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CAPITULO IV
T AP ON E E S DE C E EM ME E N N T T A C I IO N En algún momento del transcurso de la perforación de un pozo de petróleo, gas o agua, puede llegar a ser necesaria la colocación de un tapón de cemento.
DEFINICION :
1.
Un tapón es un volumen relativamente pequeño de una lechada de cementación que se coloca en el pozo por los siguientes objetivos: Direccional.a) Desviación Y Perforación Direccional.-
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 ángulo deseado es colocar un tapón desviador en la zona. De igual manera durante los trabajos de perforación, cuando se han perdido herramientas, sartas de perforación u otras piezas en el pozo, a veces la única solución es desviar el pozo para rodear las piezas irrecuperables.
b) Taponamiento De Una Zona Agotada.Por lo general es necesario aislar la zonas agotadas con el fin de evitar un posible migración de fluido o gas desde los tramos productores. Este aislamiento también puede ser necesario para proteger una zona de baja presión en un pozo abierto, antes de la terminación de un intervalo superior.
c) Pérdidas De Circulación.La colocación de una lechada de cemento bien formulada en la zona ladrona puede detener las pérdidas de fluido de perforación. Aunque la lechada puede perderse en la zona ladrona, en todo caso servirá para endurecer y consolidar la formación débil. Podemos también inyectar un tapón de cemento en la parte superior de una zona débil con el fin de aislarla y evitar que se fracture debido a la presión hidrostática que se genera durante la cementación de cañería.
d) Tapones De Abandono.La técnica más utilizada para abandonar un pozo seco es balancear tapones de cemento a diferentes profundidades, con el fin de evitar la comunicación zonal o la migración de fluidos o gases, que podrían contaminar fuentes de agua dulce superficiales. Las zonas o formaciones agotadas necesariamente tienen que ser taponadas cuando se abandonan. Para realizar trabajos de abandono el personal debe saber y conocer las normas de cementación de cada país. 12
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Prueba.e) Anclaje Para Prueba.-
Cuando se va realizar una prueba y por debajo existe una formación débil en un pozo abierto y es difícil o imposible de asentar un anclaje lateral o un tapón mecánico, se puede utilizar un anclaje para prueba para ofrecer el soporte necesaria.
TECNICAS DE COLOCACION DE TAPONES:
2.
Existen dos técnicas principales para la colocación de tapones de cementación:
a) Método De Tapón Balanceado.Es el método más utilizado, primeramente se corre tubería de perforación hasta la profundidad donde se quiere colocar la parte inferior de tapón. Antes y después de la lechada se bombea un espaciador o lavador para evitar que el fluido de perforación contamine al tapón de cemento. Normalmente la lechada se mezcla por baches para lograr una densidad uniforme y poder controlar su reología. En muchas ocasiones durante el desplazamiento del tapón de cemento se disminuyen de 2 a 5 bbls, para evitar el reflujo de lodo en el piso después del desplazamiento y principalmente para disminuir el volumen de contaminación del tapón y permitiendo así un equilibrio hidrostático.
b) Método De Dump Bailer.Este método es utilizado mediante un cable unido al dump bailer conteniendo la cantidad exacta de cemento. Presenta un cuchara que una vez esta en la profundidad requerida se abre y deja caer la lechada a medida que se levanta el dump bailer. Este método se utiliza normalmente para colocar tapones a poca profundidad, pero también puede emplearse para mayores profundidades, utilizando sistemas de lechadas con retardadores de fragüe. Ventajas: •
La profundidad del tapón de cementación se puede controlar f ácilmente.
•
El proceso es relativamente barato.
Desventajas:
3.
•
Es difícil utilizar en pozo profundos.
•
La cantidad de cemento está limitada a la capacidad del dump bailer.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO:
El paso fundamental en el diseño de un trabajo de colocar un tapón de cemento es primeramente la determinación del objetivo. Es muy diferente colocar un tapón para pérdida de circulación, que taponar una zona de abandonada o cerrar un pozo. 13
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Los parámetros de diseño a tomar en cuenta son: volumen del cemento, propiedades de la lechada, colocación de tapón de cemento, circulación inversa y el uso de herramientas de colocación de tapones y bolas para tubería de perforación.
a) Volumen De Cemento.La longitud y profundidad de los tapones de cementación de abandono suelen estar reguladas por normativas del país correspondiente. Cuando se quiere desviar, la longitud debe ser la adecuada para conseguir un desvío gradual del trepano. En caso de que el desviador deba tener una profundidad exacta, será necesario eliminar y revertir el exceso de cemento.
b) Propiedades De La Lechada.Las lechadas de cemento deben someterse a pruebas en el laboratorio antes de ser utilizadas en el pozo. Los parámetros de prueba por lo general no son exactamente los mismos que los utilizados para cementaciones primarias, especialmente a lo que concierne temperatura de fondo y los tiempos de colocación como también el tipo de mezcla (continuo o por baches). Las densidades suelen oscilar entre 15.6 a 17.5 LPG para conseguir una buena resistencia a la compresión, especialmente para desviar pozos en donde se requiere que la resistencia sea mayor a la de la formación, esto se puede conseguir lechadas con menos agua o de mayor densidad. Las lechadas con menos agua desarrollan una resistencia a la compresión de unos 8500 psi, en comparación con los 5000 psi de una lechada normal de 15.8 LPG. Otras propiedades muy importantes a tomar en cuenta en el cemento son la reología y el tiempo de espesamiento (WOC). Reología: Los tapones usados para control de pérdida de circulación tienen que ser viscosas
con alto esfuerzo, para evitar que se introduzcan en huecos y fracturas de la formación. Tiempo De Espesamiento: Normalmente se recomienda que el cemento tenga una
resistencia mínima a la compresión de 500 psi, para poder ser perforado. La rápida resistencia a la compresión depende mayormente de tiempo de espesamiento. Una lechada bien diseñada debe tener tiempos de espesamiento adaptado a las condiciones del pozo y procedimientos de trabajo, sin olvidar la seguridad.
c) Tapón De Cementación.El objetivo del tapón es colocar en el lugar requerido una lechada de buena calidad, no contaminada y capaz de desarrollar buenas propiedades al fraguar. Enunciamos algunas herramientas que ayudan a alcanzar esto objetivos.
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Herramientas de Desviación: Se conecta al extremo de la tubería de perforación o la tubería
con la cual se colocara el tapón de cementación. Esta herramienta está equipada con jets orientados de manera que los fluidos bombeados a través de ella asciendan hacia el anular (menos contaminación del tapón y menos posibilidad de romper algún bache viscosa que se haya dejado por debajo de la profundidad del tapón). Centralizador de la Tubería de Perforación: La colocación de centralizadores en la tubería de
perforación y herramienta desviadora ayuda a lograr una colocación exacta del tapón de cementación. Bache Viscoso: Antes de bombear la lechada, se puede colocar por debajo de la parte
inferior del tapón de cementación un bache viscoso, creando una base para lechadas más pesadas en lodos más ligeros evitando que se hunda el cemento.
d) Circulación Inversa.Cuando se colocan tapones de cementación en agujero abierto en donde no se está seguro del diámetro promedio y para que el tope de cemento sea el correcto, se acostumbra adicionar un volumen extra. Una vez que se ha colocado la lechada de cemento se corre la tubería de perforación hasta la parte superior del cemento y se reversa cualquier exceso de lechada para limpiar el interior de la tubería de perforación. Se utiliza este sistema de circulación por ser más rápido y seguro. Otro factor muy importante a tomar en cuenta son los límites de seguridad de la presión de fractura. En la circulación inversa se aplica presión superficial directamente sobre la formación. En el diseño del tiempo de espesamiento se debe tener en cuenta el tiempo de circulación inversa.
e) Bolas Y Dardos Para Tubería De Perforación.Los dardos, esponjas o bolas de caucho de perforación pueden bombearse antes de la lechada de cementación para limpiar el interior de la tubería de perforación. 4.
PROCEDIMIENTO DE COLOCACION DE TAPONES DE CEMENTACION:
Los pasos a seguir para la colocación de un tapón de cemento son los siguientes: Corra tubería de perforación hasta profundidad deseada y acondicione fluido de perforación. Realice prueba de presión de las líneas superficiales. Bombeo el bache espaciador o lavador. Mezcle y bombee la lechada de cemento. Bombee el bache espaciador la cantidad necesaria para balancear el tapón de cemento. 15
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Desplace con fluido de perforación el volumen calculado para balancear el tapo de cemento. Por motivos de seguridad, buen balance y mínimo contaminación del cemento disminuya el volumen de desplazamiento entre 1 a 3 bbls. Abra las líneas de retorno y deje que el tapón se equilibre por sí solo, bien sea por flujo de retorno o por vacío. Saque la tubería de perforación por encima del tope teórico del tapón de cemento (observe si se produce algún flujo al desconectar la unión de la tubería de perforación). Efectué circulación inversa, si las condiciones lo permiten para limpiar pozo y tubería de perforación. Observe los retornos del bache espaciador, lavador o cemento. Saque la tubería de perforación del pozo y espere que fragüe la lechada de cemento. 5.
CALCULO DEL VOLUMEN DE LECHADA:
A partir de los datos suministrados y mediante los factores de capacidad, se pueden realizar los siguientes cálculos: Volumen necesario de la lechada de cemento. Alturas de cemento, interior, anular con la tubería de perforación colocada (valores necesarios para calcular el volumen de desplazamiento). Volumen necesario de baches y colchones por detrás de la lechada de cemento. Volumen de desplazamiento necesario para balancear el tapón
a) Cálculo Del Volumen De Lechada.V cmto = L * C h * F ex donde: V cmto =
Volumen de lechada (bbls).
L
=
Longitud de la columna de cemento en agujero abierto (pies).
Ch
=
Capacidad del agujero abierto (bbls/pie).
F ex
=
Factor de exceso del volumen de lechada de cemento.
b) Cálculo De La Longitud Del Tapón Con La Tubería Colocada.L cmto = V cmto / (C ea + C itp ) donde: L cmto
=
Altura del cemento con la tubería dentro (pies).
C ea
=
Capacidad del espacio anular (bbls/pie).
C itp
=
Capacidad interior de la tubería de perforación utilizada (bbls/pie).
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c) Cálculo Del Volumen De Espaciador Por Detrás Del Cemento.V esp2 = V esp 1 * C itp / C ea donde: V esp2
=
Volumen de bache por detrás del cemento para balancear (bbls).
V esp1
=
Volumen de bache por delante del cemento (bbls).
C itp
=
Capacidad interior tubería perforación (bbl/pie).
C ea
=
Capacidad del espacio anular (bbl/pie).
Espaciadorr Por Detrás Del Cemento.d) Cálculo De La Longitud Del Espaciado
L esp2 = V esp2 / C itp donde: L esp2
=
Longitud del espaciador por detrás del cemento (pies).
e) Cálculo Del Volumen De Desplazamiento. Desplazamiento.-V d = C itpc D – (L cmto + L esp2 )] donde: Vd
=
Volumen de desplazamiento (bbls).
D
=
Profundidad de la tubería de trabajo (parte inferior) (pies)
NOTA: Se reduce al volumen de desplazamiento teórico de 1 a 3 bbls.
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