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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

INGENIERÍA EN PETRÓLEOS

PERFORACIÓN I

NOMBRE: Giovanny Vásconez

PROFESOR: Ángel Fernando Ushiña Puma

SEMESTRE: 2014 B

QUITO, 19 ENERO DEL 2015

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Tabla de contenidoCEMENTACIÓN DE POZOS PETROLEROS............................................................................................3

Funciones del Proceso de Cementación de Pozos..........................................................................3

Tipos de Cementación....................................................................................................................3

Cementación Primaria:.......................................................................................................3

Cementación Secundaria o Forzada:..................................................................................4

Cemento.........................................................................................................................................4

Clasificación de los cementos según su grado API........................................................................4

Aditivos del Cemento.....................................................................................................................5

EQUIPOS QUE SE UTILIZAN PARA UNA CEMENTACIÓN......................................................................6

Revestidor......................................................................................................................................6

Zapata Guía....................................................................................................................................6

Zapata Diferencial..........................................................................................................................7

Collar Flotador................................................................................................................................7

Colgador de Liner (Liner Hanger)....................................................................................................7

Dardo de Desplazamiento..............................................................................................................8

Tapón de Desplazamiento de Liner................................................................................................9

Diverter Tool o DV Tool................................................................................................................10

Centralizadores:...........................................................................................................................10

Raspadores...................................................................................................................................11

Cabezal de Cementación..............................................................................................................12

Tapones de Cementación.............................................................................................................12

Tapón Inferior:..................................................................................................................12

Tapón Superior:................................................................................................................13

EQUIPOS UTILIZADOS DURANTE LA EJECUCIÓN DE UNA CEMENTACIÓN........................................14

Cementador.................................................................................................................................14

Bath mixer....................................................................................................................................15

Tolva para cemento.....................................................................................................................16

Vacuum........................................................................................................................................16

Cisterna........................................................................................................................................17

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Bibliografía:......................................................................................................................................17

CEMENTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

En la Industria Petrolera la cementación de un pozo es el proceso mediante el cual se

coloca una lechada de cemento en el espacio anular formado entre las formaciones que se

han perforado y la tubería de revestimiento, en muchos casos esto puede hacerse en una

operación simple, bombeando cemento debajo de la tubería de revestimiento a través del

zapato guía del revestimiento, hacia arriba y dentro del espacio anular.

Funciones del Proceso de Cementación de PozosLa Principal función de una cementación es de aislar las zonas expuestas en el borde del

pozo que contienen los fluidos y separarlas efectivamente, formando un sello hidráulico

(anillo de cemento), que se forma entre las formaciones y el revestidor, con el fin de

evitar la migración de los fluidos entre sí.

La cementación tiene una gran importancia en la vida del pozo, ya que los trabajos de una

buena completación dependen directamente de una buena cementación.

Tipos de CementaciónSon las operaciones con lechadas de cemento que se efectúan con fines específicos en los

pozos petroleros.

La clasificación de las operaciones de cementación se realizan de acuerdo con los

objetivos que se persiguen, en este sentido se tiene:

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Cementación Primaria: Se realiza una vez terminada la fase de perforación con la

tubería de revestimiento ya en el pozo y consiste en bombear cemento hacia el

espacio anular.

Cementación Secundaria o Forzada: Es el proceso que consiste en inyectar

cemento a presión a través de disparos en la tubería de revestimiento al espacio

anular. Esta es una medida para remediar una cementación primaria defectuosa en

la TR.

Cemento

Se denomina cemento a un conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (grava, arena, etc.) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece al reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia pétrea, formando el llamado hormigón o concreto.

El primer tipo de cemento usado en un pozo petrolero fue el llamado cemento Portland, el cual fue desarrollado por Joseph Aspdin en 1824, esencialmente era un material producto de una mezcla quemada de calizas y arcillas. El cemento Portland es un material cementante disponible universalmente.

Clasificación de los cementos según su grado API.Los cementos tienen ciertas características físicas y químicas y en base al uso que se les puede dar en cuanto a rango de profundidad, presiones y temperaturas a soportar, etc. La API define 9 diferentes clases de cemento (de A a H) dependiendo de la proporción de los cuatro componentes químicos fundamentales (C3, C2S, C3A, C4AF; siendo C=calcio, S=silicato, A=aluminato, y F=floruro).

Clasificación API del Cemento

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Aditivos del CementoTodas las

mezclas agua-

cemento usadas

en la industria

petrolera, contienen algún aditivo para variar alguna propiedad de la mezcla

original.

Estos aditivos se utilizan para variar la densidad de la mezcla, variar la resistencia

a la compresión, variar el tiempo de fraguado, controlar la filtración, reducir la

viscosidad. Generalmente, se reconocen ocho (8) categorías de aditivos:

Clasificación de aditivos para el Cemento

Aditivos Función

Aceleradores Reducir el tiempo de fraguado

Retardadores Prolongar el tiempo de fraguado

ExtendedoresDisminuir la densidad de los sistemas de cemento y/o reducir la cantidad de cemento por unidad de

volumen del producto fraguado.

DensificantesIncrementar la densidad de los sistemas de

cemento.

Dispersantes Reducir la Viscosidad de las lechadas de cemento.

Agentes de Control De Pérdida De Fluido

Controlar la pérdida de la fase acuosa de la lechada hacia la formación.

Clase APIAgua de Mezcla (gl/sx)

Densidad de

Lechada (lb/gal)

Profundidad (pies)

Temperatura de fondo (ºF)

A (Portland) 5,2 15,6 0 - 6000 80 - 170B (Portland) 5,2 15,6 0 - 6000 80 - 170

C 6,3 14,8 0 - 6000 80 - 170

(Alta Temprana)

D (Retardada) 4,3 16,4 6000 - 10000 170 - 230

E (California Básico) 4,3 16,4 6000 - 10000 170 - 230

F 4,3 16,4 10000 - 16000 230 - 320

G 5 15,8 0 - 8000 80 - 200H 4,3 16,4 0 - 8000 80 - 200

Elaborado Por: Bravo J. - Fuentes M. – Gómez F., 2010

Fuente: Documento - Operaciones Corrida de Tubulares de Casing y de Cementación de Pozos Horizontales.

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Agentes De Control O De Pérdida De

Circulación

Controlar la pérdida de cemento hacia zonas débiles de la formación o fracturas.

Aditivos EspecialesControlar la pérdida de cemento hacia zonas

débiles de la formación o fracturas.

EQUIPOS QUE SE UTILIZAN PARA UNA CEMENTACIÓN

RevestidorEs una tubería de acero diseñada y clasificada en función de su peso, diámetros y longitud con la finalidad de asegurar una sección perforada en un pozo.

Zapata GuíaEs una herramienta que se coloca en la parte inferior del primer tubo, para permitir una libre introducción de la tubería en el hoyo.

Su forma esférica en la parte inferior hace que el contacto con la pared del hoyo sea lo más suave posible y permita la bajada del revestidor.

Elaborado Por: Bravo J. - Fuentes M. – Gómez F., 2010

Revestidores

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Zapata DiferencialSirve de zapata guía y de flotador. Tiene un dispositivo que permite el llenado de la

tubería, de esta forma ejerce una flotación y ayuda con el peso de la tubería, este

dispositivo interno puede convertirse en una válvula de retención.

Collar FlotadorEl Collar flotador se coloca en el extremo superior del primer tubo o en algunas ocasiones

en el segundo tubo. Se utiliza como elemento de flotación y puede transformarse por

medios mecánicos en una válvula de retención, permitiendo que el fluido circule de la

tubería al espacio anular, pero no anular a tubería, así la mezcla agua-cemento se queda

en el anular y no regresa a la tubería. También sirve de soporte a los tapones de

cementación.

Fuente: Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores – Schlumberger

Zapata Guía

Collar Flotador

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Colgador de Liner (Liner Hanger)

Esta herramienta es colocada en la parte superior de la tubería de liner y tiene como

objetivo fijarlo al revestidor previo colgándolo ya sea hidráulica o mecánicamente.

Liner Hanger (Versaflex)

Dardo de DesplazamientoEl dardo de desplazamiento es un accesorio de cementación que se utiliza para separar las

fases entre los fluidos de perforación / desplazamiento, y la lechada de cemento cuando

se cementa un liner. Este es lanzado a partir de la superficie desde la cabeza de

cementación luego de haber bombeado el cemento, el dardo va viajando entre el

Fuente: http://www.iapg.org.ar/Sectores/Jornadas

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cemento y el fluido de desplazamiento limpiando la tubería de perforación, hasta llegar al

tapón de desplazamiento que se encuentra en la herramienta fijadora.

Dardo de Desplazamiento

Tapón de Desplazamiento de Liner.El Tapón de Desplazamiento de TACKER es un accesorio de cementación que se utiliza

para separar las fases entre los fluidos de perforación desplazamiento, y la lechada de

cemento en el interior de la cañería nueva cuando se cementa un liner.

Dardo Desplazamiento Liner

Fuente: http://www.iapg.org.ar/Sectores/Jornadas

Fuente: http://industria-petrolera.blogspot.com

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El tapón de desplazamiento está pinado en la herramienta fijadora del Hanger Liner y

posee un receptáculo donde se encastrará el dardo, el cual cortará los pines y ambos

viajarán juntos hasta el tapón de encastre, desplazando de esta manera el cemento del

interior del liner.

Diverter Tool o DV ToolEl conjunto Diverter Tool es una herramienta utilizada en cementaciones multietapas o

para colocar tapones de cemento en una profundidad requerida en pozo abierto, con el

efecto de aislar zonas, controlar pérdidas de circulación, abandono de pozos u otras

aplicaciones como asiento para cuñas de desviación.

Su diseño incluye la utilización de un tapon separador (Dardo) los que permiten la no

contaminación de la lechada con los fluidos del pozo y de desplazamiento

Figura 1-1 Dv Tool

Centralizadores: Se colocan en la TR para mantenerla centralizada en el hoyo y permitir que el espesor de

cemento sea uniforme alrededor de toda la tubería.

Fuente: http://industria-petrolera.blogspot.com

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Figura 1-2 Centralizadores

RaspadoresSon herramientas que se instalan en la parte exterior de la tubería y sirven para raspar las

paredes del hoyo sacando la costra de lodo y de este modo se obtiene mejor adherencia.

Fuente: Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores - Schlumberger

Fuente: Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores - Schlumberger

Raspadores

Fuente: Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores - Schlumberger

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Cabezal de CementaciónLos cabezales de cementación son usados en la mayor parte de operaciones de unión con

cemento para facilitar el fluido de bombeo en la cubierta y también sostener y liberar

cemento en el tiempo apropiado. Este permite la introducción de un bache de cemento

delante del segundo tapón.

Tapones de CementaciónSon herramientas que sirven para desplazar y aislar la lechada de cemento del lodo y las

píldoras de lavado, según su posición se tiene el tapón superior y el tapón inferior

Tapón Inferior: Separa la mezcla agua cemento del fluido en el pozo y limpia la

pared de la tubería del fluido en el pozo, está diseñado de manera que a presiones

de 300 a 400 psi se rompe un diafragma y permite la continuación del flujo de

cemento al llegar al cuello flotador

Fuente: Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores - Schlumberger

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.

Tapón Superior: Separa la mezcla de cemento con el fluido desplazante

reduciendo al mínimo la contaminación. A diferencia del tapón inferior, son

insertados detrás de la mezcla de cemento y se sella contra el tapón inferior.

Cuando el tapón superior alcanza el tapón inferior obstruye el flujo, observando un

aumento de presión, esto indica el final de trabajo de cementación.

Tapón Inferior

Fuente: Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores - Schlumberger

Tapón Superior

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EQUIPOS UTILIZADOS DURANTE LA EJECUCIÓN DE UNA CEMENTACIÓN.

Cementador.

Es la unidad utilizada para bombear la lechada de cemento hasta su ubicación final en el

pozo. Este equipo cuenta con dos bombas triple que proporcionan la presión necesaria

para impulsar el cemento hacia el hoyo a el caudal requerido, además posee tres bombas

centrifugas usadas en la alimentación de las triples, en la succión de agua al equipo y en la

Fuente: Manual de Entrenamiento Para Reducir Eventos No Programados

Figura 1-3 Ubicación de las Herramientas Utilizadas en una Cementación de CSG

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recirculación respectivamente. Para la mezcla de la lechada esta unidad posee una tina de

mezcla de 8 barriles de capacidad y para el desplazamiento dos tanques de 15 barriles

cada uno. La operación del equipo se realiza desde un panel de control donde se accionan

las bombas triples, las centrifugas, las válvulas hidráulicas, se controla la velocidad de los

motores, además de válvulas manuales como la entrada del cemento y en agua a ala tina

de mezcla y a los tanques de desplazamiento. Cabe señalar que esta unidad bombea la

lechada directamente al pozo (al vuelo) o premezclada por otro equipo llamado batch

mixer.

Bath mixer.

Equipo utilizado para la premezcla de la lechada y la densificación de los espaciadores

antes de ser bombeada al hoyo por el cementador en los casos que se requiera; para ello

esta unidad cuenta con dos tanques de 50 barriles cada uno y una tina de mezcla de 8

barriles. Tanto esta como los tanques utilizan dos sistemas de mezcla como lo son la

agitación con aspa o hélice giratoria y la recirculación.

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Tolva para cemento.

Es un equipo utilizado para el transportar el cemento silica y/o carbonato hasta el lugar

de destino, posee un sistema de dos o tres recipientes o bolas con sus respectivas líneas

de aire, carga, descarga y venteo con un compresor integrado que genera la presión de

aire. El principio funcional de esta unidad es similar a la de un silo, es decir, su operación

se efectúa por compresión y descompresión del recipiente (bola), para dar movimiento al

polvo hasta la unidad correspondiente ya sea hacia el camión mezclador (bombeo al

vuelo), o al bath mixer (lechada pre-mezclada).

Vacuum.

Esta unidad se utiliza en ciertos trabajos cuando se requiere la succión de cualquier

cantidad de lechada que retorne a superficie. Consta básicamente de un tanque cilíndrico

con un compresor, el cual produce vacío en el interior del tanque induciendo la succión

por diferencia de presiones.

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Cisterna.

Consiste básicamente en un recipiente cilíndrico parecido al vacuum el cual se encuentra

dividido internamente en tanques en los que se transporta los fluidos que conforman el

tren de pre-flujo (lavadores, trazadores Y espaciadores). La descarga en este equipo

ocurre por gravedad y su contenido es succionado por el equipo al cual se encuentra

conectado (mezclador o bath mixer). Su ventaja reside en la capacidad de llevar en una

sola unidad diferentes fluidos; a demás los tanques internos son comunicables cuando se

amerite.

Bibliografía:

http://achjij.blogspot.com/2014/11/cementacion-de-pozos-petroleros.html

http://wwwelrinconpetrolero.blogspot.com/

http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1162/1/CD-2016.pdf

http://www.cedip.edu.mx/tomos/tomo07.pdf

https://es.scribd.com/doc/55683491/Cementacion-de-Pozos-Petroleros