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Técnicas de cementación de pozos petroleros



BRADENHEAD METHOD:

Fue el primer método utilizado y que se cumple a través del tubing o barra sin el uso del packer. La presión obtenida cerrando el BOP o válvula de control después que el cemento ha sido bombeada cerca de la zona a tratar. Una determinada cantidad de lechada se bombea a una cierta altura por afuera del tubing o barras. Los tubings son luego levantados fuera de la lechada y se cierran las válvulas de superficie.

STAGES OF CEMENTING

A continuación se bombea el fluido de desplazamiento por los tubings hasta que se consigue la presión que se desea o hasta una cantidad determinada de fluido haya sido bombeado. Este método se usa extensamente en pozos poco profundos, en obturaciones y zonas de perdida de circulación durante la perforación.

La aplicación del método está restringida porque hay que presurizar el casing y por lo tanto las máximas presiones están limitadas por las especificaciones de resistencia del mismo.

Además es difícil ubicar el cemento exactamente en el lugar deseado sin usar un packer.

Técnicas de Cementación de pozos petroleros utilizando packer

El método usa packer o tapones recuperables o no, ubicados en una posición cercana a la parte superior de la zona a ser intervenida. Esta técnica se considera superior a la anterior ya que confina la presión a puntos específicos.

Antes de ubicar el cemento se hace una prueba de presión para determinar la presión de rotura, en algunos casos la sección inferior de la zona a ser tratada puede ser aislada con un tapón puente. Cuando la presión deseada se ha obtenido la lechada remanente debe ser reversada. Los objetivos y las condiciones de las zonas son las que gobernara la elección del método a ALTA PRESION O BAJA PRESION.

REQUERIMIENTOS DE UNA CEMENTACION A PRESION:

Muchos trabajos se definen por la presión requerida para obtener un sello “SELLO HIDRAULICO”. La técnica de ALTA PRESION utiliza agua salada para determinar la presión de rotura de la formación. No se debe usar para esta finalidad la inyección porque puede tapar o dañar la formación. Después de la rotura la lechada de cemento es colocada cerca de la formación y bombeada a bajos caudales; a medida que el bombeo continua la presión de inyección comienza a subir hasta que la presión de superficie indica que se ha producido ya sea deshidratación del cemento o penetración de la lechada. La presión es momentáneamente mantenida para verificar las condiciones estáticas y luego es liberada para determinar si el cemento se mantiene en el lugar. El exceso de lechada por afuera de las perforaciones debe ser reversado.

Técnicas de cementación de pozos petroleros - Squeeze cementing

SQUEZZE CEMENTING-CASED HOLE

Si la presión deseada se obtiene se aplica el METODO DE HESITACION O NUEVAS ETAPAS. Ello involucra a preparar “BATCH” de 30 a 100 sacos, colocarlos frente a la formación, esperar hasta que este cercano al punto de fragüe y repetir la operación tantas veces como sea necesario.

LAS TECNICAS DE BAJA PRESION están consideradas como el método más eficiente en base al desarrollo de los aditivos de control de filtración y de packer recuperable. Con esta técnica se evita la fractura. Se usa Hesitación, el cemento es colocado en una sola etapa pero con periodos alternados de bombeo y espera. El control de las propiedades de perdida de filtrado determina que se forme un revoque contra la formación o dentro de las perforaciones, mientras que el cemento remanente permanece en estado fluido en el interior del casing.

La pérdida por filtración de las lechadas de cemento puro es muy elevada y se produce una deshidratación en el casing antes que la lechada haya cubierto completamente un área de la formación.

HESITATION SQUEZZE

El resultado puede ser un tapón de cemento a través de las perforaciones abiertas en la zona superior y no cubre con cemento las perforaciones inferiores.

El control de filtrado evita la perdida de fluido prematuro como la rápida formación de un bloque solido en el casing. Los cementos que contienen aditivos para perdida por filtrado pierden agua frente a la formación mucho más lentamente que con un cemento puro.

CEMENTACION PARA EVITAR LA MIGRACION DE GAS – PARTE 2

INCREMENTO DE LA DENSIDAD DEL LODO EN EL ESPACIO ANULAR


INCREMENTO DE LA DENSIDAD DEL LODO EN EL ESPACIO ANULAR. El incremento de la densidad del lodo de perforación encima de la columna del cemento, es otra técnica preventiva que se puede usar para ubicar la totalidad del perfil hidrostático desde la superficie hasta la profundidad final.

Este grafico muestra un pozo de 8000 fts con una densidad de lodo de 10 lbs/gal y una densidad de cemento de 15,6 lbs/gal. Si el pozo fuera cementado en esas condiciones, el flujo en el espacio anular se esperaría desde numerosos intervalos bajo los 6000 pies que es el tope del cemento. Esta ubicación de la línea sería

INCREMENTO DE LA DENSIDAD DEL LODO EN EL ESPACIO ANULAR

suficiente para proveer un desbalance positivo hidrostático mínimo y consecuentemente prevenir la migración de gas en el espacio anular.

El factor más importante a tenerse en cuenta, cuando se utiliza esta técnica, es la integridad de la formación. El uso de esta técnica tiene validez solamente si el pozo puede existir el efecto hidrostático adicional del aumento de la densidad del lodo. Si en pozo no puede existir la presión hidrostática total ejercida por esa columna, es probable que ocurran perdidas de circulación durante la cementación. Las perdidas pueden resultar en una migración del gas en el espacio anular y problemas de control de pozo potencialmente graves.

 APLICACIÓN DE PRESION SUPERFICIAL EN EL ESPACIO ANULAR CEMENTADO

La capacidad de flujo de gas en el espacio anular puede también reducirse mediante la aplicación de una presión superficial sobre el espacio anular cementado inmediatamente después de la colocación del cemento. Esta presión aplicada, compensa la perdida de gradiente hidrostático del cemento que ocurre a medida que la lechada se fragua. Esta técnica de fuga de gas requiere la lechada se diseñe para adquirir resistencia tan rápidamente como sea posible después de su fragüe inicial.

Esta grafico muestra un pozo con potencial de gas en el espacio anular determinado debajo de los 7000 pies. Existe una zona de particular interés a los 7800 pies, se estima tener un desbalance de 100 psi en menos

PRESION SUPERFICIAL EN EL ESPACIO ANULAR

cuando la columna de cemento de 2000 pies se revierta a una gradiente hidrostática de su agua de mezcla.

Aplicando una presión superficial de 300 psi, la totalidad del perfil ajustado hidrostático lodo/cemento, se ubica hacia la derecha. Esta ubicación de la línea provee aproximadamente 200 psi de desbalance positivo a 7800 pies, reduciendo consecuentemente la capacidad de migración del gas. Esto es imperativo de que la presión superficial sea aplicada inmediatamente después de cementar de tal manera que el gradiente de presión se transmita a lo largo de toda la longitud de la columna lodo/cemento. Una vez que la columna de cemento ha comenzado a tomar fragüe inicial y/o la columna de cemento ha comenzado a incrementar su fuerza de Gel, es dudoso que la presión pueda transmitirse a través de la columna de fluido en el espacio anular a la profundidad que hubiese sido necesaria.

CEMENTACION PARA EVITAR LA MIGRACION DE GAS – PARTE 3

CEMENTACION EN ETAPAS MULTIPLES


CEMENTACION EN ETAPA MULTIPLES Y AUMENTO DE LA DENSIDAD DE AGUA EN EL CEMENTO

Cementación en Etapas Múltiples:

Cuando una de las técnicas más simples y económicas para la prevención de flujo de gas en el espacio anular no es práctica, las herramientas de cementación en múltiples etapas en el pozo puede ser empleadas para cementar selectivamente el casing. Cada etapa de cementación o columna debería fraguar se antes de realizar una etapa subsiguiente. Esta técnica puede prevenir la migración de gas en el espacio anular en algunos pozos mediante el uso de columnas de cemento más cortas, no continuas. Mediante la abertura sucesiva de los dispositivos de cementación, cada etapa subsiguiente, es bombeada al pozo provocando una separación física y en tiempo de cada etapa de cementación.

La siguiente figura muestra un ejemplo de un pozo que contiene numerosas zonas productivas entre 3000 y 5000 pies y de 6500 a 8000 pies.

CEMENTACION EN ETAPAS MULTIPLES

Si el pozo se cemento desde el fondo hasta los 300 pies, estarían desbalanceadas negativamente varias zonas de gas debajo de los 6500 pies. Basado en el perfil de gradiente hidrostático ajustado lodo/cemento que se muestra también, un incremento neto de 261 psi en la presión hidrostática podría realizarse separando esta gran columna en 2 etapas. Este pozo seria firme candidato para la cementación en etapas, dado que la ausencia de horizontes productivos entre los 5000 y 6000 pies no requiere que este intervalo se cemente.

Aumento de la densidad de Agua de mezcla del Cement Slurry:

El incremento de la densidad del agua de mezcla de la lechada de cemento es otra técnica que puede utilizarse para la prevención de gas en el espacio anular en algunos pozos. Los ensayos fueron realizados en lechada con densidades de agua de mezclas  incrementadas para verificar la retrogresión hidrostática atestiguada con lechadas de agua dulce. Esta figura

AUMENTO DE LA DENSIDAD DE AGUA DE MEZCLA DE LA LECHADA DE CEMENTO

muestra un pozo en el cual el casing de producción fue cementado entre 6000 y 8000 pies. Como se indica mediante la línea de gradiente de 8,34 lbs/gal, el potencial del gas en el espacio anular podría esperarse de zonas debajo de los 7000 pies. Aumentando la densidad del agua de mezcla de la lechada a 9,5 lbs/gal con el agregado del 18% de cloruro de sodio, un incremento neto de 122 psi en la presión hidrostática podría efectivizarse en el fondo del pozo. Esta presión hidrostática adicional sería suficiente para prevenir la migración de gas en el espacio anular.

DISEÑO DE LAS LECHADAS DE CEMENTO

TIPOS DE CEMENTO B, G , H

DISEÑO DE LAS LECHADAS DE CEMENTO. Para diseñar adecuadamente los cement slurries es importante conocer ciertos puntos como la presión y temperatura; tipos de cemento; control de filtración, cantidad de cemento tiempo de espera.

TEMPERATURA Y PRESION:

En esta operación como el caso de una cementación primaria, tanto la temperatura como la presión tienen influencia en el tiempo de espesamiento de la lechada del cemento. En el caso de presiones que afecta la deshidratación del cemento- Las temperaturas encontradas en operaciones de presión pueden ser mayores que en los trabajos de cementaciones primarias por cuanto el pozo generalmente no es circulado con algún fluido que disminuya la temperatura de fondo.

Si una cavidad poco profunda debe ser llenada o si hay que abandonar perforaciones, la lechada debe ser diseñada para el tiempo de bombeabilidad más corto, pero una presión con hesitación a baja presión requiere una bombeabilidad de 4 a 6 horas. La lechada debe permanecer fluida el tiempo necesario no solo considerando el tiempo de operación sino también el de reversado.

TIPOS DE CEMENTO:

Para la mayoría de las operaciones de presión se pueden usar las Clases A; G o H por cuanto dichos cementos han sido manufacturados por condiciones de hasta 6000 pies y donde la temperatura estática no excede los 170”F. Para pozos más profundos las clases G o H deben ser retardadas adecuadamente sobre la base del tiempo estimado para la operación.

TIPOS DE CEMENTO B, G , H

CONTROL DE FILTRACION:

La filtración es importante en el diseño de una lechada para un trabajo de presión. Cuando la lechada es inyectada s través de un medio poroso, la presión diferencial fuerza el agua separándola de las partículas sólidas, formando un revoque. Este revoque es más bien blando y puede ser eliminado con un chorro, pero no es bombeable y se requiere una presión considerable para forzarlo a través de una pequeña abertura. El espesor del revoque dependerá de la permeabilidad del revoque o de la formación, las características de perdida de filtrado de la lechada, de la presión diferencial, y del tiempo que esa presión es mantenida.

CANTIDAD DE CEMENTO:

Básicamente de la cantidad de bolsas requeridas para poder realizar el trabajo de cementación.

TIEMPO DE ESPERA (WOC-WATER OIL CONTACT-):

El tiempo de espera para el fragüe del cemento una vez finalizada la operación es gobernada por la resistencia requerida en el cemento fraguado. El cemento debe tener la suficiente resistencia para soportar los golpes durante la perforación, para resistir el flujo de fluidos y para aislar un intervalo de producción durante una operación de fractura. El revoque del cemento deshidratado desarrolla su resistencia más rápido que una lechada que no ha perdido fluido bajo presión.