Sección 6
Cementación de Camisas Índice Introducción Áreas del Tema............................................ Tema...................... ............................................. .............................................. ............................................. ................................ .......... Objetivos de Aprendizaje............................................ Aprendizaje................................................................... .............................................. ........................................ ................. Unidad A: Tipos de Camisas................................................ Camisas.......................... ............................................. ............................................. .................................. ............ Camisas de Perforación............................ Perforación................................................... .............................................. ............................................. .................................... .............. Camisas de Producción............................. Producción................................................... ............................................. ............................................. .................................... .............. Camisas Complementarias........................... Complementarias.................................................. ............................................. ............................................. ................................. .......... Camisas “Scab”.......................................... “Scab”.................... ............................................. ............................................. ............................................. ................................... ............ Examen A: Tipos de Camisas..................................... Camisas..................................................................... ............................................................... ............................... Unidad B: Instalación de Camisas............................................... Camisas......................... ............................................. .................................................. ........................... Preparando las Camisas.............................................. Camisas....................... ............................................. ............................................. ......................................... .................. Conectando las Camisas............................................. Camisas....................... ............................................. ................................................... ......................................... ............. Corriendo las Camisas................................................ Camisas......................... ............................................. ............................................. ......................................... .................. Examen B: Instalando las Camisas.................................... Camisas........................................................... .............................................. ................................ ......... Unidad C: Camisas de Cementación......................... Cementación................................................ .............................................. ............................................. ........................ Métodos de una Etapa................................................. Etapa.......................... ................................................... ................................................... ................................... ............ Método de Fraguado Retardado............................ Retardado.................................................. ............................................. ............................................. .......................... Examen C: Camisas de Cementación.......................................... Cementación................................................................. ............................................. .......................... Unidad D: Cálculos de Camisas................................................ Camisas......................... ............................................. ............................................. ............................... ........ Los Resultados Calculados Requeridos................................. Requeridos........................................................ .............................................. .............................. ....... Parámetros del Pozo................................................ Pozo......................... ............................................. ............................................. ............................................. ...................... Trabajo Uno de la Cementación de Camisa............................................. Camisa........................... .................................... .................................. ................ 1 Volumen del Cemento................................................ Cemento.......................... ............................................. ............................................. ............................... ......... 2 Sacos de Cemento.............................. Cemento.................................................... ............................................. .............................................. .................................. ........... 3 Agua de Mezcla Requerida................................................ Requerida......................... .............................................. ............................................. .......................... 4 Fluidos de Desplazamiento Desplazamiento Requerido........................................... Requerido.......................... ................................... ................................... ................. 5 Parte Superior Superior del Cemento Cemento con la Tubería de Perforación Dentro y la Tubería Tubería de Perforación Fuera.............................................................................................................. 6 Presión para Sentar el Tapón.................................................. Tapón........................... ............................................. .......................................... .................... 7 Examen D: Cálculos de Camisas.................................... Camisas................................................................. .................................................. ..................... Respuestas a los Exámenes de las Unidades............................................. Unidades............................................................................. ..................................... .....
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6-3 6-3 6-3 6-3 6-3 6-4 6-4 6-4 6-5 6-6 6-6 6-6 6-7 6-7 6-8 6-8 6-9 6-9 6-10 6-10 6-10 6-12 6-13 6-15 6-15 6-15 6-16 6-17 6-17 6-18
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Cementación de Camisas
Para utilizarse con las notas de la Sección...
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Cementación de Camisas
Introducción
B. Instalación de Camisas
En el pasado, era común contar con diferentes sartas de tuberías de revestimiento en un pozo profundo. Todas esas sartas se extendían desde la cabeza del pozo hasta diferentes profundidades. Sin embargo, ahora se utiliza otro método para variar las condiciones del pozo. Este método que ahorra tiempo y dinero involucra el colgado de una sarta de tubería de revestimiento desde la parte inferior de la sarta de la tubería de revestimiento ya cementada. Esas sartas de tubería de revestimiento colgadas se llaman camisas y son utilizadas en casi todas las terminaciones de pozos profundos.
Áreas d el Tema
C. Camisas de Cementación D. Cálculos de Camisas
Objetivos de A prendizaje Al concluir esta sección, usted se familiarizará con •
Los diferentes tipos de camisas
•
Cuántas camisas se instalan
•
Las diferentes técnicas de cementación de camisas
•
Cómo llevar a cabo los cálculos de cementación de camisa
•
ayuda a controlar la producción de agua o gas
•
aísla las zonas de pérdida de circulación
•
aísla las zonas de alta presión
Las unidades de la sección son A. Tipos de Camisas
Unidad A: Tipos de Camisas Para iniciar esta sección se definirán brevemente cuatro tipos de camisas: •
Camisas de perforación (o intermedias)
•
Camisas de producción
•
Camisas complementarias
•
Camisas “scab”
Tubería Intermedia de Revestimiento
Camisas de Perforación Una camisa de perforación (en algunas ocasiones denominada como camisa intermedia) es una sarta de tubería de revestimiento que se cuelga de otra tubería de revestimiento de un mayor diámetro, y que ya ha sido cementada a fondo de pozo (Figura 6.1). Se utiliza por arriba de una zona productora para instalar tubería en pozos abiertos de manera que se pueda llevar a cabo una perforación más profunda. Una camisa de perforación
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Camisa de Perforación
Camisa de Producción
Figura 6.1 – Camisas de Perforación y de Producción
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Cementación de Camisas Camisas de Producción Una camisa de producción es una sarta de tubería de revestimiento que se cuelga desde una camisa de perforación o tubería de revestimiento de la formación de producción (Figura 6.1). Este tipo de camisa subsecuentemente se cementa y perfora como cualquier otra sarta de terminación. Brinda aislamiento y soporte cuando la tubería de revestimiento ha sido fijada por arriba de la zona productiva.
Cuenta con un empaque en ambos extremos y se utiliza bajo las mismas condiciones que una camisa complementaria. Tanto la camisa complementaria como la “scab” pueden fijarse con parte de su peso en la camisa que está por debajo o pueden colgarse más arriba del pozo en una tubería de revestimiento ya existente (Figura 6.2).
TUBERÍA INTERMEDIA DE REVESTIMIENTO DAÑADA
Camisas Complementarias Una camisa complementaria es usualmente una sarta corta de tubería de revestimiento que brinda una extensión ascendente para una camisa de perforación. Se corre cuando: •
la tubería de revestimiento que está por arriba de la camisa de perforación ha sido dañada de alguna forma (por corrosión, etc.)
•
cuando una camisa tiene fugas
•
cuando se requiere de mayor resistencia por otras razones (presión anormal, etc.).
COPLE DE SENTADO
Camisa “Scab”
Camisa Complementaria
Figura 6.2 – A. Camisa “Scab” y B. Camisa Complementaria
Camisas “Scab” Una camisa “scab” es inusual debido a que a menudo no se cementa una vez que ha sido corrida a fondo de pozo y es por lo tanto recuperable.
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Cementación de Camisas Examen A: Tipos de Camisas
Llene los espacios en blanco con una o más palabras para corroborar su avance en esta sección. 1.
Se utiliza una camisa de perforación por arriba de una zona de _____________ para instalar tubería en pozos abiertos de manera que se pueda llevar a cabo la _______________.
2.
Una camisa de perforación ayuda a controlar la producción de ______________ y aislar las zonas de ______________ y ______________.
3.
Una camisa de producción se cuelga en la formación de producción. _______________ como cualquier otra sarta de terminación.
4.
La principal diferencia entre las camisas complementarias y la “scab” es que la última es ________________.
5.
Las camisas complementarias “scab” son camisas cortas que se utilizan cuando la tubería de revestimiento por arriba de una camisa de perforación ha sido ____________. También se pueden utilizar cuando una camisa tiene ______________ o cuando se requiere mayor ______________ debido a una alta presión u otras razones.
6.
Las camisas complementarias y “scab” se pueden colgar más arriba del pozo en una tubería de revestimiento ya existente o se pueden fijar con parte de su peso en la _____________________.
Se cementa y
Ahora, busque las respuestas sugeridas en la Hoja de Respuestas que está al reverso de esta sección.
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Cementación de Camisas
Unidad B: Camisas
Instalación
de
Al instalar las camisas, es importante estar familiarizado con estas tres áreas: •
Preparación de las camisas
•
Conexión de las camisas
•
Corrido de las camisas
Preparación de las Camisas Antes de instalar una camisa, el largo total del pozo que se vaya a trabajar debe perforarse. Es muy importante preparar la camisa antes de bajarla al pozo; el acabado del horno debe removerse de manera que el cemento pueda formar una mejor unión con la camisa. Esto usualmente se realiza arenando o aclimatando la camisa.
Los centradores son importantes en los trabajos de las camisas debido a que el claro que existe entre la camisa y la tubería de revestimiento es relativamente pequeña. Si la camisa no se centra, el resultado podría ser puenteo o canalizaciones. Todavía no se habrá formado una capa uniforme de cemento en torno de la camisa, y por lo tanto no habrá aislamiento zonal. Usualmente se utilizan centradores de diámetro pequeño cuando se corren las camisas debido al pequeño espacio anular. Las consideraciones del equipo para fondo de pozo son las mismas que si los tramos se corrieran a la superficie. Se utiliza tubería de perforación y herramienta de instalación para correr una camisa (Figura 6.3). La herramienta de instalación se conecta con la tubería de perforación en la camisa, formando un sello hermético a presión con la camisa, y se retiene el tapón de limpiado de la camisa.
Tubería de Revestimiento
El pozo debe estar bien acondicionado para instalar una camisa debido al espacio anular. Para acondicionar el sistema de lodo, circule por lo menos suficiente fluido de perforación para desplazar el doble del volumen del espacio anular.
Tubería de Perforación Cedazo Tapón de Bombeo
Se deben tomar decisiones acerca de cuánto traslape debe existir entre la tubería de revestimiento y la camisa. La cantidad de traslape varía entre 50 y 500 pies. Por ejemplo, si se penetran zonas de mayor presión, deberá existir un mayor traslape en zonas de menor presión.
Herramienta de Instalación de Camisa y Buje Recuperable con Empaque
Tapón de Limpiado de la Camisa
Conexión de las Camisas
Camisa
La camisa se conecta como cualquier sarta de tubería de revestimiento. Mientras está suspendida en la mesa rotatoria, se conecta tramo por tramo. Una zapata flotadora se conecta con el primer tramo y el cople flotador se monta en el segundo o tercer tramo para brindar así un asiento para el tapón limpiador de la camisa. En algunas ocasiones el cople de sentado también se conecta un tramo arriba del cople flotador (Figura 6.3). En este caso, el cople flotador brinda el asiento para el tapón.
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Cople de Sentado Cople Flotador Zapata Flotadora
Figura 6.3 – Ensamble típico de camisa de pozo profundo.
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Cementación de Camisas •
Corrido d e las Camisas Las velocidades de corridas deben ser bajas para reducir el efecto de ariete. La camisa puede generar una mayor presión en la formación, causando a su vez ruptura o pérdida de circulación. Usualmente se siguen velocidades de 2 a 3 minutos por lingada (90 pies de tubería de perforación) para los pozos que ya cuentan con tubería de revestimiento.. Después de que una camisa se ha bajado en el pozo, las cuñas se activan de manera que los colgadores se acuñen en contra de la tubería de revestimiento. Los colgadores se fijan de una de dos formas: •
Forma mecánica – se activan las cuñas rotando y reciprocando la tubería de perforación
Forma hidráulica – se aplica presión hidráulica a la sarta y se activan las cuñas.
El equipo hidráulico es el que se usa con menor frecuencia. Sin embargo, es menos probable que se asiente accidentalmente y se prefiere en pozos desviados. Una vez que se instala la camisa, la tubería de perforación debe elevarse temporalmente unos cuantos pies. El indicador de peso debe revisarse para asegurar que la camisa de hecho se haya liberado. Se bombea subsecuentemente fluido espaciador por el pozo de manera que se pueda obtener una buena unión del cemento. El sello formado por un buen trabajo de cemento es especialmente importante en la zapata y en la parte superior de la camisa.
Examen B : Instalación de las Camisas
Llene los espacios en blanco con una o más palabras para corroborar su avance en esta sección. 1.
Un paso en la preparación de una camisa es ____________ del acabado de horno. Esto es usualmente realizado mediante __________________________.
2.
La cantidad de traslape entre la tubería de revestimiento y la camisa es usualmente entre _____________ y ___________ pies.
3.
Debido al pequeño claro que existe entre la tubería de revestimiento y la camisa, es muy importante asegurarse que la camisa esté ________________.
4.
El cople ____________ brinda el asiento para el tapón limpiador de la camisa.
5.
La herramienta de instalación conecta la _______________ con la camisa y forma un ___________ con la camisa.
6.
Después de haber instalado la camisa, se bombea _________________________ en el pozo.
Ahora, busque las respuestas sugeridas en la Hoja de Respuestas que está al reverso de esta sección.
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Cementación de Camisas
Un idad C: Cementación de Cami sas
Corriendo la Camisa
Colgador de la Camisa/ Herramienta de Instalación
Se analizarán a continuación dos técnicas de cementación de camisas: •
Método de una etapa
•
Método con retardado
Cementación Llevándose a Cabo
Trabajo Concluido
Tubería de Perforación Lista
Tapón Hembra
cemento
de
fraguado
Lechada de Cemento
Independientemente del método seleccionado, el mezclado de lotes es generalmente preferido debido a las complejidades relacionadas con la obtención de la mejor composición de lechada para un trabajo en específico.
Cople Flotador (Válvula Cerrada) Cople Flotador (Válvula Abierta)
Tapones Asegurados y Fraguados en el Cople Flotador
Cople Flotador (Válvula Cerrada)
Al diseñar la composición de la lechada de cemento, se deben considerar los siguientes factores: Figura 6.4 – Método de una Etapa • •
Temperatura del pozo La presión causada por un claro anular pequeño (posibilidad de pérdida en circulación)
•
Fluidos de formación
•
Tiempo de bombeo o espesamiento
•
Resistencia o estabilidad del cemento
Mé todo de una E tapa
Se bombea de un 10 a un 30% más del volumen de cemento calculado al utilizar el método de una etapa para la cementación de camisas. Esta cantidad de cemento se circula a la tubería de perforación (por detrás del fluido espaciador). Pasa y sale de la zapata y sube al exterior de la camisa (Figura 6.4). El tapón de bombeo se libera y se bombea hacia abajo con el fluido de desplazamiento. Se acopla con el tapón de limpiado de la camisa y después los pernos de seguridad se rompen. Ambos continúan hacia abajo hasta que fragüen y sellan en el cople flotador o de fraguado.
Generalmente no se corren tapones inferiores en la cementación de la camisa; por lo tanto, conforme los dos tapones descienden, limpian el lodo de la camisa. Este lodo, que está atrapado entre la zapata y el cople, no debe pasar al espacio anular y contaminar el cemento. Subsecuentemente la tubería de perforación y la herramienta de instalación se sacan del pozo. Es riesgoso invertir para sacar el excedente del cemento en este punto debido a que este proceso podría ejercer presión adicional sobre el espacio anular. Esta presión adicional podría romper la formación y ocasionar pérdida de circulación. Esto dejará un área de traslape desprotegida. En vez de eso, el cemento se perfora después de que ha fraguado, lo que debe generar una buena unión del traslape de la camisa/tubería de revestimiento.
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Cementación de Camisas
Mé todo con Cemento de F raguado Retar dado Corriendo la Camisa
El método con cemento de fraguado retardado se utiliza en ciertos puntos geográficos en donde se requiere de una camisa relativamente corta para pozos con bajos niveles de fluido. Se lleva a cabo bombeando cemento de fraguado retardado por la tubería de perforación. La tubería de perforación subsecuentemente se extrae y la camisa y equipo se bajan al pozo (Figura 6.5). La válvula del cople flotador cerrado de la camisa forza el cemento hacia arriba al espacio anular. Esto incrementa la posibilidad de obtener una capa de cemento más uniforme en torno de la camisa. Sin embargo, debido a que se utiliza cemento de fraguado retardado, el tiempo de espera de fraguado en algunas ocasiones es de dos o más días. Después de haber concluido esos procedimientos, se prueba el sello de la camisa. La tubería de revestimiento se limpia y, si es necesario, el cemento se perfora de manera que se pueda llevar a cabo el resto de las operaciones para terminar.
Instalando la Camisa
Cople Flotador (Válvula Cerrada)
Trabajo Concluido
Extrayendo la Tubería de Perforación
Colgador de Camisa/ Herramienta de Instalación
Tubería de Perforación
Lechada de Cemento de Fraguado Retardado en su Lugar Cemento Desplazado al Espacio Anular
Fluido de Inversión
Cople Flotador (Válvula Cerrada)
F igur a 6.5 –Cementaci ón de Camisa Uti lizando el M é todo con Cemento de F raguado Retar dado.
Ex amen C: Cementación de Cami sas
Llene los espacios en blanco con una o más palabras para corroborar su avance en esta sección. 1.
Se utiliza ___________% más de cemento que el volumen calculado calibrado con el método de una etapa para la cementación de camisas.
2.
La trayectoria que el cemento toma es hacia abajo por la _____________ y después hacia arriba _______________ en el método de una etapa.
3.
Es riesgoso invertir el cemento cuando la sarta de trabajo se extrae en el método de una etapa debido a que esto _______________________________.
4.
El método con cemento de fraguado retardado difiere del método de una etapa debido a que la camisa se baja ______________ del pozo y el cemento se bombea.
5.
Cuando se utiliza cemento de fraguado retardado, el tiempo de espera de fraguado puede incrementar en _______________________. Ahora busque las respuestas sugeridas en la Hoja de Respuestas que se encuentra al reverso de esta sección. � 2001,
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Cementación 1
Cementación de Camisas Unidad D: Cálculos de Camisas Antes de poder iniciar un trabajo de camisas, se deben utilizar cálculos. Esos cálculos se basan en la información conocida y en las cifras que se obtienen de sus Tablas de
camisa y (b) volumen de la tubería de revestimiento de la camisa a la parte superior de la pista de la zapata. 5.
Parte superior del cemento, tanto con la tubería de perforación dentro y la parte superior del cemento con la tubería de perforación fuera.
6.
Presión requerida para sentar el tapón, siendo la presión diferencial requerida para bombear el tapón a la parte superior de la pista de la zapata.
Cementación de Halliburton (Halliburton Cementing Tables (el Libro Rojo).
En esta unidad analizaremos los cálculos necesarios para un trabajo de cementación de camisa. Se aprenderá cómo calcular las respuestas a las siguientes preguntas: •
•
¿En dónde se encuentra la parte superior del cemento cuando se saca la tubería de perforación? ¿Qué presión se requiere para sentar el tapón?
Parámet ro s del Po zo
A continuación se encuentran los parámetros del pozo para los que es necesario llevar a cabo los anteriores cálculos: A.
Tamaño de la Camisa
B.
Parte Superior de la Camisa
•
¿Cuánto fluido de desplazamiento se requiere para sentar el tapón?
•
¿Cuál es la fuerza en el tapón cuando éste cuenta con un psi mayor a la presión para sentar el tapón en él?
C.
Fluido de Pozo
D.
Tamaño del Pozo
¿Cuál es la presión hidrostática de una profundidad dada después de que el tapón se sienta?
E.
Profundidad Total de la Camisa
F.
Largo de la Pista de la Zapata
•
Los Resultados Calculados Requeridos
G. Cemento Requerido (en la parte superior de la camisa)
Los siguientes aspectos deben calcularse para la cementación de las camisas:
H.
Volumen (porciento)
I.
Tamaño de la Tubería de Revestimiento Previo
Excedente
Requerido
1.
Volumen de cemento requerido para llenar los pies necesarios de la pista de la zapata, espacio anular, traslape y cabeza.
2.
Cantidad de cemento, convirtiendo el volumen de cemento requerido en sacos.
J.
Profundidad de la Revestimiento Previa
3.
Cantidad de agua de mezcla para la lechada.
K.
Tamaño, peso y rosca de la tubería de perforación
4.
Cantidad de fluido de desplazamiento para (a) el volumen de tubería de perforación a la parte superior de la
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Tubería
de
Cementación 1
Cementación de Camisas Cálcu los d e Cementac ión de Camisas
Se requieren realizar 6 cálculos críticos para cada trabajo de cementación de camisas.
1
2 3 4
5 6
Volumen de Cemento – El volumen de cemento requerido para llenar los pies requeridos de la pista de la zapata, espacio anular, traslape y cabeza. 1A Volumen de la Pista de la Zapata. 1B Volumen del Pozo Abierto. 1C Volumen del Traslape de la Camisa. 1D Volumen de la Cabeza de la Camisa. Sacos de Cemento – Convirtiendo el volumen requerido de cemento en sacos. Agua de mezcla para las lechadas requeridas. Fluido de desplazamiento requerido. 4A Volumen de tubería de perforación a la parte superior de la camisa. 4B Volumen de tubería de revestimiento de camisa a la parte superior de la pista de la zapata. Parte superior del cemento con la tubería de perforación dentro y la parte superior del cemento con la tubería de perforación fuera. Presión para sentar el tapón – Presión diferencial requerida para bombear el tapón a la parte superior de la pista de la zapata.
Parámetros de Pozo Tamaño de la Camisa Parte Superior de la Camisa Fluido de Pozos Tamaño de Pozos Profundidad Total de la Camisa Largo de la Pista de la Zapata Cemento Requerido (en la parte superior de la camisa) H Volumen Excedente Requerido (porciento) I Tamaño de la Tubería de Revestimiento Previa J Profundidad de la Tubería de Revestimiento Previa K Tamaño, peso y rosca de la tubería de perforación
A B C D E F G
La siguiente parte de esta sección presenta un ejemplo de un trabajo de camisa y también indica los cálculos.
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Cementación 1
Cementación de Camisas Trabajo Uno de la Cementación de Camisa
En ejercicios previos, hemos calculado los volúmenes del cemento con base en volúmenes de pozos perfectos y en factores de volúmenes excedentes típicos para cada trabajo. En el siguiente trabajo de camisa, se contará con un volumen específico de espaciador y lechada, tal y como se haría antes de movilizarse para ir hacia un trabajo. A partir del volumen conocido del cemento y del espaciador, realizaremos seis cálculos principales para la camisa.
contiene SSA-1 al 35%, CFR-3 al 0.5%, + HR5 al 0.1%. Desplace con lodo de perforación WB de 12.4 lb/gal.
Para este ejemplo, el trabajo de camisa consiste de un espaciador y lechada espesados con volúmenes conocidos para ambos. Parámetros de Pozo Ítem Descripción Datos A Tamaño de la Camisa 7 in. 29 lb/ft, N-80 B Parte Superior de la 11,600 ft Camisa C Fluido del Pozo 12.4 lb/gal D Tamaño del Pozo 8 ½ in. E Profundidad Total de la 12,925 ft Camisa F Largo de la Pista de la 81 ft Zapata G Cemento Requerido (en 300 ft cap la parte superior de la camisa) H Volumen Excedente 10% Requerido (porciento) I Tamaño de la Tubería 9 5/8 in. 47 de Revestimiento lb/ft, N-80 Previa J Profundidad de la 11,930 ft Tubería de Revestimiento Previa K Tamaño, peso y rosca 4.5 in. 16.6 de la tubería de lb/ft perforación Datos (de la Hoja de Pedido) Se deben bombear 40 bbl de Doble Espaciador de 13.5 lb/gal seguido por 225 sacos de Cemento Premium Clase G, que � 2001,
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Figu ra 6.6 – Esq uem a de un po zo de ejemplo p ara el ejercicio.
En la siguiente página se encuentra la hoja de trabajo utilizada para determinar los volúmenes de la lechada
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Cementación 1
Cementación de Camisas Hoja de Trabajo de Volúmenes de Lechada Hoja de Trabajo para los Cálculos de Peso y Volumen de Lechada Trabajo Uno de Camisa Peso de Cemento API = 94 lb/saco 1 saco = 1 pie cúbico Nombre del Material
Material (lb)
Factor (gal/lb)
Volumen Agua de Absoluto Mezcla (gal) Requerida (gal)
Cemento de Clase G SSA-1 al 35% (polvo de sílice) CFR-3 al 0.5% (dispersante) HR-5 al 0.1% (retardador)
94
x0.0382
=
3.59080
5.00
32.9
x0.0453
=
1.49037
1.61
0.47
x0.0938
=
0.04409
0.094
x0.075
=
0.00705
Agua
55.0613 182.525
x8.33
=
6.61000 11.74231
Totales
el espacio anular para resolver la altura del cemento con la tubería de perforación en el colgador de la camisa. Volumen de Cemento 225 sacos x 1.57 ft 3/saco = 353.25 ft 3 1A Volumen de la Pista de la Zapata = 16.89 ft3 3 81 ft x 0.2085 ft /ft 1B Volumen del Espacio Anular del Pozo Abierto Nota: Este volumen se basó en un pozo perfecto + 10% de excedente (volumen adicional). Calcularemos un pozo perfecto, sabiendo que esto incrementará la parte superior del cemento y nos proporcionará el peor caso de presión para sentar el tapón.
Camisa TD: 12.925 ft Profundidad de la Tubería de - 11.930 ft Revestimiento: 995 ft de pozo abierto 995 ft x 0.1268 ft 3/ft = 126.17 ft 3 6.61
El agua total de mezcla debe ingresarse bajo galones absolutos antes de obtener el total. Encuentre el peso del cemento mezclado utilizando esta fórmula: Libras Totales ÷ galones absolutos totales = lb/gal
Encuentre el rendimiento del cemento en pies cúbicos por saco utilizando esta fórmula: 3
3
Galones absolutos totales ÷ 7.4805 gal/ft (constante) = ft /saco
El agua de mezcla por saco es la suma de los galones de la columna de la extrema derecha Densidad de Cemento Rendimiento del Cemento Agua de Mezcla Requerida
182.525
÷
11.7423 =
11.7423
÷
7.4805 =
15.5 lb/gal 1.57 ft3 /saco 6.61 gal/saco
A partir de los parámetros del pozo y de los datos de esta hoja de trabajo, ahora podemos calcular los seis requisitos. 1
Volumen de Cemento
El volumen de cemento es un cálculo extremadamente crítico en la situación de una camisa (como sucede en todos los trabajos). En especial con las camisas, si se subestima el volumen del cemento, se podría dejar desprotegida la zapata de la tubería de revestimiento previa. Por lo tanto, es su responsabilidad conocer el volumen del cemento y asegurar que el volumen del mismo sea el suficiente como para ejecutar el trabajo. Trabajando a partir del volumen conocido del cemento, 225 sacos, es necesario resolver la altura del cemento por arriba de la camisa. Para lograr esto es necesario iniciar desde la pista de la zapata y trabajar hacia arriba hacia � 2001,
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Figura 6.7 – Esquema del volumen de cemento.
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Cementación 1
Cementación de Camisas 1C – Volumen de Traslape de la Camisa (Volumen de Espacio Anular entre Tuberías de Revestimiento) Éste es el volumen entre la tubería intermedia de revestimiento ya existente de 9 5/8 in., y la camisa de 7 in., comúnmente denominado como el “Traslape”. Este volumen se calcula como “Pozo Perfecto” sin oquedad o excedentes (porque estamos trabajando con la tubería dentro de la tubería). Pies de Traslape (Sección 221, Página 113): Profundidad de tubería de 9 5/8 in.: 11,930 ft Parte superior de la camisa de 7 in.: -11,600 ft 330 ft de Traslape
Existe una fácil forma de calcular este factor. Todo lo que se requiere saber es 1.
Éste es el volumen por arriba del colgador de la camisa dentro de la tubería intermedia de revestimiento comúnmente conocido como el Cemento de la Cabeza de la Camisa. Este volumen llegará a su altura máxima cuando se siente el tapón. Eso le brindará la máxima presión diferencial (presión para sentar el tapón). Conforme se extrae la tubería de perforación, la altura disminuirá hasta que la tubería de perforación se jale por arriba de la lechada.
(a) Altura del cemento con la tubería de perforación en el colgador de la camisa Altura de cemento con la tubería de perforación jalada por arriba de la sarta de cemento.
Volumen del Pozo Anular: (pozo perfecto):
353.25 ft
3
- 16.89 ft 3
- 126.17 ft 3
Volumen de Traslape de la Camisa: - 47.45 ft 3 Volumen de la Cabeza Resultante:
162.74 ft 3
Alt ura d el Cemen to (co n la tu bería de perforación dentro) Hemos calculado que 162.74 ft 3 de cemento permanecerán por arriba de la parte superior de la camisa. Debemos poder multiplicar por el factor de volumen ft/ft 3 de la tubería de perforación de 4.5 in por la tubería intermedia de revestimiento de 9 5/8 in. Consultando la Sección 221, Tabla 221-D, encontramos que el factor de volumen no está impreso para una tubería de revestimiento de 9 5/8 in.
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de
La fórmula para calcular el factor del volumen se encuentra en la sección 240, página 10. Pies lineales por pie cúbico = 183.35 D2 – nd2
D = diámetro del pozo, pulgadas (o diámetro interno tubería de revestimiento) d = diámetro externo de la tubería de perforación, pulgadas n = número de sartas de tubería de perforación (en nuestro caso, estamos calculando el espacio anular entre una tubería de revestimiento de 9 5/8 in., y una tubería de perforación de 4.5 in.) Aplicando la fórmula: 183.35 183.35 183.55 ___________________=_______________=_________ 8.681 2 – 4.52 75.36 – 20.25 55.11
Por lo tanto, realizaremos dos cálculos:
Volumen de la Pista de la Zapata:
tubería
2. El diámetro interno de la tubería de revestimiento → buscamos el diámetro interno de la sección 210, Tabla 214, página 23 y encontramos que el diámetro interno para una tubería de revestimiento de 9 5/8 in., 47 lb/ft, es de 8.681 in.
1D – Volumen de la Cabeza de la Camisa (Volumen Anular Entre la Tubería de Perforación y la Tubería de Revestimiento)
Volumen Total del Cemento:
de la
en donde:
330 ft x 0.1438 ft 3/ft = 47.45 ft3
(b)
El diámetro externo perforación → 4.5 in.
Halliburton
=3.33 ft/ft 3 Por lo tanto, por cada pie cúbico de lechada en el espacio anular, llenaremos 3.33 pies de largo anular. Y 162.74 ft 3 de lechada x 3.33 ft/ft 3 = 541.92 pies de llenado anular (con la tubería de perforación dentro) De igual forma, éste es un buen momento para calcular la altura del espaciador. Estamos bombeando 40 bbl de espaciador. Hemos calculado el factor de volumen anular en ft/ft 3. Por lo tanto, todo lo que necesitamos hacer es convertir bbl a pies cúbicos y multiplicar por el factor de llenado anular. (Sección 240, Página 85) 40 bbl x 5.6146 ft 3/bbl = 224.58 ft 3 de espaciador 224.58 ft 3 x 3.33 ft/ft3 = 747.85 ft de espaciador (tubería de perforación dentro) Ahora, sabiendo que la parte superior de la camisa se encuentra a 11,600 ft, el largo del cemento en la parte superior de la camisa es de 541.92 ft (con la tubería de perforación dentro); el largo del espaciador en la parte superior del cemento es de 747.85 ft (tubería de perforación dentro), por lo tanto es fácil calcular la parte superior de cada fluido.
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Cementación 1
Cementación de Camisas Altura d el Cemento (con la tubería de perforación fuera) Este cálculo es mucho más sencillo debido a que sólo se involucra la capacidad de 9 5/8 in., 47 lb/ft. Buscando el valor de capacidad hemos calculado lo siguiente... 3
3
162.74 ft x 2.433 ft/ft = 395.95 ft Esto significa que después de jalar la tubería de perforación por arriba del cemento en la parte superior de la camisa, la altura de la sarta de cemento será de 395.95 pies por arriba de la parte superior de la camisa de manera que efectivamente, contamos con suficiente cemento para terminar el trabajo.
2
Sacos de Cemento
En este trabajo, se nos dieron 225 sacos de cemento. Sin embargo, es relativamente fácil observar que en los cálculos de trabajos futuros (para predecir cuánto cemento se debe pedir) es necesario calcular 4 volúmenes diferentes de cemento en un trabajo de camisa (Figura 6.7). 1A – Volumen de la Pista de la Zapata 1B – Volumen Anular del Pozo Abierto (Mas el Excedente de Cemento) 1C – Volumen del Traslape de la Camisa 1D – Volumen de la Cabeza de la Camisa
3
Agua de Mezcla Requerida
Sabemos que el número de sacos de cemento es de 225. También sabemos el requerimiento de agua (de la hoja de pedido o los cálculos) y que es de 6.61 gal/saco. 225 sacos x 6.61 gal/saco = 1487.25 gal ÷ 42 gal/bbl = 35.41 bbl
Fluidos de Desplazamiento Requeridos
Para este cálculo, necesitamos reconocer que estamos tratando con por lo menos dos diámetros diferentes de tuberías, y que se explican a continuación.
� 2001,
El cálculo de la cantidad de fluido de desplazamiento es crítico por diferentes razones. Naturalmente deseamos sentar el tapón en la parte superior de la pista de la zapata. Sin embargo también se deben entender otras consideraciones:
1.
(Se tiene un 50 bbl de agua limpia y dulce disponible)
4
Figura 6.8 – Esquema de los datos requeridos para determinar la cantidad de fluido de desplazamiento requerido.
Halliburton
Necesitamos saber todos los cambios de diámetro en cualquiera de las sartas así como sus largos.
2. Tenemos que prestar gran ate nción al punto de transición entre la tubería de perforación y la tubería de revestimiento de la camisa. Muchas veces se corre un tapón de 2 etapas lo que limpia la tubería de perforación de cemento y después se asegura en un tapón más grande en el colgador de la camisa.
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Cementación 1
Cementación de Camisas Si disminuimos nuestro rango de bombeo y observamos con precaución por si hay incrementos de presión, entonces tendremos un volumen preciso hasta ese punto del trabajo. Después podemos enfocarnos en desplazar la capacidad de la tubería de revestimiento de la camisa a la parte superior de la pista de la zapata.
-395.95 ft Largo del cemento por arriba de la camisa = 11,204.05 ft T.O.C. con la tubería de perforación fuera
4A – Volumen de la Tubería de Perforación 4 ½ in. 16.6 lb/ft Parte superior de la camisa a 11,600 ft ( Sección 210, Tabla 212B, Página 9):
11,600 ft x 0.01422 bbl/ft = 164.95 bbl
4B – Volumen de la Tubería de Revestimiento de la Camisa Profundidad Total Largo de la Zapata
12,925 ft 81 ft 12,844 ft de la parte superior de la zapata
12,844 ft – 11,600 ft (parte superior de la camisa) = 1244 ft de una camisa de 7 in., 29 lb/ft (Sección 210, Tabla 214, Página 21) 1244 ft x 0.0371 bbl/ft = 46.15 bbl Por lo tanto, bombearemos: 164.95 bbl Capacidad de la Tubería de Perforación + 46.15 bbl Capacidad de la Camisa = 211.1 bbl de desplazamiento total
5 Parte Superior del Cemento con la Tub ería de Perfo ración Dentr o y la Tub ería de Perf or ación F uer a A partir de 1D encontramos que el largo del cemento por arriba del colgador de la camisa era de 541.92 ft (con la tubería de perforación dentro). 11,600 Parte Superior de la Camisa -541.92 ft Largo del Cemento por arriba de la camisa = 11,058.08 en la parte superior del cemento con la tubería de perforación dentro También a partir de 1D: Encontramos que el largo del cemento por arriba del colgador de la camisa era de 363.1 ft (con la tubería de perforación fuera). 11,600 ft
Parte Superior de la Camisa � 2001,
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Figura 6.9 – Esquema que muestra la parte superior del cemento (con la tubería de perforación dentro).
Nota Sobre los Fluidos de Desplazamiento de la Camisa Las camisas usualmente se desplazan con lodo de perforación (en vez de agua). Esto se hace para evitar un gran diferencial de presión en la herramienta del colgador de la camisa y en la superficie. Hablando operativamente, necesitamos prestar mucha atención al rango de alimentación de lodo, al volumen del lodo del sitio así como al encapsulamiento de aire (que puede causar errores en los volúmenes de desplazamiento). Esto se analizará con detalle en Cementación II.
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Cementación de Camisas Presión Hidrostática (Interna) 6
Presión para Sentar el Tapón
Consulte la Sección 240, Página 18 para arribar a los psi/ft para las cifras de lb/gal. Presión Hidráulica (Exterior) 12,925 ft – 15.5 lb/gal 11,058.08 x Cemento ft = 1866.92 ft 13.5 lb/gal 747.85 ft x Espaciado r 12.4 lb/gal 10,310.23 x Lodo ft Total 12,925 ft
0.8052 psi/ft
= 1503 psi
0.7013 psi/ft
= 524 psi
0.6442 psi/ft
= 6642 psi
15.5 lb/gal 81 ft x Cemento 12.4 lb/gal 12,844 ft x Lodo Total
0.805 2 psi/ft 0.644 2 psi/ft
=
65 psi
=
8274 psi
12,925 ft
8339 psi
8669 psi – 8339 psi = 330 psi para sentar el tapón
8669 psi
Exam en D: Cálcu los d e Camis a
Llene los espacios en blanco con una o más palabras para corroborar su avance en esta sección. 1.
¿Cuáles son los seis cálculos críticos requeridos para cada trabajo de cementación de camisas? •
______________________________________________
•
______________________________________________
•
______________________________________________
•
______________________________________________
•
______________________________________________
•
______________________________________________
2.
Con las camisas, si se subestima el _____________________, se podría dejar la zapata de la tubería de revestimiento previa desprotegida.
3.
Las camisas usualmente se desplazan con _________________ para evitar un gran diferencial de presión en la herramienta del colgador de la camisa y en la superficie.
Ahora busque las respuestas sugeridas en la Hoja de Repuestas que está al reverso de esta sección
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Cementación 1
Cementación de Camisas
Respuestas a los Exámenes de Unidad Ítems del Examen de la Unidad A 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Consultar la página
producción, perforación más profunda agua o gas, pérdida de circulación, alta presión perfora recuperable daña, fugas, resistencia camisa inferior
6-3 6-3 6-4 6-4 6-4 6-4
Ítems del Examen de la Consulte la Unidad B Página 1. 2. 3. 4. 5. 6.
removida, arenado o aclimatación 50, 500 centrada flotador tubería de perforación, sello hermético fluido espaciador
6-6 6-6 6-6 6-6 6-6 6-7
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Ítems del Examen de la Consulte la Unidad C Página 1. 2. 3. 4. 5.
10 a 30 tubería de perforación, externa de la camisa ejerce presión adicional en el espacio anular después dos días o más
6-9 6-9 6-9 6-10 6-10
Ítems del Examen de la Consulte la Unidad D Página 1. Volumen del cemento 6-10 Cantidad de cemento en los sacos Cantidad de agua de mezcla Cantidad de fluido de desplazamiento Parte superior del cemento Presión requerida para sentar el tapón 2. volumen de cemento 6-13 3. lodo de perforación 6-16
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Cementación 1
