquidos al almacenamiento en el sitio de trabajo verificar que los volúmenes de cemento y cálculos de aditivos sean correctos. Gerencia ejecuta con el supervisor del trabajo una revisión/discusión que abarque: a) Análisis de Riesgo de Calidad de Servicio (SQ). b) Diseño de trabajo y procedimiento. c) Hoja del trabajo con información relevante del pozo.

2. Requerimientos de Ejecución en Sitio 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

2.7

3.2

LM, JS LM LM, JS LM, JS LM

JS JS JS JS JS JS

JS

Responsable

Cumplir con los requerimientos de reporte y captura de datos: a) Transferir archivos del trabajo y del tratamiento de los programas CemCADE y CemCAT a i-FIND después de cada trabajo. b) Reportar los eventos de Calidad de Servicio apropiadamente en Quest. Solicitar y documentar la opinión del cliente concerniente al desempeño del trabajo y si la expectativas del trabajo fueron cumplidas. Investigar y dar seguimiento a cualquier incidente de no conformidad.

Traducido del documento WS 0601 v1.0

LM, JS, EO

Responsable

Cuadrilla tiene y usa equipo de protección personal (EPP) apropiado y funcional. Conducir junta pre-operacional con representante del cliente, cuadrilla y terceros involucrados para llegar a acuerdos en procedimientos de trabajo, diseño, cálculos y planes de contingencia de Calidad de Servicio. Instalación de equipo en cumplimiento con Estándares QHSE. Seguir procedimientos apropiados de operación de cabeza de cementación. Grabar parámetros críticos del trabajo (densidad, gasto, presión). Tomar muestras: a) 5 lb (2.3 kg) de muestras de cemento por cada silo/botella b) 2 gal (8 Lts) de muestras de agua/fluido de mezcla Nota: No dejar muestras de productos de marca registrada en locación. Realizar el trabajo de acuerdo a diseño. Cualquier desviación del procedimiento original del trabajo requiere aprobación del representantes del cliente, JS y LM.

3. Requerimientos de Evaluación 3.1

LM LM, JS LM LM, JS LM

LM, JS

LM, JS, S

Clave: LM = Gerente de línea (OM, FSM, etc.); JS = Supervisor de Trabajo; EO = Operador de Equipo; S = Ventas

.

Well Services Figura 4-1. Requerimientos Claves de Calidad de Servicio


31

el mantenimiento de los equipos, la preparación del personal, y la evaluación de riesgos. Requisitos de ejecución en el pozo: Esta sección trata sobre la correcta aplicación de las normas y procedimientos de Schlumberger y Well Services, los procedimientos de trabajo y la recogida de muestras. Requisitos de evaluación: Esta sección trata sobre los reportes de trabajo y la recogida de datos, y la opinión del cliente sobre la calidad del servicio ofrecido. Además, establece las principales responsabilidades del personal de la cuadrilla de cementación. Cada uno de los miembros de la cuadrilla de cementación debe conocer sus responsabilidades durante el trabajo. Para obtener más información, consulte el documento de Requerimientos Claves de Calidad de Servicio de Cementación, sección ID# 3200513 de InTouch.

32 | Requerimientos Claves de Calidad de Servicio

5.0 Cementaciones de Reparación Cuando con la cementación primaria no se consiguen los objetivos deseados o cuando el cemento o la tubería de revestimiento presentan fallas debido al paso del tiempo, es necesario corregir el problema. Estos procesos de reparación reciben el nombre de cementaciones de reparación. La técnica de reparación más común es la cementación forzada, un procedimiento en el que se fuerza a la lechada a pasar a través de agujeros o rajaduras de la tubería de revestimiento, con el fin de reparar un trabajo de cementación primaria o un problema en un pozo.

Reparación de un Aislamiento Zonal Defectuoso A veces, los trabajos de cementación primaria presentan defectos que deben repararse; por ejemplo, pueden haber quedado bolsas o canales de lodo detrás de la tubería de revestimiento a través de los cuales pueden producirse migraciones. Asimismo, a lo largo de la vida de un pozo pueden surgir problemas graves, como la aparición de defectos en un aislamiento zonal, que deben repararse.

Zona de Agua

Zona de Petróleo y Gas

5.1 Objetivos de una cementación forzada La cementación forzada se hace para reparar un aislamiento zonal defectuoso (Figura 5-1), eliminar la entrada de agua y reparar fugas en la tubería de revestimiento.

5.1.1 Reparación de un aislamiento zonal defectuoso El objetivo principal de un trabajo de cementación primaria es cementar eficazmente el anular, sobre todo en las zonas de producción o zonas problemáticas. No obstante, este objetivo puede no lograrse, por ejemplo, si el cemento no ha desplazado bien el lodo en el anular y han quedado burbujas y canales de lodo o de cemento contaminado. Otras razones que explican la posible falla de los trabajos son: las propias condiciones del pozo; por ejemplo, la pérdida de circulación y la migración de gas, o incluso los problemas de calidad del servicio, bien sea en la ejecución y/o en el diseño.

Figura 5-1. Reparación de un Aislamiento Zonal Defectuoso

En estos casos, el área de la tubería de revestimiento que debe repararse se perfora y se inyecta (se fuerza) lechada de cementación a presión a través de los orificios. La parte superior del cemento también puede estar más baja de lo deseado debido a pérdidas ocurridas durante la cementación primaria, cálculos erróneos del volumen del agujero o un desplazamiento incompleto. La solución es forzar la lechada de cementación a través de las perforaciones justo por encima de la parte superior del cemento para extender la longitud de la columna en el anular (Figura 5-2).


33

Subida de la Parte Superior del Cemento La altura de la columna de cemento primaria en el anular puede ser insuficiente. Esto puede deberse a varias causas:

Perforaciones

Cemento Insuficiente en el Anular

Taponamiento de Perforaciones Durante la vida de un pozo, debido a la conificación, pueden producirse intrusiones de agua. Para evitar que el agua entre en el pozo, se fuerza lechada de cementación a través de las perforaciones.

• Pérdida de circulación • Cálculos erróneos del volumen del agujero • Desplazamiento incompleto de la lechada La parte superior de la columna de cemento puede subirse mediante el bombeo de lechada a través de las perforaciones situadas justo encima de la parte superior de la columna.

Cemento Insuficiente en el Anular

Zona de Petróleo y Gas

Perforaciones

Cemento Forzado en las Perforaciones

Zona de Agua

Figura 5-3. Taponamiento de Perforaciones Figura 5-2. Subida de la Parte Superior del Cemento

5.1.2 Eliminación de entrada de agua La entrada no deseada de agua o gas procedentes de áreas situadas por encima o por debajo de la zona de producción también se puede eliminar mediante la cementación forzada: se hacen perforaciones en estas áreas y se inyecta lechada de cementación a través de los orificios (Figura 5-3).

34 | Cementaciones de Reparación

5.1.3 Reparación de fugas en la tubería de revestimiento Las tuberías de revestimiento pueden presentar fallas por corrosión o la presencia de grietas o fallas en las uniones. Para repararlas, se corre un empacador, que se coloca encima de la tubería de revestimiento dañada. A continuación, se hace circular lechada de cementación hasta el área dañada, se fija el empacador, y se fuerza la lechada a baja presión hacia el interior y en torno a los orificios de la tubería (Figura 5-4).

5.2.1.1 Colocación con baja presión

Reparación de Tuberías de Revestimiento Corroídas

La cementación forzada a presión baja consiste básicamente en la inyección de lechada de cementación con una presión inferior a la de fractura de la formación. Esta técnica se utiliza sobre todo para rellenar cavidades de las perforaciones o canales interconectados. Es la técnica más utilizada.

Las zonas corroídas de las tuberías de revestimiento, causadas por las presiones de tratamiento o los esfuerzos generados por los empacadores, pueden repararse mediante cementación forzada. Un empacador es una herramienta que se coloca en el agujero para sellar ciertas áreas de éste.

Se suelen utilizar volúmenes pequeños de lechada, ya que ésta no se inyecta en la formación. Corrosión

Es necesario tomar precauciones especiales para evitar que la formación se fracture. La columna máxima de lechada que puede admitir la formación se calcula mediante la siguiente fórmula:

Figura 5-4. Reparación de Tuberías de Revestimiento Corroídas

5.2 Técnicas de cementación forzada de reparación La cementación forzada puede clasificarse según la técnica de colocación (presión de inyección baja o alta), el método de bombeo (continuo o por forzamiento intermitente) y el método de aplicación (mediante herramientas de cementación forzada o métodos de colocación convencionales). Técnicas de Cementación Forzada

Colocación Presión baja

Presión alta

Bombeo Bombeo continuo

Bombeo intermitente

Aplicación Cabeza del revestimiento

Herramientas de cementación forzada

C = [FG x H – 500] – [0,052 x H x rc] 0,052 x [rs – rc] y Vmáx = Vt x C donde = altura máxima de la columna de cemento H = profundidad de la perforación (pies) rc = densidad del fluido de terminación (lpg) rs = densidad de la lechada de cementación (lpg) Vmáx = volumen máximo de lechada (pies cúbicos) Vt = volumen de la tubería por unidad de longitud (pies cúbicos/pie) C

Figura 5-5. Técnicas de Cementación Forzada

5.2.1 Colocación La lechada de cementación puede colocarse detrás de la tubería de revestimiento con presión de inyección alta o baja.

5.2.1.2 Colocación con alta presión La técnica de cementación forzada de alta presión se utiliza cuando no es posible inyectar la lechada a una presión inferior a la de fractura. Esto ocurre principalmente en canales aislados detrás de las tuberías de revestimiento, en microanulares y en perforaciones obstruidas.


35

El cemento se coloca fracturando la formación e inyectando la lechada de cementación en la zona. Se suele utilizar un volumen relativamente alto de lechada, ya que las fracturas creadas y las perforaciones tienen que rellenarse con ella. Como medida de precaución especial, antes de inyectar la lechada, debe bombearse un lavador o un ácido débil, con el fin de minimizar el caudal de bombeo necesario para iniciar las fracturas. Un caudal de bombeo alto puede generar fracturas grandes, con orientaciones impredecibles que no puedan controlarse.

5.2.2 Bombeo Existen dos métodos para bombear y forzar la lechada detrás de la tubería de revestimiento: bombeo continuo o bombeo secuencial.

5.2.2.2 Bombeo intermitente La técnica de bombeo intermitente consiste en aplicar de forma intermitente presión a un caudal entre 0,25 bbl/min y 0,50 bbl/min durante un intervalo de entre 10 y 20 minutos hasta alcanzar la presión final de la cementación forzada. La pérdida de filtrado inicial suele ser muy alta, pero disminuye a medida que se forma el revoque de lodo. En comparación con la técnica de bombeo continuo, en el bombeo secuencial se utilizan volúmenes de lechada relativamente bajos. La duración de cada secuencia depende del tipo de formación y puede oscilar entre 5 minutos, en formaciones duras, y 30 minutos, en formaciones blandas. Esta duración debe tenerse en cuenta a la hora de determinar el tiempo de espesamiento de la lechada.

5.2.2.1 Bombeo continuo

En la Figura 5-7 se muestra la variación de la presión con respecto al tiempo en un proceso de cementación forzada mediante bombeo intermitente.

El bombeo continuo (Figura 5-6) consiste en bombear de forma ininterrumpida un volumen determinado de lechada hasta alcanzar la presión de inyección final. Cuando la presión de inyección final se mantiene constante, el trabajo ha terminado; en caso contrario, se debe repetir hasta alcanzar una presión uniforme.

A. El agua de mezcla de la lechada se filtra durante el bombeo secuencial. B. No hay más filtrado; la lechada se ha deshidratado. C. La presión se libera. D. La presión de inyección final se vuelve a aplicar escalonadamente.

Esta técnica puede utilizarse tanto con presiones altas como bajas, aunque hay que tener en cuenta que el volumen de lechada bombeado suele ser alto en esta situación.

Presión (psi)

Tiempo

Figura 5-6. Bombeo Continuo


Figura 5-7. Variación de la Presión con Respecto al Tiempo Durante una Cementación Forzada Mediante Bombeo Intermitente

5.2.3 Aplicación Para colocar la lechada de cementación y aplicar la presión necesaria, se utilizan dos técnicas diferentes. La diferencia entre ambas estriba en el uso (o no) de unas herramientas de aislamiento llamadas empacadores de cementación forzada.

PASO 06

Levante la tubería por encima de la lechada para equilibrar el tapón.

PASO 07

Cierre las compuertas del BOP.

PASO 08

Inyecte la lechada en la zona.

PASO 09

Aplique la presión de cementación

forzada.

5.2.3.1 Cementación forzada a través de la cabeza del revestimiento (“Bradenhead squeeze”) En la técnica de cementación forzada a través de la cabeza del revestimiento, también conocida como “cementación forzada pobre”, no se utiliza una herramienta de aislamiento del fondo de pozo. Esto significa que toda la tubería de revestimiento y el cabezal de pozo están expuestos a la presión de inyección final. No se recomienda el uso de esta técnica en tuberías de revestimiento viejas.

PASO 10

Abra las compuertas del BOP.

PASO 11

Reverse el exceso de lechada.

PASO 12

Espere a que el cemente fragüe. BOP

50°

Cuando hay perforaciones abiertas por debajo de la zona, a veces es necesario introducir un tapón mecánico (Figura 5-8) para aislarlas de la zona de tratamiento. La técnica de la cabeza del revestimiento se aplica a profundidades pequeñas y con aberturas largas en la tubería de revestimiento.

CEMENTO

10 pies de arena TAPÓN MECÁNICO

Figura 5-8. Tapón Mecánico

Un procedimiento normal de trabajo incluye los siguientes pasos:

5.2.3.2 Herramientas de cementación forzada

PASO 01

Corra en el agujero, hasta el fondo de la zona, la tubería o tubería de perforación sin nada en el extremo inferior.

PASO 02 Cierre las compuertas del preventor de reventones (BOP). PASO 03

Lleve a cabo la prueba de inyección.

PASO 04

Abra las compuertas del BOP.

PASO 05 Bombee agua en primer lugar y luego la lechada de cementación y agua.

Esta técnica implica el uso de herramientas de fondo de pozo recuperables o perforables. Estas herramientas se utilizan para aislar la parte superior del revestimiento y el cabezal de pozo del cemento y de la presión de cementación, así como para mejorar el control y la inyección de fluidos durante los trabajos de cementación forzada. Los empacadores recuperables (Figura 5-9) pueden asentarse y luego recuperarse para su reutilización. Se pueden utilizar para muchas operaciones, como las pruebas selectivas y la cementación de múltiples zonas. JET 14 - Introducción a la Cementación |

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peso para expandir los elementos de sello. Es posible hacer circulación del fluido sin liberar el empacador mediante la apertura y cierre de un bypass que lleva incorporado o corriendo una herramienta de bypass justo encima de él. Cuñas Superiores (asentamiento hidráulico)

Cuñas Opuestas de Tipo Balancín

Sello de Bypass (cerrado)

Elementos de Caucho

Mandril de Asentamiento

Elemento de Empaque

Cuñas Inferiores (asentamiento mecánico)

Normalmente, por debajo del empacador se introduce un tubo de fondo con el fin de facilitar una mejor colocación de la lechada en la zona. El diseño de una cementación forzada se debe hacer evitando que el cemento quede alrededor del empacador, ya que esto podría hacer que fallara el trabajo; la utilización del tubo de fondo hace que el empacador esté bien separado de la lechada evitando que esto ocurra. Empacadores perforables

Empacador Recuperable de Compresión

Empacador Recuperable de Tensión

Figura 5-9. Empacadores Recuperables

Entre las herramientas recuperables se pueden citar como ejemplo el empacador DLT, el empacador PosiTrieve*, el empacador Hurricane*, la herramienta de cementación forzada corta, y el tapón mecánico recuperable. Estas herramientas pueden recuperarse una vez terminado el proceso, repararse y volverse a utilizar en otros trabajos. Para obtener información más detallada sobre los empacadores, tapones mecánicos y retenedores de cementación forzada, consulte el JET 32, Herramientas para Tuberías Flexibles, sección ID# 4221770 de InTouch. Empacadores recuperables (DLT y PosiTrieve) Se trata de un tipo de empacadores que se corren y recuperan con una sarta de tubería o de producción, a diferencia de los empacadores permanentes, que se fijan en la tubería de revestimiento o liner antes de insertar la sarta de producción. Los e*mpacadores se asientan por rotación en la superficie y luego se aplica * Marca de Schlumberger 38 | Cementaciones de Reparación

El retenedor de cemento Baker modelo K-1 (Figura 5-10) y el tapón mecánico son ejemplos de herramientas de fondo perforables. Estas herramientas sólo se pueden correr una vez y luego molerlos después que el cemento fragüe. Normalmente, se corren mediante una tubería, una tubería de perforación o un cable. Por lo general, están fabricados de hierro fundido y presentan un tamaño compacto para minimizar el tiempo de perforación. Llevan incorporada una válvula de camisa deslizante o una válvula de resorte para controlar la inyección de la lechada y garantizar las condiciones de cementación finales. Las válvulas de camisa deslizante se accionan subiendo y bajando la tubería y evitan el flujo en cualquier dirección. Para conectar el retenedor de cemento a la herramienta de asentamiento de cable se utiliza un adaptador. El retenedor de cemento se baja hasta la posición correcta y se asienta mediante el encendido eléctrico de una carga de combustión lenta en la herramienta de asentamiento. Cuando el retenedor de cemento está completamente empacado, la herramienta de asentamiento es liberada y se recupera con el cable. Por último, el aguijón se corre con tubería y se inserta en el agujero del retenedor para llevar a cabo la cementación forzada.

Cuando el retenedor se corre utilizando una tubería, el retenedor se conecta a una herramienta para asentamiento con tubería. A medida que baja el retenedor de cemento, la válvula se abre para permitir que la tubería se llene. Al girar la tubería hacia la derecha, las cuñas superiores se liberan y se inicia el empaque (en algunos modelos). A continuación, la tubería se tira para arriba para terminar el empaquetamiento. Cuando se alcanza la tensión de asentamiento adecuada, la herramienta de asentamiento se libera.

Cuña Superior

tanto de la parte inferior como superior. Los tapones pueden ser recuperables o perforables, con asentamiento mediante tubería o cable. Tapones mecánicos recuperables Los tapones mecánicos recuperables se utilizan en aplicaciones para múltiples zonas y pueden ser de tipo copa o empacador. Los tapones mecánicos de tipo copa (Figura 5-11) por lo general se utilizan en aplicaciones en zonas con poca profundidad y una presión moderada. Son más simples y más económicos que los modelos de tipo empacador. No obstante, las copas están en contacto continuo con la tubería de revestimiento cuando se insertan, lo que provoca un desgaste y aumenta los efectos de suabeo y pistoneo.

Anillo de Respaldo

Elementos Extremo para pesca

Conducto para Circulación Cuña Inferior Cabeza de Recuperación

Puertos Válvula

Cuñas Opuestas de Tipo Balancín

Copa

Figura 5-10. Empacador Perforable de Cementación Forzada: Retenedor de Cemento

Resortes de Tracción

Tapones mecánicos Los tapones mecánicos se utilizan fundamentalmente para aislar la tubería de revestimiento situada por dejado de la zona que se va a tratar. Una vez asentados, los tapones mecánicos actúan como una barrera sólida que protege contra el flujo y la presión procedentes

Figura 5-11. Tapón Mecánico (Tipo Copa)

Los tapones con copa se pueden correr en una tubería o en una línea de arena y se liberan y


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recuperan mediante una camisa de recuperación. En el caso de las líneas de arena, es necesario utilizar una camisa de recuperación y procedimientos especiales. Una vez liberados, se asientan automáticamente mediante la aplicación de presión desde arriba o desde abajo. El tapón mecánico tipo empacador (Figura 5-12) presenta el diseño de un empacador, lo que hace que sea más duradero e ideal para aplicaciones profundas y a alta presión. Estos tapones tienen un diámetro externo más pequeño, lo que facilita una inserción más rápida y reduce los efectos de suabeo y pistoneo.

Válvula de Igualación

y superior. Una vez asentado el tapón, los elementos se expanden y contraen la tubería de revestimiento: así, se permite que el fluido pase por la herramienta y se logra un flujo suave tanto hacia dentro como hacia fuera del pozo. La herramienta se asienta y libera mediante rotación derecha.Puede utilizarse independientemente o con otros empacadores recuperables.

5.2.3.3 Cementación forzada con empacador con tubo de fondo La cementación forzada con empacador con tubo de fondo (Figura 5-13) implica el uso de un empacador recuperable (DLT o PosiTrieve) para aislar la parte superior de la tubería de revestimiento y el cabezal de pozo de la presión de cementación forzada.

Extremo para pesca Puertos de Bypass

Empacador Camisa de Recuperación

Tubo de fondo

Elementos

Cuñas

Figura 5-13. Cementación Forzada con Empacador con Tubo de Fondo Conjunto de Tracción

Este método se utiliza cuando existen dudas sobre la integridad de la tubería de revestimiento (en pozos viejos) y cuando es necesario colocar la lechada en un intervalo largo, en una tubería de revestimiento partida o en un liner con perforaciones abiertas por debajo de la zona de tratamiento.

Figura 5-12. Tapón Mecánico (Tipo Empacador)

El tapón mecánico recuperable de Schlumberger utiliza un juego de cuñas de compresión para anclar el tapón y protegerlo de la presión inferior 40 | Cementaciones de Reparación

El tubo de fondo se utiliza para garantizar una buena colocación de la lechada en la zona; además, permite asentar un tapón mecánico en un liner para cementar (cementación forzada) el

colgador del liner o perforaciones o fugas en la tubería de revestimiento anterior.

5.2.3.4 Cementación forzada con empacador sin tubo de fondo

A continuación se indica el procedimiento típico a seguir en una operación de cementación forzada con empacador con tubo de fondo:

En la cementación forzada sin tubo de fondo, también llamada cementación forzada suicida, la lechada se bombea e inyecta de forma continua en la zona.

PASO 01

Aísle cualquier perforación abierta por debajo de la zona de tratamiento.

PASO 02

Corra el empacador recuperable en el pozo. El extremo del tubo debe llegar hasta la parte inferior de la zona.

PASO 03

Asiente el empacador y lleve a cabo la prueba de inyección.

PASO 04

Libere el empacador.

PASO 05 Coloque un tapón de cemento balanceado a través de la zona. PASO 06

Levante el empacador hasta que el extremo del tubo de fondo quede situado encima del tope del tapón de cemento.

PASO 07

Asiente el empacador.

PASO 08

Inyecte la lechada en la zona hasta alcanzar la presión de cementación forzada final; deje 1 bbl de lechada en la tubería de revestimiento por encima de la parte superior de la zona.

En este proceso, se utiliza un empacador recuperable (sin tubo de fondo) para aislar la tubería de revestimiento y el cabezal de pozo. Esta técnica presenta las mismas ventajas que la utilización de un empacador con un tubo de fondo; no obstante, la principal desventaja es que se puede llegar a cementar el empacador debido al efecto de retorno de los tubos en U y a un posible fraguado rápido de la lechada. Este método se utiliza principalmente para llevar a cabo la cementación forzada de tramos cortos y fugas en la tubería de revestimiento debido a la posible comunicación entre las zonas y los canales, no se recomienda su uso para cementar canales detrás de la tubería de revestimiento. En la cementación con un empacador sin tubo de fondo, se recomienda utilizar el bombeo continuo. A continuación se indica el procedimiento típico a seguir en una operación de cementación forzada con empacador sin tubo de fondo:

PASO 01


PASO 02

PASO 09

Libere el empacador.

Corra el empacador en el pozo hasta la profundidad de asentamiento.

PASO 10

Reverse el exceso de lechada.

PASO 03

Asiente el empacador.

PASO 04

Lleve a cabo la prueba de inyección.

PASO 05

Abra el bypass del empacador.

PASO 11

Vuelva a asentar el empacador y vuelva a aplicar la presión de cementación forzada.

PASO 12

Espere a que el cemente fragüe.


41

PASO 06

Bombee agua en primer lugar y luego la lechada de cementación y agua.

PASO 07

Desplace la lechada hasta que quede a 1 bbl del extremo del final de la tubería.

PASO 08

Cierre el bypass del empacador.

La presión de cementación queda atrapada bajo la herramienta gracias a una válvula de control situada en el retenedor de cemento. De esta manera, la tubería, el revestimiento y el cabezal de pozo quedan protegidos de la presión de la cementación forzada. A continuación se indica el procedimiento típico a seguir en una operación de cementación forzada con retenedor de cemento:

PASO 09 Inyecte la lechada en la zona, si es necesario intermitentemente (si la presión no aumenta), hasta alcanzar la presión final de cementación forzada.


PASO 10

PASO 02

Abra el bypass del empacador.

PASO 11

Haga circulación inversa para limpiar la tubería y el empacador (=1,5 veces el volumen de la tubería).

PASO 12

Vuelva a aplicar la presión de cementación forzada y espere a que el cemento fragüe.

5.2.3.5 Cementación forzada con retenedor de cemento

PASO 01

Corra el retenedor de cemento en el pozo hasta la profundidad de asentamiento.

PASO 03

Asiente el retenedor de cemento.

PASO 04

Introduzca el aguijón en el retenedor y lleve a cabo la prueba de inyección.

PASO 05

Extraiga el aguijón del retenedor.

PASO 06

Bombee agua en primer lugar y luego la lechada de cementación y agua.

La cementación forzada con retenedor de PASO 07 Desplace la lechada hasta que cemento es similar al método de cementación quede a un 1 bbl del extremo del aguijón. forzada sin tubo de fondo. La diferencia estriba en que, en lugar de utilizar un empacador recuperable, se emplea una herramienta de PASO 08 Introduzca el aguijón en el retenedor. aislamiento perforable (el retenedor de cemento). Esta técnica se utiliza principalmente cuando es difícil o poco seguro mantener la presión final de cementación forzada y, en especial, en los casos en los que se registran pérdidas de circulación y cuando una presión diferencial alta puede alterar la costra de lodo.También se usa cuando se comunican distintas zonas. El retenedor de cemento puede asentarse muy cerca de la zona con cable o mecánicamente, con lo cual se minimiza el riesgo de contaminación del cemento. 42 | Cementaciones de Reparación

PASO 09

Inyecte la lechada en la zona, si es necesario intermitentemente (si la presión no aumenta), hasta alcanzar la presión final de cementación forzada.

PASO 10

Extraiga el aguijón del retenedor.

PASO 11

Haga circulación inversa para limpiar la tubería y el aguijón (=1,5 veces el volumen de la tubería).

PASO 12


PASO 07

5.2.3.6 Cementación forzada con tubería flexible

Con circulación inversa extraiga toda la lechada contaminada y la píldora.

La técnica de cementación forzada con tubería flexible se utiliza para cementar zonas agotadas o zonas de agua/gas en un pozo productivo sin emplear un equipo de perforación o herramientas recuperables.

PASO 08

Este sistema consiste en inyectar la lechada de cementación en la zona mediante una tubería flexible; luego, ésta se levanta hasta quedar por encima de la parte superior del cemento y se aplica la presión de cementación forzada. La lechada que ha quedado en el agujero se contamina y se reversa antes de esperar a que el cemento fragüe. El diseño de la lechada es esencial para que este trabajo sea efectivo, ya que el proceso puede requerir mucho tiempo (esto genera una velocidad de corte alta y, por consiguiente, una reducción del tiempo de espesamiento). A continuación se indica el procedimiento típico a seguir en una operación normal de cementación forzada con tubería flexible:

Efectúe circulación de la tubería y el agujero hasta que estén limpios.

PASO 09


5.2.4 Cálculos de cementación forzada Independientemente del tipo de sistema de cementación forzada que se utilice, siempre se siguen los mismos pasos básicos para realizar los cálculos. En los trabajos de cementación forzada de baja presión, es importante controlar la presión superficial máxima, que debe calcularse de forma individual para las distintas etapas del trabajo. Además de esto, debe calcularse el volumen de desplazamiento y el volumen de lechada, con el fin de evitar el sobredesplazamiento de la lechada en las perforaciones.

PASO 01

Asimismo, debe calcularse la presión de explosión y de colapso para evitar dañar la tubería de revestimiento o la tubería.

PASO 02 Coloque una píldora viscosa de gelatina o lodo pesado debajo de la zona.

5.3

Corra la tubería flexible en el pozo por debajo de la zona de tratamiento.

PASO 03

Coloque la lechada de cementación mientras se levanta despacio la tubería flexible.

PASO 04

Cierre las compuertas y aplique la presión de cementación forzada.

PASO 05

Libere la presión y abra las

compuertas.

PASO 06 Para diluir la lechada, haga circular un contaminante (bórax o un espaciador MUDPUSH**) hasta el fondo de la zona.

Herramientas y equipos de superficie en la cementación forzada

Los equipos utilizados en superficie para la cementación forzada varían en función del método aplicado. En general, se utilizan equipos de mezcla y bombeo de c**emento estándar (unidad de bombeo de cemento, equipo de material a granel, un compresor de aire y líneas de tratamiento). Ya que las cantidades que se usan de lechada son normalmente pequeñas, en la mayoría de los casos se emplea un mezclador por baches. * Marca de Schlumberger JET 14 - Introducción a la Cementación |

43

Es preferible aplicar un mezclado por baches, para conseguir una lechada homogénea con propiedades consistentes. En algunas aplicaciones, también se utilizan herramientas de aislamiento del fondo del pozo. En la superficie se utiliza un manifold de cementación forzada (Figura 5-14) para controlar la dirección del flujo durante el trabajo.

Figura 5-14. Manifold de Cementación Forzada


6.0 Tapones de Cementación En algún momento de la vida de un pozo de petróleo, gas o agua, puede llegar a ser necesario un tapón de cementación. Un tapón es un volumen relativamente pequeño de lechada de cementación que se coloca en el agujero con diversos fines, entre ellos: • desviar el agujero del pozo por encima de un pescado (por ejemplo una herramienta perdida en el agujero) o realizar una perforación direccional (tapón desviador) • taponar una zona o un pozo agotados (abandono)

Desviación En los trabajos de perforación direccional en formaciones blandas, puede resultar difícil conseguir el ángulo y la dirección correcta. Una práctica muy común para conseguir la dirección y el ángulo deseado es colocar un desviador en la zona. A veces, durante los trabajos de perforación, se pierden herramientas, sartas de perforación y otras herramientas en el pozo. En la mayoría de los casos, la única solución económica es desviar el agujero para evitar esa herramienta irrecuperable.

Punto de Arranque del Desvío

Nuevo Agujero

Tapón de Cementación

Pieza Perdida

• resolver un problema de pérdida de circulación durante la fase de perforación • probar el anclaje

6.1 Desviación y perforación direccional En los trabajos de perforación direccional en formaciones blandas, puede resultar difícil conseguir el ángulo y la dirección correcta.

Figura 6-1. Desviación

Una práctica muy común para conseguir la dirección y el ángulo deseado es colocar un tapón desviador en la zona.

A veces, es necesario aislar las zonas agotadas con el fin de evitar una posible migración de fluido o gas desde los tramos productivos. Este aislamiento también puede ser necesario para proteger una zona de baja presión en un agujero abierto, antes de la terminación de un tramo superior (Figura 6-2).

Asimismo, durante los trabajos de perforación, cuando se han perdido herramientas, sartas de perforación u otras piezas en el agujero, a veces la única solución es desviar el agujero para rodear esta pieza irrecuperable (Figura 6-1).

6.2 Taponamiento de una zona agotada


45

Taponamiento de una Zona Agotada

Tapón para Pérdida de Circulación

En los trabajos de perforación En ocasiones, es necesario taponar las zonas agotadas para evitar la migración de fluido o gas desde los tramos productivos.

Se habla de pérdida de circulación o de fluido de retorno cuando, después del bombeo, no vuelve a la superficie la cantidad adecuada de lodo (fluido) de perforación. El fluido de perforación se pierde porque se filtra en una zona “ladrona”. La pérdida de circulación puede producirse, por ejemplo, cuando la barrena de perforación se topa con fisuras, fracturas o cavernas naturales; el lodo se desvía por esas zonas.

A veces, también puede ser necesario utilizar un tapón de cementación para proteger una zona de baja presión en un agujero abierto (no entubado), antes de la terminación de un tramo superior.

La pérdida de circulación puede pararse colocando en la zona ladrona una lechada de cementación adecuadamente formulada.

Zona Ladrona

Tubería de Perforación

Agujero Abierto Barrena de Perforación


Desvío de Lodo (fluido de perforación) a una Zona Ladrona


Figura 6-3. Tapón para Pérdida de Circulación Zona Agotada

6.4 Abandono Agujero Abierto

Figura 6-2. Taponamiento de una Zona Agotada

6.3 Pérdida de circulación La colocación de una lechada bien formulada en la zona ladrona puede detener las pérdidas de lodo de perforación. Aunque la lechada de cementación puede perderse a la zona ladrona, en todo caso servirá para endurecer y consolidar esta formación débil o ladrona. También se puede inyectar un tapón de cementación en la parte superior de una zona con el fin de aislarla y evitar que se fracture por la presión hidrostática que se genera durante la cementación de una sarta de revestimiento (taponamiento antes de una cementación primaria). A menudo, a los tapones de cementación se les añade aditivos contra la pérdida de circulación (por ejemplo, la tecnología de fibra avanzada CemNET para co*ntrolar pérdidas), con el fin de garantizar la eficacia del trabajo (Figura 6-3). * Marca de Schlumberger

46 | Tapones de Cementación

La técnica más usual para abandonar un pozo seco (Figura 6-4) es inyectar tapones de cementación a diversa profundidad, con el fin de evitar la comunicación zonal o las migraciones de fluidos o gas, que podrían contaminar las fuentes de agua dulce subterráneas. Las zonas o formaciones agotadas se taponan cuando se abandonan. La mayoría de los países obliga a los operadores de pozos de gas y petróleo y a las compañías de servicios a seguir escrupulosamente ciertos procedimientos de abandono, establecidos por las autoridades gubernamentales. En Estados Unidos, casi todas las fases están reguladas, aunque los requisitos varían de un estado a otro. El personal debe conocer las normas gubernamentales sobre cementación del país correspondiente.

Abandono

Anclaje de Prueba en un Agujero Abierto

La técnica más habitual para abandonar un pozo seco es la colocación de tapones a diversa profundidad. Los tapones evitan la migración zonal de fluidos o gases, que podrían contaminar las fuentes subterráneas de agua dulce.

Los tapones de cementación pueden colocarse en una formación débil o blanda, en un agujero abierto, con el fin de aislarla de una zona superior en la que se vayan a realizar pruebas.


Sarta de Prueba

Pozo Entubado


Zona de Prueba Agujero Abierto



Formación Débil

Figura 6-5. Anclaje de Prueba en Agujero Abierto Figura 6-4. Agujero Abandonado

6.6 Técnicas de colocación de tapones 6.5 Anclaje para prueba Cuando, debajo de una zona de prueba existe una formación débil en un agujero abierto, y es difícil o imposible asentar un anclaje lateral o un tapón mecánico, se utiliza un tapón de cementación, o anclaje para prueba (Figura 6-5), para ofrecer el soporte necesario.

Hay dos técnicas principales para la colocación de tapones de cementación: • método del tapón balanceado • método de la cuchara vertedora.

6.6.1 Método del tapón equilibrado La técnica para la colocación de tapones más utilizada es el método del tapón equilibrado. En primer lugar, se corre una tubería o tubería de perforación en el pozo hasta la profundidad donde se quiere colocar la parte inferior del tapón. Antes y después de la lechada se bombea un espaciador o lavador para evitar que el lodo contamine el cemento. La lechada se suele mezclar por baches para lograr una densidad uniforme y controlar la reología. El volumen de espaciador, o de lavador, debe inyectarse de manera que alcance la misma altura en el anular y en la tubería de perforación o tubería. Luego, se inyecta el fluido JET 14 - Introducción a la Cementación |

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de desplazamiento hasta la altura donde debe llegar la parte superior del tapón dentro de la tubería. En muchas ocasiones, el volumen de desplazamiento se dismuinuye en 1 ó 2 bbl, para evitar el reflujo de lodo en el piso del equipo de perforación al desconectar la tubería después del desplazamiento, así como para permitir que el tapón alcance el equilibrio hidrostático (Figura 6-6).

6.6.2 Método de la cuchara vertedora En este método (Figura 6-8), para inyectar el cemento, se corre con cable una cuchara vertedora que contiene la cantidad exacta de lechada. La cuchara se abre , a la profundidad deseada, al tocar un tapón mecánico permanente y el cemento se vierte al subir la cuchara. El método de la cuchara vertedora se utiliza normalmente para colocar tapones a poca profundidad, pero también puede emplearse para mayores profundidades, utilizando sistemas retardados de cemento.

Balanceando Fluido Desplaz. Espaciador

CABLE Lechada de cementación

CUCHARA VERTEDORA

LECHADA DE CEMENTACIÓN

VERTIDO MECÁNICO/ ELÉCTRICO

Figura 6-6. Tapón Balanceado

Cuando el tapón está balanceado, la tubería se saca lentamente hasta la altura donde debe llegar la parte superior del tapón; el exceso de cemento se circula fuera el agujero (Figura 6-7). Balanceando Fluido Desplaz.

Circulación Inversa

Figura 6-8. Método de la Cuchara Vertedora

La cuchara vertedora presenta las siguientes ventajas:

Espaciador

• La profundidad del tapón de cementación se puede controlar fácilmente.

Lechada de cementación Longitud del Tapón

Figura 6-7. Equilibrado/Circulación Inversa


TAPÓN MECÁNICO TUBERÍA DE REVESTIMIENTO

• El proceso es relativamente barato.

La cuchara vertedora presenta las siguientes desventajas: • Es difícil utilizar este método para colocar tapones profundos. • La cantidad de cemento está limitada a la capacidad de la cuchara vertedora.

6.7 Consideraciones de diseño El primer paso en el diseño de un trabajo es la determinación del objetivo. Es muy distinto colocar un tapón para evitar la pérdida de circulación que taponar una zona abandonada o cerrar un pozo. Los parámetros de diseño que deben tenerse en cuenta son: volumen de cemento, propiedades del cemento, colocación de tapones de cementación, circulación inversa, y el uso de herramientas de colocación de tapones y dardos y bolas para tubería de perforación.

6.7.1 Volumen de cemento

resistencia a la compresión. No obstante, en aplicaciones para control de pérdida de circulación, se utilizan lechadas de menor densidad para evitar las pérdidas de cemento en la formación. En algunas ocasiones, también se emplean lechadas especiales (por ejemplo, la tecnología avanzada FlexSTONE* de cemento flexible y la tecnología avanzada DuraSTONE de cemento duradero). En los trabajos de desviación, lo ideal es que la resistencia a la compresión del cemento sea superior a la de la formación. Esto se puede conseguir utilizando una lechada con menos agua o de mayor densidad. Las lechadas con menos agua (+/- 17,5 lpg) desarrollan una resistencia a la compresión de unos 8.500 psi, en comparación con los 5.000 psi de una lechada normal de 15,8 lpg. Las lechadas con sistema DensCRETE* también ofrecen una resistencia a la compresión muy alta y rápida. No obstante, hay que recordar que la adición de arena u otros agentes densificantes no mejora la resistencia a la compresión de una lechada con menor contenido de agua.

La longitud y profundidad de los tapones de cementación de abandono suelen estar reguladas Otras dos propiedades importantes del por la normativa del país correspondiente. cemento son la reología y el tiempo de espesamiento/espera para el fraguado (WOC). En el caso de los desviadores, la longitud debe ser la adecuada para conseguir un desvío gradual Reología: para que los tapones usados para de la barrena. En caso de que el desviador deba control de pérdida de circulación no se introduzcan tener una profundidad exacta, será necesario durante la bajada en huecos y fracturas, se deben eliminar y revertir el exceso de cemento. utilizar lechadas viscosas con un alto esfuerzo gel. Cuando el cemento se coloca mediante una tubería flexible, la reología de la lechada 6.7.2 Propiedades del cemento debe presentar una viscosidad baja para evitar Las lechadas de cementación deben someterse presiones de fricción altas durante la colocación. a pruebas en el laboratorio antes de ser utilizadas en el campo. Los parámetros de prueba no Tiempo de espesamiento o tiempo de espera son exactamente los mismos que los utilizados para el fraguado del cemento: normalmente para cementaciones primarias; además, en las se recomienda que el cemento tenga una pruebas se deben tener en cuenta la temperatura resistencia mínima a la compresión de 500 psi de fondo y los tiempos de colocación así como si para que se pueda iniciar la *perforación del la lechada se va a mezclar o no por baches. mismo. La generación temprana de resistencia a la compresión depende en gran medida del La densidad de la lechada suele oscilar entre 15,6 lpg y 17,5 lpg para conseguir una buena * Marca de Schlumberger


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tiempo de espesamiento. Una lechada bien diseñada puede ahorrar tiempo del equipo de perforación. Las lechadas deben diseñarse con un tiempo de espesamiento adaptado a las condiciones del pozo y a los procedimientos de trabajo aplicados, sin olvidar la seguridad.

6.7.3 Tapón de cementación Al igual que en todos los trabajos de cementación, el objetivo es colocar en el lugar requerido una lechada de buena calidad, no contaminada, y capaz de desarrollar unas buenas propiedades al fraguar. Varias herramientas pueden ayudar a alcanzar estos objetivos. 6.7.3.1 Herramienta de desviación La herramienta de desviación se conecta al extremo de la tubería de perforación o la tubería con la cual se coloca el tapón de cementación. Esta herramienta está equipada con jets orientados de manera que los fluidos bombeados a través de ella asciendan hacia el interior del anular. Si el jet se dirige hacia abajo, se puede producir una contaminación de cemento o puede romperse la píldora viscosa de gelatina colocado como base debajo del tapón de cementación.

6.7.3.2 Centralizador de la tubería de perforación El uso de un centralizador para centralizar la tubería de perforación y la herramienta de desviación ayuda a lograr una colocación exacta del tapón de cementación. 6.7.3.3 Píldora viscosa Antes de la cementación, se puede colocar debajo de la parte inferior del tapón de cementación, una píldora viscosa; con esto, se crea una base para las lechadas más pesadas en lodos más ligeros evitando que se hunda el cemento. En la Figura 6-10 se muestra un trabajo de taponamiento bien realizado utilizando una herramienta de desviación y un centralizador. En la Figura 6-11 se muestran los efectos de una colocación incorrecta de un tapón de cementación. No se ha utilizado ninguna herramienta de desviación. El chorro de cemento, al salir del extremo de la tubería, rompe la píldora viscosa y la lechada cae en el pozo. Además, al no estar centralizada la tubería de perforación, el cemento se canaliza al salir de ella.

9,0 lb/gal LODO ESPACIADOR 13,8 lb/gal 15,8 lb/gal 17,5 lb/gal CEMENTO PILDORA DE BENTONITA

9,0 lb/gal LODO

8 orificios con una inclinación de 45º

Figura 6-10. Taponamiento y Desplazamiento Incorrecto de Fluidos

Tapón Ciego

6.7.4 Circulación inversa

Figura 6-9. Herramienta de Desviación


En trabajos de taponamiento en agujero abierto (sobre todo si no se conoce el tamaño del

agujero abierto), para conseguir que superiores tope del cemento (TOC por sus siglas en inglés) sea correcta, se suele colocar una cantidad adicional de cemento. La tubería de perforación se corre en el agujero hasta el lugar donde va la parte superior del cemento y el exceso de lechada se reversa. Es preferible utilizar este sistema de circulación inversa en lugar de la circulación convencional de abajo a arriba, ya que es un método más rápido y seguro. La circulación de abajo a arriba tarda más tiempo y la lechada puede llegar a fraguarse; además, si no sale el 100%, la tubería de perforación puede obstruirse.

en el extremo de la tubería de perforación (encima de la herramienta de desviación) y un sub localizador, colocado a una distancia previamente calculada encima del sub de llegada (Figura 6-13). La profundidad del sub localizador depende de la longitud del tapón de cementación y de las dimensiones de la tubería de perforación y del agujero. Antes y después de inyectar la lechada de cementación, se lanzan dardos con un disco de ruptura. Cuando los dardos llegan al sub localizador, los discos de ruptura estallan (así se indica el desplazamiento de la lechada). Los dardos se lanzan desde un lanzador de tapones en la superficie.

Otro factor importante que hay que tener en cuenta son los límites de seguridad de la presión de fractura. La circulación inversa tiende a aplicar una mayor presión directamente sobre la formación que la circulación direccional, ya que la presión de fricción se ejerce en la parte superior y dentro de la tubería de perforación en el segundo caso (Figura 6-12). A la hora de diseñar el tiempo de espesamiento, debe tenerse en cuenta este tiempo de circulación inversa.

Figura 6-12. Herramienta de Colocación de Tapones: Sub Localizador y Dardo

6.7.6 Bolas y dardos para tubería de perforación

Figura 6-11. Presión de Circulación Inversa

6.7.5 Herramienta de colocación de tapones La herramienta de colocación de tapones está formada por un sub de llegada situado

Los dardos (con aletas de caucho), esponjas o bolas de caucho de perforación pueden bombearse antes de la lechada de cementación para limpiar el diámetro interno de la tubería de perforación, e indicar la localización de los tapones. En la Figura 6-13 se muestra una foto de una bola de esponja en el extremo de una tubería de perforación. Los dardos o bolas de caucho son más efectivos que las bolas de esponja.


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hasta la profundidad en la que debe estar situada la parte inferior del tapón de cementación. Circule para acondicionar el lodo y el pozo y garantizar que la temperatura del fondo del pozo coincida con la especificada en el diseño del trabajo.

PASO 02 Realice una prueba de presión de las líneas de tratamiento.

PASO 03 Bombee el espaciador o lavador antes de inyectar la lechada de cementación. Figura 6-13. Bola Saliendo de una Tubería de Perforación

6.7.7 Módulo de CemCADE para colocación de tapones Los tapones de cementación pueden diseñarse mediante el software de Schlumberger CemCADE* de diseño y evaluación de cementación. Con este programa se consigue mejorar de forma significativa el índice de efectividad de los trabajos de colocación de tapones de cementación. El programa tiene en cuenta los siguientes aspectos: geometría del pozo, eliminación de lodo mediante las soluciones técnicas de ingeniería WELLCLEAN II *, el riesgo de contaminación y de retorno, la seguridad del pozo (pérdidas), así como la circulación después del desplazamiento (sin pérdidas).

PASO 04 Mezcle y bombee la lechada de cementación. Si el volumen de lechada lo permite, aplique una mezcla por baches.

PASO 05 Bombee el espaciador o lavador detrás de la lechada de cementación. El volumen de estos componentes debe calcularse para equilibrar el tapón de cementación.

PASO 06 Desplace la cantidad calculada de fluido de desplazamiento.

PASO 07 Por motivos de seguridad, disminuya el volumen de desplazamiento entre 1/2 bbl y 1 bbl.

PASO 08 Abra las líneas de retorno del

tanque de desplazamiento de la unidad y deje Encontrará más información sobre el programa que el tapón se equilibre por sí solo, bien sea en el módulo del software CemCADE; también se por flujo de retorno o por vacío. ofrece más información sobre el diseño de tapones de cementación en la página correspondiente de PASO 09 Suba la tubería de perforación InTouch (sección ID# 3318658). hasta superiores tope del cemento. (Observe si se produce algún reflujo al romperse las uniones de la tubería de perforación). 6.8 Procedimiento de colocación de

tapones de cementación El procedimiento para la colocación de un tapón de cementación es el siguiente:*

PASO 01 Corra la tubería o tubería de perforación en el pozo con un sub de desviación * Marca de Schlumberger


PASO 10 Efectúe circulación inversa, si las condiciones lo permiten, para limpiar el pozo. Observe los retornos de espaciador, lavador o cemento.

PASO 11 Saque la tubería del pozo y espere a que el cemento fragüe.

6.9 Cálculo del volumen de lechada A continuación se ofrece un ejemplo del cálculo del volumen de lechada para un tapón de cementación balanceado (Figura 6-14).

6.9.2 Cálculos del volumen de lechada 6.9.2.1 Cálculos del volumen de cemento (VCMT) VCMT = L x CH x factor de exceso donde

6.9.1 Ejercicio de cálculo del volumen de lechada El tapón de cementación va a tener una longitud entre 7.000 y 7.500 pies y se va a colocar mediante una tubería de perforación de 5 pulgadas y 19,5 lbm/pie en un agujero abierto de 12-1/4 pulgadas con un exceso del 20%; antes de inyectar la lechada de cementación, se van a bombear 30 bbl de agua. En la Figura 6-14 se muestra la longitud que debe tener el tapón al final del trabajo, y al final del desplazamiento con la tubería de perforación aún colocada. A partir de los datos suministrados y mediante los factores de capacidad extraídos del Manual de Datos de Campo, se pueden hacer los siguientes cálculos:

L CH

= longitud de la columna de cemento en el agujero abierto (pies) = capacidad del agujero abierto según las tablas estándar (pies cúbicos/pie) = 20%

Factor de Exceso = (7.500-7.000) x 0,8185 pies VCMT cúbicos/pie x 1,20 VCMT = 491,1 pies cubicos

6.9.2.2 Longitud del tapón equilibrado con la sarta de trabajo colocada (LCMT) LCMT =

VCMT CAN + CTBG

I

donde • volumen necesario de lechada de cementación • alturas del cemento y del preflujo con la tubería de perforación colocada (valores necesarios para calcular el volumen de desplazamiento)

CAN

CT

• volumen de desplazamiento necesario para equilibrar el tapón.

LCMT = Tubería de perforación/ tubería

Lsp2

LCMT LCMT

= capacidad del espacio anular existente entre la tubería de perforación o tubería y el agujero abierto (pies cúbicos/pie) = capacidad de la tubería o tubería de perforación (pies cúbicos/pie) 491,1 pies cúbicos (0,6821 + 0,09972) pies cúbicos/pie = 491,1/0,78182 = 628,15 pies

Espaciador

7000 Cemento L

Lcmt 7500

Tapón Deseado

Lodo Al Final del Desplazamiento

Figura 6-14. Ejercicio de Cálculo del Tapón JET 14 - Introducción a la Cementación |

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6.9.2.3 Volumen de espaciador detrás del cemento VSP2 =

VSP1 x CTBG CAN

donde VSP1 CAN

= 30 bbl de agua (dato facilitado) = capacidad del espacio anular existente entre la tubería de perforación o tubería y el agujero abierto (pies cúbicos/pie) = capacidad de la tubería o tubería de perforación (pies cúbicos/pie)

CTBG VSP2 =

30 bbl x 0,01776 bbl/pie 0,1215 bbl/pie VSP2 = 4,4 bbl 6.9.2.4 Longitud del espaciador detrás del cemento (L SP2) LSP2 = VSP2 CTBG LSP2 =

4,4 bbl 0,01776 bbl/pie LSP2 = 247,75 ft

6.9.2.5 Volumen de desplazamiento (VD) VD = CTBG x [D – (LCMT + LSP2)] donde D

VD VD

= profundidad de la sarta de trabajo (parte inferior del tapón de cementación, en pies) = 0,01776 x [7.500 – (628,15 + 247,75)] = 117,6 bbl

Reducción del desplazamiento de 0,5 bbl a 1 bbl; volumen real de desplazamiento = 117 bbl.


7.0 Procedimientos Previos al Trabajo, Preparación y Ejecución del Trabajo La efectividad de cualquier trabajo de cementación depende de llevar a cabo una preparación meticulosa y precisa de los equipos, materiales y personal, así como del diseño y las pruebas del trabajo.

7.1 Procedimientos previos al trabajo El gerente de servicios de campo (FSM por sus siglas en inglés) o el responsable del servicio debe asignar el personal, los equipos y los materiales destinados al trabajo. La asignación de los equipos, materiales y personal depende del diseño del trabajo. En cualquier caso, se debe contar con el equipo, material y personal suficientes para garantizar que el trabajo se complete con éxito. El FSM o responsable del servicio debe revisar con la cuadrilla de cementación la orden de servicio del trabajo y los requisitos básicos de calidad de servicio. En la orden de servicio se detalla el trabajo que se va a realizar, así como los materiales y equipos necesarios. Cualquier requisito especial debe estar indicado en la orden de servicio. Cada uno de los miembros de la cuadrilla tendrá asignadas unas tareas y responsabilidades específicas. En los requerimientos claves de calidad de servicio (KSQR por sus siglas en inglés, sección 4.0 de este manual), se indican las exigencias básicas para realizar el trabajo de forma adecuada y se señalan todos los aspectos que pueden poner en peligro el éxito del trabajo. Estos requisitos cubren los siguientes factores: diseño del trabajo, mantenimiento de los equipos, competencia del personal, toma de muestras, normas y políticas aplicables, evaluaciones de riesgo, y evaluación y reportes de trabajo.

Una vez informado del trabajo que debe realizase, cada operador de equipo [o especialista de campo (FS) o ingeniero de campo (FE)] debe realizar el STEM 1 de los equipos. Antes de utilizarlos, todos los equipos deben inspeccionarse y repararse en la medida en que sea necesario. Todos los equipos deben llevar la etiqueta verde, y han de estar limpios y pintados conforme a las normas de Schlumberger.

7.1.2 Equipos y suministros estándar Todas las locaciones deben tener una lista estándar de los equipos auxiliares que debe tener cada unidad. Por ejemplo, todas las unidades de material a granel asignadas a un trabajo deben estar equipadas con una manguera de descarga de doble aleta (“double wing”) de 15 pies. Otro ejemplo es la línea de tratamiento y sus accesorios que debe llevar toda unidad de bombeo. Una parte de la inspección previa al trabajo consiste en comprobar si todas las unidades de la locación disponen de sus equipos auxiliares estándar y si estos están actualizados conforme a la Norma 23 de WS, Pruebas e Inspección de Equipos de Tratamiento (sección ID #3313701 de InTouch). Algunos trabajos pueden requerir equipo adicional. El FSM o despachador debe indicar esto en la orden de servicio. Si el trabajo requiere alguna línea de tratamiento extra, en la orden deberá señalarse el tipo y cantidad de líneas de tratamiento adicionales que se necesitan.

7.1.3 Mezcla de material a granel El principal material de los trabajos de cementación es el cemento. La mezcla del cemento y los aditivos es un proceso muy importante. Si se utilizan aditivos en polvo, la cantidad suele ser pequeña en comparación JET 14 - Introducción a la Cementación | 55

con el volumen de cemento. El exceso o falta de cualquier aditivo puede provocar que el cemento fragüe demasiado rápido o que no fragüe. Y lo que es más, puede modificar las propiedades de la lechada y arruinar el trabajo. Por eso, es esencial que todas las personas encargadas de la mezcla del cemento respeten las normas y procedimientos de Schlumberger. Para mezclar de forma adecuada el cemento, es necesario disponer de una planta de material a granel limpia y en perfecto estado de funcionamiento y mantenimiento. Antes realizar ninguna mezcla, es necesario realizar el STEM de la planta. El operador de equipo encargado de la mezcla debe conocer las normas de seguridad de WS. En el caso del personal sin experiencia, antes de manejar cualquier equipo, manipular el cemento o los aditivos o realizar cualquier trabajo deberá recibir el entrenamiento pertinente. Después de inspeccionar la planta de material a granel y calcular las cantidades, debe comprobarse si se dispone de las cantidades necesarias de cemento y aditivos químicos. Asimismo, es necesario revisar las hojas de datos de seguridad de materiales (MSDS) de todos los productos químicos. Todas las MSDS contienen información importante sobre las propiedades del producto químico, los peligros para la salud que presenta y los procedimientos de seguridad que deben seguirse durante su manipulación.

7.1.4 Carga de vehículos Se debe elaborar una hoja de carga de material para todos los vehículos que vayan a transportar productos químicos. En la hoja de carga se deben indicar de forma clara los tipos de materiales y las cantidades respectivas. La hoja de carga sirve para asegurarse de transportar a la locación los productos correctos. Cuando conduzca un vehículo cargado de productos químicos, revise la hoja de carga para verificar si lleva todo lo indicado y si tiene las MSDS de todos los materiales.

Nota: Si se transportan productos químicos equivocados a la locación y luego se mezclan por error, el trabajo puede fallar.

Cuando cargue un vehículo, procure que el centro de gravedad esté tan bajo y adelantado como sea posible. Esto ayudará a evitar los problemas relacionados con la dirección del vehículo. La carga debe estar asegurada con cadenas, amarres o cuerdas que garanticen su estabilidad y eviten que pueda volcar o caerse. Cuando se transporten productos químicos y equipos costafuera, en el trayecto desde la base hasta los muelles, hasta el barco de suministro y de ahí al equipo de perforación, asegúrese de que los materiales estén bien sujetos y protegidos. Los materiales deben estar adecuadamente identificados y toda la documentación debe estar en regla. Si se utilizan canastas de Schlumberger para transportar equipos y materiales, deberá comprobarse que estén en buen estado y con las certificaciones actualizadas (soportes para levantar y eslingas).

7.1.5 Reunión previa al viaje Antes del viaje, el FS o FE responsable del trabajo debe celebrar una reunión con los miembros de la cuadrilla. La reunión previa al viaje es el último momento para que el FS o FE compruebe que todos los equipos, piezas de repuesto y productos necesarios para el trabajo se han cargado. La orden de servicio se utiliza como lista de verificación en la reunión. Durante la reunión previa al viaje también se revisa la ruta programada. Se deberán analizar las condiciones climatológicas y el estado de las carreteras. En esta reunión también se acuerdan los lugares para realizar las paradas de descanso

56 | Procedimientos Previos al Trabajo, Preparación y Ejecución del Trabajo

y se establece la hora esperada de llegada a la locación. El FS o FE revisará cómo se va a posicionar el equipo al llegar a la locación; no obstante, esta información se trata en profundidad durante la reunión previa al armado en la locación.

Nota: La conducción es la actividad más peligrosa para el personal, tanto en el trabajo como fuera de él.

The FS or FE may review how equipment will be spotted on arrival at location; this information 7.1.7 Ejecución del trabajo will be covered in detail during the pre-rig-up JEsta fase incluye las siguientes actividades: meeting at location. instalación del equipo, celebración de la reunión previa al trabajo, realización del trabajo de forma segura y profesional, desarmado y Nota: lavado de los equipos. Todos los vehículos de la caravana deben tener una copia del nombre El trabajo se lleva a cabo en las instalaciones del cliente, el número de teléfono del cliente: al abandonar la locación, asegúrese del equipo de perforación o su de dejar una buena imagen tanto de WS como frecuencia de radio de emergencia, de sí mismo. así como el número de teléfono o Si respeta las indicaciones que se aportan en la frecuencia de radio de la base de esta sección, la imagen que deje será buena. WS. Asimismo, se debe contar con planes de acción de emergencia, de modo que todo el mundo sepa qué 7.1.8 Llegada a la locación debe hacer en caso de emergencia. Cuando llegue a la locación, compruebe que todos los equipos y productos han llegado en buenas condiciones. El FS/FE responsable 7.1.6 Desplazamiento hasta la locación del trabajo debe informarse sobre las normas El FS/FE u otro conductor designado por ellos de seguridad del cliente. En la mayoría de los liderará la caravana. El líder de la caravana debe equipos de perforación costafuera y en algunos controlar la velocidad para que se circule a la terrestres, al llegar, los visitantes reciben una velocidad del vehículo más lento. Es conveniente que orientación en seguridad. En todo caso, aunque el vehículo más lento vaya delante. Por otra parte, el equipo de perforación o el personal del todos los vehículos de la caravana deben respetar la cliente no dispongan de un programa formal de distancia de seguridad. Nunca sobrepase los límites seguridad, el FS/FE debe asegurarse de que de velocidad indicados por WS o la normativa local. todo el personal de WS reciba la información pertinente sobre las normas de seguridad Se deben conducir en todo momento con la y los riesgos potenciales en el equipo de máxima precaución. El número de ocupantes perforación. de un vehículo de WS está limitado al número de cinturones de seguridad disponibles en El FS/FE hablará con el cliente sobre el diseño el vehículo. Está terminantemente prohibido del trabajo y se asegurará de que el diseño recoger a gente que haga autoestop. esté adaptado a las condiciones del pozo. El FS/FE deberá recibir toda la información Se deja a discreción del conductor el ayudar a necesaria para verificar el diseño; si no, deberá otros viajeros cuyo vehículo se haya averiado. informarse de dónde conseguirla. Simplemente tenga cuidado.

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Nota: Las Normas de Seguridad y Calidad de Servicio de WS exigen revisar el diseño de trabajo con el Cliente; el Cliente debe entender el programa de trabajo y estar conforme con todos los procedimientos de trabajo.

El FS/FE decidirá cómo deben posicionarse los equipos en la locación. Además, se celebrará una reunión previa al armado para informar a todo el mundo de dónde y cómo se van a posicionar los equipos en la locación. Se discutirá cómo se van a colocar las líneas de tratamiento y dónde se va a conectar el suministro de agua y lodo de perforación. El operador de equipo posicionará y armará los equipos con ayuda del FS/FE. Al colocar el equipo, tenga cuidado de evitar los cables de anclaje y las líneas eléctricas y deje espacio suficiente para que las demás empresas de servicios puedan hacer su trabajo. Utilice siempre una persona en tierra como guía para posicionar los equipos. En el armado de cualquier equipo deben respetarse las normas de seguridad y prevención de pérdidas.

Nota: En las locaciones costafuera, puede ser necesaria la aprobación del cliente o del jefe de perforación para armar los equipos; el objetivo es asegurar que la carga sobre la plataforma y el lastrado del equipo de perforación se realicen correctamente. Respete siempre las normas del equipo de perforación y mantenga una buena relación de trabajo con el personal de perforación. A menudo, en algún trabajo, se necesita la ayuda del personal del equipo de perforación.

7.1.9 Armado Sólo hay un método aceptable para armar el equipo de tratamiento en la locación. Este método se describe en la Norma de Seguridad 5 de WS, Bombeo a Presión y Seguridad en la Locación: sección ID# 3313681 de InTouch. No es aceptable utilizar otro método, salvo que el cliente aplique unas normas más exigentes. También es necesario respetar la Norma de Seguridad 18: Comunicación de Riesgos de Productos Químicos y Manipulación de Materiales (sección ID# 3313694 de InTouch); y Norma de Seguridad OFS QHSE 003: Equipo de Protección Personal (PPE). Puede que el equipo de perforación no esté listo para el bombeo de forma inmediata. Arme todos los equipos que pueda lo antes posible. Con esto, conseguirá minimizar el tiempo necesario para iniciar el bombeo una vez que el equipo de perforación esté listo. El operador de equipo debe llevar cabo todas los STEM1 pertinentes antes del trabajo, así como poner en marcha los equipos (unidades de bombeo, compresores de aire, mezcladores por baches, etc.) y cebar las unidades tan pronto como sea posible. Deben revisarse la cantidad de agua de mezcla y de fluido de desplazamiento. Los materiales deben colocarse cerca de los tanques de mezcla, en áreas donde puedan mezclarse de forma efectiva y con seguridad. El cliente suele exigir que el personal de Schlumberger llegue a la locación antes de la hora programada para iniciar el bombeo. Esto permite disponer del tiempo suficiente para armar los equipos, y el cliente no pierde tiempo de perforación (un tiempo caro) esperando a que llegue el personal. A veces, suele haber un tiempo de espera adicional antes de iniciar el trabajo. Aproveche este tiempo para asegurarse de que los equipos estén totalmente preparados.

7.1.10 Mezcla de fluidos Antes de mezclar cualquier producto químico, compruebe si hay agua y lodo de perforación


suficientes; tenga en cuenta también el volumen muerto de los tanques y líneas que se vayan a usar. Se considera un error operativo empezar el mezclado y luego descubrir que no hay agua suficiente para completar el trabajo. Si los fluidos se van a mezclar en locación, siga los procedimientos establecidos en el manual de operaciones de cementación y los reportes de laboratorio. El FS/FE debe proporcionar al operador de equipo instrucciones claras y por escrito sobre la secuencia que debe seguir para mezclar los aditivos. La mezcla de cantidades incorrectas o en un orden erróneo puede afectar gravemente las propiedades del cemento. El operador de equipo debe confirmar que comprende todas las instrucciones. Cuando prepare los fluidos de mezcla, calcule con la mayor exactitud posible el volumen de los productos. Si va a utilizar los tanques del equipo de perforación, pregunte al encargado del lodo de perforación qué tanque puede utilizar para la mezcla, su capacidad y el volumen muerto. No se fíe de los datos de volumen y verifíquelo para garantizar que mezcla la cantidad suficiente de fluido. Cuando utilice los tanques del equipo de perforación para mezclar productos químicos, asegúrese siempre de que estén totalmente limpios y de que las líneas se laven por completo (en toda su longitud, hasta la unidad de WS). Los restos de lodo pueden reaccionar con los productos químicos de WS y provocar una falla en el trabajo. Al mezclar los aditivos, el tanque debe agitarse de forma continua para asegurar un buen mezclado; utilice agentes antiespumantes salvo que el procedimiento indique lo contrario. Lleve siempre el PPE correspondiente para cada producto químico, según las indicaciones de las MSDS. Tome siempre muestras de los materiales que utilice: • agua de mezcla sin aditivos

• agua de mezcla con aditivos • aditivos • cemento seco

Todas las muestras se etiquetarán con la siguiente información: • Fecha • Cliente • Tipo de muestra: (código DS, composición de la mezcla, densidad de la lechada, etc.) • Equipo de perforación: nombre del pozo: número de pozo • Tipo de trabajo • Número de lote • Número de silo • Persona que ha tomado la muestra

7.1.11 Cemento a granel Asegúrese de saber qué silo de cemento contiene cada mezcla de cemento. La hoja de carga del vehículo debe indicar el contenido de cada uno de los tanques; además, todos los tanques deben estar claramente etiquetados. Si debe transferir cemento en la locación, asegúrese de hacerlo a un silo limpio y que haya pasado el STEM 1, o a un silo que contenga la misma mezcla y esté claramente etiquetado. Las normas operativas de WS exigen disponer de un control de polvo cuando se transfiere cemento. Es norma habitual disponer de un sistema de control de polvo para cada trabajo. Este sistema puede ser una simple unidad tipo media o una unidad prefabricada permanentemente unida a la planta bulk. El dispositivo de control de polvo debe instalarse antes de transferir cemento. Si en la locación hay dos compresores de WS, los dos deben conectarse de modo que puedan actuar como equipo auxiliar del otro. JET 14 - Introducción a la Cementación | 59

7.2 Preparación del equipo

Nota:

Los accesorios para tubería de revestimiento y la cabeza de cementación deben prepararse antes de iniciar el trabajo.

La Directiva Tech 10-1 exige que todas las cabezas de cementación se revisen, con las tablas de presión y los O-rings de repuesto unidos a la cabeza.

7.2.1 Accesorios para tubería de revestimiento Si WS suministra la zapata y el collar para el trabajo, ambos elementos deberán inspeccionarse para comprobar que estén limpios y que las roscas coincidan con la tubería de revestimiento. Los accesorios para tubería de revestimiento se inspeccionan en el Distrito; no obstante, una vez en la locación, se deben volver a revisar para verificar que el equipo sea el adecuado y que no se haya dañado durante el viaje a la locación. Aplique un compuesto para roscas sólo en el extremo macho. La aplicación de un compuesto para roscas sólo en el extremo macho garantiza que cualquier exceso de compuesto salga expulsado hacia el exterior de la tubería de revestimiento. El exceso de compuesto en el extremo hembra podría salir hacia el equipo de flotación y provocar una falla. El FS/FE debe estar presente durante la instalación de los accesorios para tubería de revestimiento de WS y asegurarse de que se aplique el torque correcto. Utilice las normas API como referencia básica para los valores del torque para apretar las roscas.

7.2.2 Cabeza de cementación La cabeza cementación se somete al STEM 1 en el Distrito; no obstante, debe volverse a revisar en la locación para comprobar si ha sufrido algún daño durante el viaje. Compruebe que la reducción (swage) y la conexión rápida tengan el tipo de rosca correcta.

Durante la carga de los tapones de cementación, el representante del cliente deberá estar presente, salvo que haya dado su autorización para hacerlo sin él. La instalación de los tapones en un orden incorrecto puede tener consecuencias desastrosas: asegúrese de saber cuál es el tapón superior y cuál el inferior. No confíe en el código de color de los tapones. El centro del tapón superior es macizo, mientras que el centro del tapón inferior es hueco y presenta un diafragma fino que cubre la parte superior. No perfore el diafragma. Verifique el funcionamiento y ajuste del testigo (indicador del tapón, tattletail) situado en la cabeza de cementación. Cuando haya cargado el tapón o los tapones, compruebe el O-ring de la tapa, engrásela y apriétela en la cabeza. El sello de la tapa depende del O-ring, de modo que no es necesario apretarla demasiado con martillazos. En cuanto se identifique el último tramo de revestimiento, debe apretarse el acoplamiento rápido. Con el fin de evitar cualquier retraso en el piso del equipo de perforación, el acoplamiento rápido debe apretarse, si es posible, mientras el tramo está todavía en la tarima para tubería. Lave el collar de la tubería de revestimiento e inspeccione las roscas. Si el collar está desgastado, sustitúyalo. Limpie e inspeccione el acoplamiento rápido. Aplique grasa para roscas en el collar de la tubería de revestimiento (sólo ahí). Apriete el acoplamiento rápido según el torque API para el tamaño y peso de la tubería de revestimiento.


Nota: Si se espolvorea un poco de barita en las roscas de la tubería de revestimiento antes de limpiarlas con el cepillo de alambre, la limpieza resulta más fácil.

Nota: El trabajo puede sufrir graves fallas si las roscas de los collares de los tramos de llegada están desgastados, sobre todo si la junta de llegada se ha utilizado varias veces. Aunque la tolerancia de la rosca macho de la conexión WS esté dentro de los límites, si las roscas del collar están dañadas o desgastadas, puede salirse de la junta de llegada. No se puede utilizar cinta de teflón para reparar las roscas desgastadas.




Tablas de conversiones Tabla #-1. Longitud

Longitud Unidad

Pulgadas

Pies

Millas

Milímetros

Centímetros

Metp

Kilómetros

Pulgadas

1

0.0833

-

25.4

2.54

0.0254

-

Pies

12

1

-

304.8

30.48

0.3048

-

Millas

63,360

5,280

1

-

-

1,609.344

1.609344

Milímetros

0.03937

0.003281

-

1

0.1

0.001

-

Centímetros

0.3937

0.032808

-

10

1

0.01

-

Metros

39.3701

3.28084

-

1,000

100

1

0.001

Kilómetros

39,370

3,280.8

0.62137

-

100,000

1,000

1

Tabla #-2. Área o Superficie

Área o Superfice Unidad

Pulgadas Cuadradas

Pies Cuadrados

Acres

Milímetros Cuadrados

Centímetros Cuadrados

Metros Cuadrados

Pulgadas Cuadradas

1

0.006944

-

645.16

6.4516

0.00064516

Pies Cuadrados

144

1

-

92,903.04

929.0304

0.09290

Acres

-

43,560

1

-

-

4,046.8564

Milímetros Cuadrados

0.00155

-

-

1

0.01

-

Centímetros Cuadrados

0.1550

0.001076

-

100

1

0.0001

Metros Cuadrados

1,550.0031

10.76391

0.000247

-

10,000

1


Tabla #-3. Equivalencias de Peso y Volumen de Agua

Equivalencias de Peso y Volumen de Agua Unidad

Galón (US)

Galón Imperial

Pulgadas Cúbicas

Pies Cúbicos

Metros Cúbicos

Litros

Libras

Galón (US))

1.0

0.833

231.0

0.1337

0.00378

3.785

8.33

Galón Imperial

1.20

1.0

277.41

0.1605

0.00455

4.546

10.0

Pulgadas Cúbicas

0.004329

0.003607

1.0

0.00057

0.000016

-

0.0361

Pies Cúbicos

7.48

6.232

1,728.0

1.0

0.0283

28.317

62.425

Metros Cúbicos

284.17

220.05

-

35.314

1.0

1,000

2,204.5

Litros

0.26417

0.220

61.023

0.0353

0.001

1.0

2.205

Libras

0.12

0.1

27.68

0.016

-

0.454

1.0

Tabla #-5. Equivalencias de Presión y Carga de Agua

Equivalencias de Presión y Carga de Agua Lbs/pulg2

Lbs/Pies2

Atmósferas

Kg-cm2

Pulg. de agua

Pies de agua

Pulg. de Hg

mm de Hg

Bars.

Lbs/pulg2

1

144

0.068046

0.07037

27.7276

2.3106

2.0360

51.7150

0.06895

Lbs/Pies2

0.006945

1

0.000473

0.00488

0.1926

0.01605

0.0141139

0.35913

0.000479

Atmósferas

14.696

2,116.22

1

1.0332

407.484

33.9570

29.921

760.0

1.01325

Kg-cm2

14.2233

2,048.16

0.96784

1

394.27

32.864

28.959

735.558

0.9807

Pulg. de agua

0.03607

5.184

0.002454

0.00254

1

0.08333

0.0734

1.865

0.00249

Pies de agua

0.43278

62.3205

0.029449

0.03043

12

1

0.8811

22.381

0.02964

Pulg. de Hg

0.49115

70.726

0.033421

0.03453

13.617

1.1349

1

25.40

0.03386

mm de Hg.

0.019337

2.7845

0.0013158

0.0013595

0.5361

0.04468

0.03937

1

0.001333

Bars.

14.5036

2,068.55

0.98692

1.0197

402.1

33.51

29.53

750.0

1

Unidad

64 | Tablas de conversiones

Tabla #-5. Unidades de Caudales de Agua

Unidades de Caudales de Agua Unidad

US Galones/ min

Galones imperiales/ min

Millones de US galones/ día

Pie3/seg

m3/hora

Litros/seg

Barriles/ min

Barriles/día

US Galones/ min

1

0.8327

0.00144

0.00223

0.02271

0.0631

0.0238

34.286

Galones imperiales/min

1,201

1

0.00173

0.002676

0.2727

0.0758

0.02859

41.176

Millones de US galones/día

694.4

578.25

1

1.547

157.7

43.8

16.53

23,810

Pie3/seg

448.83

373.7

0.646

1

101.9

28.32

10.686

15,388

m3/seg

15,850

13,199

22.83

35.315

3,600

1,000

377.4

543,447

m3/min

264.2

220

0.3804

0.5883

60.0

16.667

6.290

9,058

m3/hora

4.403

3.67

0.00634

0.00982

1

0.2778

0.1048

151

Litros/seg

15.85

13.20

0.0228

0.0353

3.60

1

0.3773

543.3

Litros/minuto

0.2642

0.220

0.000380

0.000589

0.060

0.0167

0.00629

9.055

Barriles/min

42

34.97

0.0605

0.09357

9.5256

2.65

1

1,440

Barriles/día

14.5036

0.0243

0.000042

0.000065

0.00662

0.00184

0.00069

1


Equivalencias de Temperatura

0.555 (°F - 32) = Grados Celsius (°C) (1.8 x °C) + 32 = Grados Fahrenheit (°F) °C + 273.15 = Grados Kelvin (°K)


Tabla #-6. Medidas de Longitud

Medidas de Longitud Sistema Inglés a Métrico Pulgadas (pulg.)

x

25.4

=

Milímetros (mm)

Pulgadas (pulg.)

x

2.54

=

Centímetros (cm)

Pies (pie)

x

304.8

=

Milímetros (mm)

Pies (pie)

x

30.48

=

Centímetros (cm)

Pies (pie)

x

0.3048

=

Metros (m)

Yardas (yda)

x

0.9144

=

Metros (m)

Millas (mi)

x

1,609.3

=

Metros (m)

Millas (mi)

x

1.6093

=

Kilómetros (k)

Milímetros (mm)

x

0.03937

=

Pulgadas (pulg.)

Milímetros (mm)

x

0.00328

=

Pies (pie)

Centímetros (cm)

x

0.3937

=

Pulgadas (pulg.)

Centímetros (cm)

x

0.0328

=

Pies (pie)

Metros (m)

x

39.3701

=

Pulgadas (pulg.)

Metros (m)

x

3.2808

=

Pies (pie)

Metros (m)

x

1.0936

=

Yardas (yda)

Kilómetros (k)

x

0.6214

=

Millas (mi)

Sistema métrico a Inglés


Tabla #-7. Medidas de Área o Superficie

Medidas de Área o Superficie Métrico a Métrico Metros cuadrados (m2)

x

10,000

=

Centímetros cuadrados (cm2)

Hectáreas (ha)

x

10,000

=

Metros cuadrados (m2)

Pulgadas cuadradas (pulg.2)

x

6.4516

=


Pies cuadrados (pie2)

x

0.092903

=


Yardas cuadradas (yd2)

x

0.8361

=


Acres (Ac)

x

0.004047

=

Kilómetros cuadrados(km2)

Acres (Ac)

x

0.4047

=

Hectáreas (ha)

Millas cuadradas (mi2)

x

2.59

=



x

0.16

=

Pulgadas cuadradas (pulg.2)


x

10.7639

=

Pies cuadrados (pie2)


x

1.1960

=

Yardas cuadradas (yd2)

Hectáreas (ha)

x

2.471

=

Acres (Ac)


x

247.1054

=

Acres (Ac)


x

0.3861

=

Millas cuadradas (mi2)

Inglés a Métrico

Métrico a Inglés


Tabla #-8. Unidades de Volumen de Inglés al Sistema Métrico

Unidades de Volumen Inglés a Métrico Pulgadas cubicas (pulg.3)

x

16.3871

=

Mililitros (ml)

Pulgadas cubicas (pulg.3)

x

16.3871

=

Centímetros cúbicos (cm3)

Pies cúbicos (pie3)

x

28,317

=



x

0.028317

=

Metros cúbicos (m3)


x

28.317

=

Litros (lt)

Yardas cúbicas (yd3)

x

0.7646

=


Acre–Pie (Ac-Pie)

x

1233.53

=


Onzas fluidas (US)(oz)

x

0.029573

=

Litros (lt)

Cuarto (qt)

x

946.9

=


Cuarto (qt)

x

0.9463

=

Litros (lt)

Galones (gal)

x

3.7854

=

Litros (lt)

Galones (gal)

x

0.0037854

=


Galones (gal)

x

3785

=


Pecks (pk)

x

0.881

=

Decalitros (DL)

Bushels (bu)

x

0.3524

=

Hectolitros (HL)

Cucharada

x

5

=

Mililitros (ml)

Cucharadita

x

15

=

Mililitros (ml)

Taza

x

0.24

=

Litros (lt)

Pinta

x

0.47

=

Litros (lt)


Tabla #-9. Unidades de Volumen del Sistema Métrico a Inglés

Unidades de Volumen Métrico a Inglés Mililitros (ml)

x

0.03

=

Onzas fluidas (oz)

Mililitros (ml)

x

0.0610

=



x

0.061

=



x

0.002113

=

Pintas (Pt)

Metros cúbicos (m )

x

35.3183

=



x

1.3079

=



x

264.2

=

Galones (gal)

Metros cúbicos (m )

x

0.000811

=

Acre–Pie (Ac-Pie)

Litros (lt)

x

1.0567

=

Cuarto (qt)

Litros (lt)

x

0.264

=

Galones (gal)

Litros (lt)

x

61.024

=


Litros (lt)

x

0.0353

=


Decalitros (DL)

x

2.6417

=

Galones (gal)

Decalitros (DL)

x

1.135

=

Pecks (pk)

Hectolitros (HL)

x

3.531

=


Hectolitros (HL)

x

2.84

=

Bushels (bu)

Hectolitros (HL)

x

0.131

=


Hectolitros (HL)

x

26.42

=

Galones (gal)

3

3


Tabla #-10. Unidades de Presión

Unidades de Presión Inglés a Métrico Libras/pulgada cuadrada (psi)

x

0.00689

=

Megapascales (MPa)

Libras/pulgada cuadrada (psi)

x

0.070307

=

Kilogramos/centímetro cuadrado (kg/cm2)

Libras/pie cuadrado (lb/pie2)

x

47.8803

=

Pascales (Pa)


x

0.000488

=

Kilogramos/centímetro cuadrado (kg/cm2)


x

4.8824

=

Kilogramos/metro cuadrado (kg/m2)

Pulgadas de Hg

x

3,376.8

=

Pascales (Pa)

Pulgadas de agua

x

248.84

=

Pascales (Pa)

Bar

x

100,000

=

Newtons/metros cuadrados (N/m2)

Pascales (Pa)

x

1

=

Newtons/metros cuadrados (N/m2)

Pascales (Pa)

x

0.000145

=

Libras/pulgada cuadrada (lb/pulg.2)

Kilopascales (kPa)

x

0.145

=


Pascales (Pa)

x

0.000296

=

Pulgadas de Hg (a 60° F)

Kilogramos/ centímetro cuadrado (kg/cm2)

x

14.22

=



x

28.959

=

Pulgadas de Hg (a 60° F)


x

0.2048

=


Centímetros de Hg

x

0.4461

=

Pies de agua

Centímetros de Hg

x

0.1939

=


Métrico a Inglés


Manual de Cementacion

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