01 - Revisión de la Tecnología de Cementación.pptx

Revision deCementacionCementacion Primaria, Remocion de Lodos,

Sch

lum

berg

er Private

Reologia,Cementacion Secundaria, Aditivos de

Cementacion,Pruebas de Laboratorio

AgendaCementacion Primaria•

• Criterios para una Cementacion

Exitosa

• Reologia

• Cementacion Secundaria

• Aditivos de Cementacion

• Pruebas de Laboratorio

2 KTC – JB June2004

Sch

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berg

er Private

ObjectivosAl finalizar este modulo, los participantes

seran capaces de:• Nombrar los diferentes revestidores

primariosen un pozoEnumerar los criterios para una cementacion exitosa

•

• Enumerar y explicar los

2 tipos de regimen deflujo y sus modelos reologicos

Entender los metodos para la ejecucion de una cementacion secundaria

•


Sch

lum

berg

er Private

ObjectivosExplicar el porque los aditivos son agregados a una lechadaEnumerar las familias de aditivos de cementacion

•

•

• Nombrar los diferentes equipos usados

enlaspruebasAnalizar

de laboratoriolos resultados• de laboratorio


Sch

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er Private

CementacionLa introduccion de un material cementante en el espacio anular entre revestidor y hoyo, se realizacon el objectivo de:

Primaria

Potable

––

Aislar zonasSoportar las cargas axiales de los revestidores a ser corridos posteriormente

Proveer soporte y proteccion al revestidor

Proteger el hoyo

Zona Impermeable

SalmueraPetroleo–

–


Sch

lum

berg

er Private

Agua

o

Objectivos de una Cementacion

PrimariaAislar totalmente las zonasHidraulica)

(Adherencia•

Soportar las cargas axialesesfuerzo axial)

(Adherenciaal•

Proteger el revestidor

•


Sch

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er Private

Tipos

Conductor

Superficie

Intermedio

deRevestidores

•

•

•

• Revestidores deProduccion o Liners


Sch

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er Private

ConductorProposito:•

Previene “wash outs”Proveer elevacion al niple de flujo

–

–

Problemas:•–––

Flujo de agua superficialesBajas Temperaturas (Costa Afuera) Perforacion a traves de hidratos gaseosos bajo condiciones de aguas profundas (Costa Afuera)

Revestidor de 30 ‘’ en Hoyo de 36’’

o

Revestidor de 20 ‘’ en Hoyo 26’’@

30 ft -

200 ft

Otros:•–––

Se consideran grandes excesosCementacion Stab-in es comunLechadas de cemento neto aceleradas


Sch

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er Private

–

Cementacion a traves de la Tuberia

dePerforacion (Stab-in)

• Puntos Claves:––

–

–

Menor contaminacion del cementoMenor canalizacion

Menor Desplazamiento

Bombear hasta que el cemento llegue superficie

Tiempo de trabajo menor (Tiempo de taladro)Menos cemento

a

–


Sch

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er Private

Cementacion Externa (TopJob)• Puntos Claves:

– Traer el cemento hasta lasuperficie

Se usan Tubos No-API

Max. profundidad 250-300 ft Presiones muy altas debido a la friccion

Conexiones No-standards

––

–

–


Sch

lum

berg

er Private

Revestidor de SuperficiePropositos:

– Proteger las formaciones de agua

potable– Revestir zonas inconsolidadas o

zonas de perdidas– Proveer soporte mecanico para

las

operaciones posteriores (BOP, etc.)

Problemas:– Flujo de aguas superficiales– Perforacion a traves de

hidratos gaseosos (Costa Afuera)

Otros:– Lechadas ligera y de cola– Grandes excesos ( 50 - 150 %)

•

•Revestidor de 16 ‘’

enHoyo de 20

‘’o

Revestidor de 13 3/8”

Hoyo de 17 ½”@

100 ft – 3000 ft


en •

Sch

lum

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er Private

Revestidor Intermedio(s)Proposito:– Aislamiento del hoyo en secciones

de

trabajo

Problemas:– Zonas de sobre-presion, perdidas,

formaciones salinas, lutitas deleznables

– Rango entre la presion de poro y la presion

de fractura muy cercano

Revestidor de 13 3/8” en Hoyo de 17 ½”o

Revestidor de 9 5/8” en Hoyo de 12 ¼”

entre3000 to 10,000 ft (vertical o

desviado)

•

•


Sch

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er Private

Revestidor Intermedio(s)• Otros :

––

–

Son frecuentes las cementaciones en dos etapasSe requieren buenas practicas de cementacion

Tope del cemento hasta superficie o la zapata

anteriorComunmente se usan lechadas de barridoseguidas por lechadas de cola con alta resistencia a la compresionLechadas Especiales (ligeras, pesadas, sistemas

salinos, etc)

13 3/8” casing in 17 ½” hole or

Revestidor de 9 5/8” en Hoyo de 12 ¼”

@

–

–

3000 to 10,000 ft (verticales o desviados)


Sch

lum

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er Private

Cementacion de Dos Etapas• Puntos Claves:

––

–

Aislamiento de Zonas (Separacion)Reduccion de la presion hidrostatica

Dejar zonas en el anular sin cementar(cemento a TD y en la superficie)


Sch

lum

berg

er Private

Collar de Etapas

1ra Etapa

Revestidor de Produccion o Liner

Propositos:

•– Aislar la zona productiva de

otrasformaciones y fluidos en estaServir de proteccion al equipo de produccion

–

•••

Levantamiento artificialCompletaciones MultiplesRejillas para control de arena– Cubrir revestidores intermedios

bajo fatigadañados o

Diametros Comunes:

4 ½”, 5”, 7’’, 9 5/8”


Sch

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er Private

Liner o Camisa• Puntos Claves:

De la TP

Menos Revestimiento esnecesario

Pozos mas profundos

El espacio anular es mas pequeño

Se requieren equipos especiales

–

–

–

–

15


Sch

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er Private

Dardo Limpiador

Colgador

Tapon del Liner

Solape del Liner

Zapata Anterior

Diseñando un Trabajo de Cementacion• Calcular los volumenes de fluidos

( Lechada, Lavador, Espaciador, Volumen deDesplazamiento )

Basados en :•

–

–

–

Capacidad del Hoyo

Capacidad del Revestidor

Altura Anular• Bajo Costo

implica:– Buen Mezclado y Bombeo economico• STAB-

IN ?


Sch

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er Private

Diseñando unTrabajo de Cementacion

• Verificar que el pozo este bajo control:– Simular el proceso de cementacion

Calcular las presiones estaticas y dinamicas y compararlas con :

––––

Presion de Poro de la FormacionPresion de Fractura de la Formacion Presion de Estallido de los tubulares Presion de Colapso de los tubulares

• Pozo bajo control al correr elrevestidor

Verificar la temperatura y el tiempo de frague (espesamiento)

•


Sch

lum

berg

er Private

Diseñando un Trabajo de Cementacion• Diseñar una eficiente remocion de

lodospara evitar canalizaciones y garantizar buen aislamiento de la zona

un

–

–

–

Optimizar las propiedades de los fluidos

Optimizar la rata de bombeo

Optimizar la centralizacion del revestidor• Remover el revoque

(enjarre)– Optimizar el volumen de los pre-flujos yrata de bombeo


Sch

lum

berg

er Private

Criterios a seguir para

Sch

lum

berg

er Private

una CementacionExitosa

Criterios a seguir para una

Exitosa

Cementacion

• Concepto

• Remocion de Lodos

• Accesorios delrevestidor (Casing hardware)

• Propiedades de laLechada


Sch

lum

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er Private

Concepto

DiseñoPlaneaci

on & Diseño

de Lechad

a

EJECUCIONMezcla de Lechada

& Colocacion

EVALUACIONRegistros,

Informacion, Historia del Pozo


Sch

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er Private

Factores que pueden afectar

unTrabajodeCementacion

Pobre

Centralizacion

Canalizacion:

Incompatibilidad de

los pre-flujos o mala

remocion de lodos

Zonas Lavadas:

Regimen de

Flujo Incorrecto


Sch

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er Private

Remocion de Lodos

Es un proceso de 3 pasos, a seguir

cementar:

antes de•

•

•

•

Limpieza del Hoyo

Acondicionamiento del lodo de perforacionDesplazamiento del lododelespacio anular


Sch

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er Private

Remocion de Lodos (Cont.)

Limpieza del Hoyo•

•••

Propiedades del lodo Controladas & OptimizadasViajes de Limpieza

> 95% Volumen total del hoyo debe estar en circulacion• Registro o perfildelHoyo – Fluidos Marcadores


Sch

lum

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er Private

Remocion de Lodos (Cont.)

Acondicionamiento del Lodo•

••••

Romper los gelesBajar ty + pvSolidos de perforacion

< 6%Rata minima de bombeo

paraalrededor del revestidor

alcanzar flujo

total

Desplazar el Lodo del Anular

•

• Optimizacion de la Colocacion de la LechadaCemCADE

--->

••

Centralizacion del Revestidor (STOMovimiento del Revestidor

> 75%)


Sch

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er Private

Criterios para una Remocion

Efectiva

deLodos

Centralizacion del revestidor

Movimiento del Revestidor

Raspadores

Tapones

Lavadores y Espaciadores

Seleccion del Regimen de Flujo

•

•

•

•

•

•


Sch

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er Private

El Revestidor Ideal

Espacio AnularMinimo: 3/4” Ideal: 1 1/2”

BHST al tope delcemento>BHCT a TD

Hoyo y LodoAcondicionadosApropiadamente

Hoyo Estable

Uniformezonas lavadas ni restricciones)

Revestidor centrado en el Hoyo

BHST y BHCT realesRevoque fino e impermeable(no gelificado o no-consolidado)


Sch

lum

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er Private

DiametroExacto

(ni

Sin FlujoSin Perdida

Centralizacion del RevestidorVariaciones de Flujo Relativas como funcion de la excentricidad•

18RH

C12

10

% Stand-off = w X 100RH - RC

2

0


Sch

lum

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er Private

RE

LA

CIO

N d

e F

LU

JO y

PO

RTA

DA

16

14R

W8

6

4

0 20 40 60 80100

API % STAND-OFF

Centralizando el revestidor• Alcanzar unminimo Stand-Offde75%asperSLB

(67%API)

Centralizadores Espiral & TurbolizerCentralizador Rigido


Sch

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er Private

Influencia de la Centralizacion

delRevestidor

En Flujo Laminar

(Stand-Off)

V2 = 4V1 (For 67%)

Do

En Flujo Turbulento

VnarV2 = 1.64 V1 (For 67%)


Sch

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berg

er Private

D i

Vwide

Efectos de la Centralizacion

enlaRemocion deLodos

Lodo

Cemento

Disminuyendo el Stand-off


Sch

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berg

er Private

Video “S – 15”:Importancia dela Centralizacion


Sch

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er Private

Movimientos del RevestidorRevestidor Inmovil

ROTACIONLodo

Gelificado

Comienza Rotacion

Cemento Fluyendo

Lodo Casi

Removido tot


Sch

lum

berg

er Private

Stand-off = 20 %

Movimientos del Revestidor

RECIPROCAR

Stand-off = 100 %Lodo

Stand-off = 20 %

Stand-off = 20 %Lechada de

Cemento


Sch

lum

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er Private

Raspadores y Coples

RaspadorReciprocante

Raspador Rotante

Cople Modelo J10H Cople Modelo J5H


Sch

lum

berg

er Private

Tapones• Separar los fluidos

• Limpiar el Revestidor

• Indicacion positiva ensuperficie

Tapon InferiorTapon Superior


Sch

lum

berg

er Private

Lavadores Quimicos

• Fluidos de Baja Viscosidad

• Usualmente a base de Agua

• Pueden contener Surfactantes


Sch

lum

berg

er Private

Lavadores Quimicos (Cont.)Separar el cemento del lodo– Efecto de incompatibilidad

Remover el lodo del anular– Flujo Turbulento a bajas ratas de bombeo– Erosionar, diluir y dispersar las particulas

•

•

• Cambiar la humectabilidad del revestidorformacion– Funcion de los Surfactantes

Aligerar la columna hidrostatica– Lodos base agua o base aceite

y

•


Sch

lum

berg

er Private

EspaciadoresFluidos densificados viscosos para lechada

• separar lodo y

• Remocion de lodos

• Compatibilidad con lodos y lechadas

decemento

• Reologia Especifica– Baja para Flujo Turbulento– Ajustable para Flujo Laminar Efectivo


Sch

lum

berg

er Private

Propiedades dela Sch

lum

berg

er PrivateLechada

Factores en el Diseño de la lechada quepueden afectarunaCementacion

Agua Libre Encogimiento

o Microanillos


Sch

lum

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er Private

Migracion de Agua

Percolacion de GasPercol de Gas

Propiedades de

lasLechadas

•••••••

Densidad de la LechadaReologia de la LechadaAgua Libre

Tiempo de Frague o Espesamiento Resistencia a la Compresion Perdida de FiltradoCompatibilidad


Sch

lum

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er Private

Reologia

ciencia que estudia el flujo y la deformacion de la materia

Reologia es la

FLUIDOS

Si se Aplica FLUIRAN

unafuerza

SOLIDOS

Si se

Aplica

Una fuerza

Se Romperan


Sch

lum

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er Private

Reologia (Cont’)

EnCementacion depozos

Necesitamos la reologia para determinar:La mezclabilidad y bombeabilidad


Sch

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er Private

Aplicaciones de la Reologia

CementacionEvaluar la Mezclabilidad y Bombeabilidad de laLechada

Determinar rata de bombeo apropiada o para obtener una remocion de lodos efectiva y buena colocacion de la lechada

Calcular las presiones debidas a la friccion

Calcular los HHP para un trabajo


Sch

lum

berg

er Private

Aplicaciones de la ReologiaenCementacion

CemCADETM

(Cont’)Operaciones

Laboratorio

Mezclabilidad /Bombeabilidad

Remocion de LodosEfectiva

HHP necesarios

Presiones RealesParametros Reologicos Presiones por

Friccion

Reologia (alta) = Presiones (altas) = HHP (altos)47 KTC – JB

June2004

Sch

lum

berg

er Private

Flujo Laminar

El Movimiento es deslizante (en estratos)

La Velocidad en la pared = 0

La Maxima Velocidad es maxima al centro

Vmax = 2 V

Donde V = Velocidad media de la particula

del perfil de flujo


Sch

lum

berg

er Private

V = 0V max

V = 0

Flujo Turbulento

El Movimiento es rotacional

La Velocidad media de las particulas es uniforme, de toda la tuberia

a lo largo


Sch

lum

berg

er Private

DIRECCION del FLUJO

Modelos ReologicosPlastico de Bingham

Bingham de Potencia

Herschel-Bulkley

Newtoniano

Velocidad de Corte


Sch

lum

berg

er Private

Esf

uerz

o de

C

orte

Modelo

Herschel- Bulkley

Modelo dePotencia

Effectos Adversos causadospor :

El Agua

Libre

• Canalización

• Llenado incompleto


Sch

lum

berg

er Private

Tiempo de Frague (Espesamiento)

• Si

–

la BHCT estimada es muy

OH OH…

baja:

• Si

–

–

–

–

la BHCT estimada es muy

Uso ineficiente de los aditivos

Baja resistencia a la compresión

alta:

Adherencia pobre (Formación y Tubería)

Migración de Fluidos


Sch

lum

berg

er Private

Predicción de la Temperatura• Factores básicos

quecemento

afectan el desempeño del

––

La TemperaturaLa Presión

• La Temperatura tiene

la mayorinfluencia y afecta:

–––––

El Tiempo de FragueLa Resistencia a la CompresiónLa Perdida de FiltradoLa ReologiaEL Agua Libre


Sch

lum

berg

er Private

Resistencia a la Compresión• Pobre protección contralas fuerzas laterales

Sistema Estable

Sistema Inestable


Sch

lum

berg

er Private

Control de la Perdida de Filtrado

• Mantener una relación fluido/cemento

constante––––––

Densidad ConstanteRendimiento Diseñado Tiempo de Fraguado Resistencia a la Compresión ReologiaPropiedades Constantes

• Evitar el taponamiento Anularbombeo excesivamente altas

o presiones de

• Reducir el daño a la formación


Sch

lum

berg

er Private

Contaminación Lodo - Cemento

• Acelera o retarda el Tiempo de Fraguado

• Reduce la resistencia a la compresión

• Reduce la adherencia hidraúlica

• Aumenta la perdida de filtrado

• Cambia las propiedades reologicas


Sch

lum

berg

er Private

Criterios para obtener una

Cementación ExitosaConcepto

•– D.E.E.

• Remoción de Lodos– Centralización, Movimientos del Revestidor, Lavadores y

Espaciadores• Accesorios de la tubería de

Revestimiento– Raspadores y Tapones

• Propiedades de la Lechada– Densidad, Reologia, Agua Libre, Tiempo de Fraguado, Resistencia a

laCompresión, Perdida de Filtrado, Pruebas de Compatibilidad


Sch

lum

berg

er Private

Cementación Sch

lum

berg

er PrivateSecundaria

Tapones Balanceados

Un Tapón Balanceado puede ser usado

para:

•••••

Abandonar un pozo.Desviar un pozo.

Sellar perforaciones no-deseadas. (Forzamiento) Tapar zonas de perdidas de circulación. Abandonar una sección no-deseada de un pozo.


Sch

lum

berg

er Private

Tapones BalanceadosUn tapón correctamente colocado

debe dejar la cantidaddiseñada de lechada (regularmente en

altura), luego deretirar la tubería deperforación:

Tapón con la tuberíadentro

Tapón Diseñado Con la Tubería fuera


Sch

lum

berg

er Private

Forzamiento

•

•

Inyección de la lechada

Perforaciones, Fugas en el revestidor

Canales

Se realizan Por debajo o Por encima de la presión defractura

•

•


Sch

lum

berg

er Private

packer

tubing

FORMACION

CEMENTOLechada DESHIDRATADO

CEMENTO INICIAL

CANAL DETRAS DEL REVESTIDOR

revestidor

CEMENTO

Aplicaciones

•

•

•

•

•

Reparación de cementaciones

Aislamiento de Zonas

Abandono de Zonas

Fugas en el revestidor

primarias

Perdidas deCirculación


Sch

lum

berg

er Private

Concepto Básico

• Proceso de Filtrado– Diferencial de Presión

Aplicado

Medio Poroso

Deposito de revoque en

la superficie de la

formación

–

–

cemento


Sch

lum

berg

er Private

revestidor FORMACION CEMENTO

INICIAL

CEMENTO DESHIDRATADO

Efectos delControl de Filtrado

Taponamiento Completodel Revestidor

Revestidor Parcialmente Taponado

Perforaciones completamentellenas

Perforaciones Partialmente llenas


Sch

lum

berg

er Private

Forzamientos - Métodos

• Técnica de Bombeo•

•VacileosContinuo

• Técnica de Colocación•

•Alta Presión – por encima de la presión de fracturaBaja Presión – por debajo de la presión de fractura• Herramientas

••

Empacadura/RetenedorBradenhead - BOP

• Tubería Continua - Coiled tubing


Sch

lum

berg

er Private

Forzamiento de Baja Presión

Presión de forzamiento por debajo de la presión de fracturaEs el mejor método a usar en la zona productoraPequeños volumenes de lechada

•

••• Seaplica

en :••••

Zonas MultiplesLargos Intervalos

Pozos con bajas presiones (baja BHP) Formaciones Naturalmente fracturadas


Sch

lum

berg

er Private

Forzamiento de Alta Presión

• Es necesario fracturar para colocarespacios

Son necesarios grandes volumenesSe aplica en:

el cemento enlos

••

•••

ZapatasTope de LinerForzamientos en bloque• Lavador o acido por delante para

minimizarde bombeo, requeridas para fracturar

las ratas


Sch

lum

berg

er Private

Forzamiento ContinuoEl bombeo es continuo hasta que la presión final es alcanzadaFluidos limpios en el hoyo

•

••••

Grandes volumenes de lechada sin

controldefiltradoForzamiento de Alta o BajaAplicaciones:

Presión

––––––

Flujo de aguaAbandono de perforaciones Aumentar el tope del cemento Zapatas de los revestidores Tope de LinersZonas con perdidas de circulación68 KTC – JB

June2004

Sch

lum

berg

er Private

Forzamiento Continuo

Tiempo(min)

• Grandes volumenes de lechadas son bombeadas

usando estatécnica (en la mayoría de los

casos)


Sch

lum

berg

er Private

Pre

sió

n (

ps

i )

Forzamiento IntermitenteBombeo IntermitenteBajas Ratas de bombeo

Pequeños Volumenes de Lechada Largos Tiempos de Ejecución Aplicaciones:

•••••

––

–

Reparación de CanalesLargos intervalos de perforaciones

Perdidas de Circulación


Sch

lum

berg

er Private

Forzamiento Intermitente

• Rata of 0.25 - 0.5 bpm

acileo)

Tiempo (min)


Sch

lum

berg

er Private

Pre

sió

n (

psi

)

•

10-20 min. (cada v

A B

CD

Aditivos de Sch

lum

berg

er PrivateCementación

Condiciones enunPozoRemocion de Lodo Presion por Friccion Mezclabilidad Bombeabilidad

Control PozoFormacionesPermeables Sobre Presion

Formaciones Debiles

Control de Gas

Perdidas deCirculacion

TemperaturaAntiespumantes

Retrogresionde la

Resistencia Espumantes (Cemento Espumado)


Sch

lum

berg

er Private

Condiciones enunPozoSOLUCIONES


Sch

lum

berg

er Private

PROBLEMA PARAMETRO DE LA LECHADA

CATEGORIA DE ADITIVO

CONTROL DEL POZO

SOBRE PRESION

FORMACIONES DEBILES

DENSIDADEXTENDEDORES

AGENTES DE PESO

TEMPERATURA TIEMPO DE FRAGUE ACELERADORES

RETARDADORES

FORMACIONES PERMEABLESESTABILIDAD DE FLUIDOS

CONTROL DE FILTRADOFLAC

REMOCION DE LODO

PRESION POR FRICCION

REOLOGIA DISPERSANTES

AGENTES

GELIFICANTESPERDIDAS DE CIRCULACION

CAPACIDAD DE TAPONAR

PROPIEDADES DE TAPON

DENSIDAD

LCM

EXTENDEDORES

CONDICIONES ESPECIALES O ANORMALES

RETROGRESION DE LA COMPRESION PRODUCTO DE LA HIDRATACION SILICA

ESPUMANTES ESTABIL - ESPUMA AGENTES ESPUMANTES

ESPUMA TENDENCIA A LA ESPUMA ANTI-ESPUMA

Aditivos de

Cementación

• Aceleradores y Retardadores– Cambian el Tiempo de

Frague

–Modifican la velocidad de

desarrollo de la resistencia

Extendedores

– Reducen la densidad

– Aumentan el rendimiento

Agentes de Peso

– Aumentan la densidad

• Dispersantes

––

–

–

Mejoran la remoción

Mejoran la mezclabilidad

Lechadas de agua reducida

Reducen las presiones porfricción (Low Ty and Pv)

•

••

Controladores de Filtrado

Materiales para perdida de circulación (LCM)•


Sch

lum

berg

er Private

Aditivos Especiales

••

•

•

•

Antiespuma/Desespumantes

AditivosAditivos

Aditivos

para mejorar la AdherenciaExpansivospara controlarla migración deGas

Sistemas Tixotropicos


Sch

lum

berg

er Private

Antiespumantes

• Que causa la Espuma?––

Propiedades de los materialesMala humectación de las partículas sólidas• Por que usar

antiespumantes?–––

Para prevenir la gelificacion / prevenir una pobre hidrataciónPara prevenir cavitación en las bombasPara obtener y bombear una densidad real

• Propiedades de los antiespumantes––

Deben ser Insolubles en el fluido espumanteDeben tener una superficie más áactiva que el fluido espumante


Sch

lum

berg

er Private

Aceleradores

• S001 (CaCl2-sólido)

1 - 4 % BWOC– La pureza debe ser : S001 = 77%

CaCl2– Reacción Exotermica

concentración

••

D044 (NaCl)Agua de Mar

<10 % BWOW

– Verificar el comportamiento cerca de

los deltas de rios•

•D077 (CaCl2-líquido)

0.2 - 0.4 gal/skARCTIC SET para Bajas

temperaturas


Sch

lum

berg

er Private

Efectos Secundarios del CaCl2

Aumenta la temperatura•––

–

Calor de Solución del CaCl2Efecto acelerador adicional (en superficie?)

Expansión del revestidor••

Aumenta la reología (gelificación)Es Posible un aumento en la permeabilidad– Disminuye la resistencia a los sulfatos


Sch

lum

berg

er Private

D044 Cloruro de Sodio

••

•

No muy eficiente como aceleradorActua como acelerador

<10% BWOWRango preferido 3-5%BWOW

8

136°F (58°C)6

154°F(68°C)4

179°F (81°C)210°F (99°C)2

00 10 15 20 25 305NaCl EN AGUA DE MEZCLA (% BWOW)


Sch

lum

berg

er Private

Tim

e to

reac

h 10

0 B

cS

lurr

y co

nsis

tenc

y (h

r)

Densidad de la Lechada

CambiandoLa Densidad

De la Lechada

Mas Pesada

Menos Agua

Cemento Neto15.6

15.816.4

ppgppg ppg

ClaseClaseClase

AG H

Densidad Mas AltaBaja


Sch

lum

berg

er Private

•Material Pesado•Dispersantes

Mas Liviana

Mas Agua*

•Absorbentes•Materiales Ligeros

Densidad Mas

Clasificación de los Extendedores

Extendedores base agua

•–––

AguaArcillas (Bentonita) – D020, D128Extendores químicos (Silicatos) – D075, D079• Solidos de baja

densidad––––

Puzolana (Fly ashes) – D035, D056, D061, D602Kolite y Gilsonite – D042, D024Perlita expandida – D072Ceniza silica (Microsilica) - D154, D155• Materiales de muy baja densidad

– Nitrógeno - CEMENTO ESPUMADO– Microesferas de cerámica - D124 (LITEFILL)


Sch

lum

berg

er Private

Extendedores deCemento

14.7

.6

12 4.2

14.511

13.8

14.5

14.5

9

1110.5

10.5

* Mark of Schlumberger83 KTC – JB June2004

Sch

lum

berg

er Private

Extendedor oSistema Ligero

Densidad de la Lechada (lb/gal)6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Bentonita

LITEPOZ 3 D035

LITEPOZ 7 D061

TXI Lightweight Cement D911

Diacel D D056

Perlita Expandida D072

Metasilicato de Sodio D079

Silicato de Sodio D075

LITEFIL D124

Cemento Espumado

Microsilica D154 / D155

LiteCRETE*

UltraLiteCRETE *

6

1

1

11.

0.8

0.6

11

11

212

15

15

15

1

13

.5

12

7.

5

13

Arcillas Bentoniticas

Tratadas(Mejor Hidratación)

No-Tratadas

MontmorilonitaD020: Agua

Fresca

AtapulgitaPrivate

D128: Agua de Mar

Extendedores Bentoniticos

D020: Agua Fresca

Propiedades Generales•Extendedor base agua•SG = 2.65•Mezclado en seco o pre-hidratado•Concentración 0 - 20% BWOC

•Economico y ampliamente

disponible•Disminuye la resistencia a la compr.•Aumenta la permeabilidad•Viscosifica las Lechadas ( + sólidos)84 KTC – JB

June2004

Sch

lum

berg

erMontmorilonita AtapulgitaD128: Agua de

Mar

Tratadas(Mejor Hidratación)

No-Tratadas

Arcillas Bentoniticas

Extendedores QuímicosSodio (D075 - D079)

Mejor resistencia a la compresión que las lechadas bentoniticasNo controla la perdida de filtrado(usar D167 UNIFLAC) Se requieren bajas concentracionesCa-Silicato actua como aceleradorUsar retardador D110

Silicato y Metasilicato

Reacciona con los cationes

de

••en el cemento (Ca++,Forma un gel viscoso gelatinoso

Mg++)y•

•––

Encapsula el agua adicionalBaja separación de agua libre

•• Reologías bajas para

flujo turbulentoMejores propiedades y mezclabilidad que lechadas bentoníticas

••

•


Sch

lum

berg

er Private

Retardarción de los sistemas

CementoAplicaciones:

de

•––

–

Revestidores Intermedios y de producciónForzamientos y TaponesAltastemperaturas y profundidades


Sch

lum

berg

er Private

Retardadores


Sch

lum

berg

er Private

RetardadoresBHCT oF Fresca Mar 37%

NaCl100 200 300 400

D13/D81 100 140 X X

D13/D81 with Dispersant 100 185 X X

D800/D801 125 250 X X X

D800/D801 with D93/L10 250

310

X X X

D110 175 300 X X

D110 with D93/L10 300

375

X X

D28/D150 220

300

X X X

D28/D150 with D121 300

350

X X X

D28/D150 with D93 300

400

X X X

D74 - for RFC only 100 140 X

D177 UNISET LT 80 250 X X

D161 UNISET HT 250

450

X X X

Retardadores

• Probables Efectos Negativos de loslas Lechadas:

Retardadores en

––

–

–

–

Gelificación (ej. Lignosulfonatos)Dispersion

Aumento de la Perdida de Filtrado

IncompatibilidadRetrasan el desarrollo

de la resistencia

a la compresión


Sch

lum

berg

er Private

Propiedades Individuales de los

retardadores UniSET• UniSET - LT: D177 Retardador de Baja Temperatura–

–

–

–

Sal OrganicaRetardador de Baja a media temperatura

Teoría de la Nucleación

No debe ser usado con D075, D155 o cualquier otra forma nanosilica

Es Compatible ya sea con agua fresca o de mar

Baja sensibilidad al tiempo de frague con cambios

de temperatura

de

––


Sch

lum

berg

er Private

UNISET* LT Sensibilidad

Concentración

a la

10

8

6

4

2

00.05 (140) 0.15 (185) 0.30 (220)

Concentracion en gal/sk (Temperatura en deg F)

90 KTC – JB June2004 * Mark of Schlumberger

Sch

lum

berg

er Private

Tiem

po d

e F

ragu

e (h

oras

)

Conc - 10% Conc Conc +10%

UNISET* LT Sensibilidad

Temperatura

a la

12

10

8

6

4

2

0130 - 140 - 150

172 - 185 - 198Temperatura (deg F)


* Mark of Schlumberger

Sch

lum

berg

er Private

Tiem

po d

e F

ragu

e (h

oras

)

0.15 gal/sk

0.05 gal/sk

Propiedades Individuales de los

retardadores UniSETUniSET - HT: D161 Retardador de Alta Temperatura

•––

–

–

Es una mezcla de Sales Organofostatica e inorganicasRetardador de media a altas temperaturas

Teoría de la Adsorción

Más tolerante a:••

•

Variaciones de concentracionesVariaciones de temperatura

Esfuerzo de corte

––

Rápido desarrollo de resistencia a la compresiónCompatible con sistemas salinos hasta 25% NaCl


Sch

lum

berg

er Private

Perdida de Filtrado

• Definición– Es el Filtrado o fase acuosa, perdida en la formación– Revoque depositado sobre la superficiede la formación

Porque las lechadas pierden agua?

•––

–

Presión Diferencial

Medio Permeable (formacion)

Relación Agua/cemento?

Hidratación


Sch

lum

berg

er Private

Perdida de Filtrado

• Etapas en la Perdida de Filtrado– Perdida de Filtrado Dinámica

– Perdida de Filtrado Estática

Efectos de la Perdida de Filtrado en las propiedades de la Lechada

•

––

–

Tiempo de Frague vs. concentración de aguaDaño a las formaciones por el filtrado

Migración de gas, a través del revoque de cemento y pobre calidad del cemento


Sch

lum

berg

er Private

Efectos de la Perdida de Filtrado en las propiedades

DISMINUYE

de la lechada

AUMENTARendimientoAgua LibreTiempo de Frague Sedimentación Encogimiento Volumetrico Remocion de Lodos (-Efic) Hidrostatica (psi/ft)

Densidad de la LechadaViscosidad PlásticaPunto CedenteResistenciaAdherencia

Compresiva


Sch

lum

berg

er Private

Tiempo deFraguado vs.Densidad

Densidad de la Lechada (ppg)


15.6 16.4

Tiempo deFraguado

Sch

lum

berg

er Private

Tiem

po d

e F

ragu

ado

(min

)40

160

Pun

to C

eden

te

Punto Cedente

Mecanismos para Controlar la Perdida

de FiltradoReducir la permeabilidad del revoque (enjarre)

•––

–

–

Partículas de materiales para llenar los espaciosPartículas de Polimeros para taponar los poros

Película de polímero sobre los poros y el cemento cubriendolos

Cambiar la distribución de partículas con el uso de dispersantes• Aumentar la Viscosidad de la fase

acuosa––

–

Agregando polimeros solubles en aguaAgregando agentes gelificantes

Efecto relativamente pequeño comparado con la reducción de permeabilidad


Sch

lum

berg

er Private

Mecanismos

Taponamento por Particulas Taponamento por Polimeros


Sch

lum

berg

er Private

Aditivos para

ControlarFiltrado

la Perdida de

Particulas:

•

•

Particulas FLACs:

Latex FLACs:

D020, D600G,

D600G,D700

D500

Polimeros Solubles en

Agua:

•

•

•

Derivados de la Celulosa:

Polimeros Sintéticos No-

Ionicos: Polimeros Sintéticos

(UniFLAC):

D059,

D159,

D167,

D112

D160

D168


Sch

lum

berg

er Private

Características del UniFLAC*

•

•

UniFlac S: D167 Universal FLAC (Sólido)

UniFlac L: D168 Universal FLAC (Líquido)

• Diseños más Robustos, Nobles y Simples– Amplio rango de aplicaciones

– Un set de aditivos puede cubrir completamente las necesidades de todos los revestidores


Sch

lum

berg

er Private

UniFLAC*Características del (Cont.)


Sch

lum

berg

er Private

• Ventajas– Simplicidad al Diseñar

– Baja Sensibilidad a los diferentes lotes de cemento

– Baja Sensibilidad a las variaciones de temperatura

– Sinergia con los retardadores universales (UniSET)

– Aceleracion a baja temperaturas

• Beneficios– Un aditivo FLAC para la mayoría de las aplicaciones

– Mejoramiento de la calidad de Servicio

– Tiempo de Equipo (menos tiempo de espera)

Rango Operativo FLAC


Sch

lum

berg

er Private

Valores Límites de Perdida de

Filtrado

Valores Típicos: (prueba API,

1000psi)•

•

•

•

•

Prevención de migración de Gas

Cementación de Liners

Cementación de Revestidores

Cementación de pozos

Horizontales Forzamientos

30 - 50

< 50

ml/30 min

ml/30 min

200 – 300 ml/30 min< 50 ml/30

min

–

–

–

Formaciones con K < 1 md

Formaciones entre 1<K<100 md

Formation con K>100 md

200 ml/30 min100 - 200 ml/30

min

35 - 100 ml/30 min

• Lechadas de Alta Densidad

< 50 ml/30 min


Sch

lum

berg

er Private

Dispersantes con FLACs

Mecanismos de acción:• Dispersan los granos de cemento, mejorando el

empaque,reduciendo la permeabilidad

Floculados con sal, acción de taponamento•

SIN DISPERSANTE CON DISPERSANTEREVOQUE

EMPAQUE ALEATORIO EMPAQUE ORDENADO

BAJA PERMEABILIDADALTA PERMEABILIDAD


Sch

lum

berg

er Private

DispersantesReología de las Lechadas

–––

Volumen de particulas sólidas / volumen totalInteracciones entre las partículasReología de la fase acuosa

Se puede cambiar con los dispersantes

defluido

Porque usar dispersantes?–

–––––

Reducen la viscosidad y punto cedenteFlujo Turbulento es mas facil de alcanzarReducen las presiones debido a la fricciónMejoran la mezclabilidad de las lechadas (Ty

más bajo)Lechadas de agua reducida (densidades de hasta 18

lb/gal)Mejoran la eficiencia de los aditivos para control de filtrado105 KTC – JB

June2004

Sch

lum

berg

er Private

Tipos de Dispersantes

Sulfonados••

•

•

Polinaftaleno Sulfonato dePolimelaminas Sulfonadas

Polimeros Aromaticos

Polimeros Organicos

Sodio (PNS)(PMS)

D065, D080D145A

D065A, D080AD604M, D604AM

Lignosulfonatos•de

•

Acido Hidroxicarboxilicola Lignita

derivado D081

Acidos Hidroxicarboxilicos D121


Sch

lum

berg

er Private

S

P

Densidad de la LechadaCambiando la

DensidadDe la

Lechada

Mas Liviana

MasAgua*

Cemento Neto15.6

15.816.4

ppgppg ppg

ClaseClaseClase

AG H

Densidad Mas Baja


chlu

mb

erger rivate

•Absorbente•Material Lig

Mas Pesada

Menos Agua

Densidad Mas Alta

•Material Pes•Dispersante

Agentes de Peso

• Requerimientos––

–

–

–

–

Gravedad Específica AltaTamaño y distribución de partículas Compatible

Baja Adsorción de agua (eficiencia)

(Sed)

Disponibilidad y costoPureza y consistencia

Inerte

aceptabledel producto


Sch

lum

berg

er Private

Schlumberger

Private

Agentes dePeso Comunes


CODIGO AGENT SGAgua Adicional

gal/lb

D031 Barita 4.22 0.0240

D076 Hematita 4.95 0.0023

D907 Cemento 3.2 0.0529

D157 (tetraoxido de Mn) Mn3O4

4.7 - 4.9

RetrogresiónPor encima de 230 deg F la temperatura estática(BHST) desestabiliza el cemento, causando:

– Una reducción en la resistencia compresiva

– Un Incremento en la permeabilidad

Efecto causado por la conversión del gel C-S-H

Se previene agregando de 30 a 40% BWOC de silica, reduciendo la relación C/S ratio del gel C-S-H

•

•

•


Sch

lum

berg

er Private

Arena de Silica

D030 y Harina

deSilica D066

US Mesh

1.12 gal/sk

1.34 gal/sk


Sch

lum

berg

er Private

PROPIEDAD D030 - Arena de Silica D066 Harina de SilicaParticle Size

70 - 200 >200

Add. Water ~10% +12%

Specific gravity 2.63 2.63Applicaciones

Alta Densidad PreferidaAlternativaBaja Densidad Alternativa PreferidaSedimentación Alternativa PreferidaMezclabilidad PreferidaAlternativaPor encima de 300deg F Alternativa Preferida

Aditivos AntisedimentantesLos aditivos antisedimentantes reducen:•––

–

El Agua LibreLa Sedimentación

La Inestabilidad de las Lechadas

• Son compatibles con todos los productoscementación

Solo afectan la reología de la lechada

Rango de Temperatura : hasta 300 deg F

de

••

•

•Agente Antisedimentante:Antisedimentante Líquido:

D153: 0.1 - 1.5 % BWOCD162: 0.005 - 0.025 gal/sk112 KTC – JB

June2004

Sch

lum

berg

er Private

Pruebas de Sch

lum

berg

er PrivateLaboratorio

Resultados de las pruebas de

Laboratorio

En cursos anteriores se estudio que antes de ejecutar un trabajo, el laboratorio debe realizar

y emitirun reporte de las siguientes pruebas:

Tiempo de Frague (TT) en Bc.

Perdida de Filtrado (cc / 30

mins). Reologia (300,200,100,60,

30,6,3). Resistencia a la

Compresión (12 & Agua Libre

(%).

24 hr).


Sch

lum

berg

er Private

Funciones del Laboratorio

Se ejecutan dos tipos de pruebas :1.Evaluación de las LechadasEtapa de diseño de la

lechada–

Medición de las propiedades específicas de las lechadas bajo condiciones simuladas de fondo de pozo

Etapa de Ejecución

•

–

Monitorear la preparación y mezcla de los productos

•

2.Caracterización QuímicaAnálisis quantitativo y qualitativo de los componentes de la lechada antes del mezclado

–

CementoAditivosFluido de Mezcla

•

•

•


Sch

lum

berg

er Private

Evaluación delasLechadas

Se rigen por el comite API de

•“ Estandarización de cementos petroleros” Normas :10A & 10BEsta publicación consiste de:

•

Especificaciones para las pruebas de lechadas de cemento neto

•

Procedimientosoperacionales para todas las lechadas

•

Procedimientos diseñados para simular las condiciones de fondo de pozo

• Presión / Temperatura

•


Sch

lum

berg

er Private

Propiedades de la Lechada

Agua Libre y Sedimentación

•

Separación de agua de la lechada estática

Migra, acumulandose en bolsillos o al tope columna de cemento

Resultado = Aislamiento Zonal Incompleto

–

dela–

–

Densidad•

Balancear las presiones subyacentes

Resistencia a la compresión final

–

–


Sch

lum

berg

er Private

Propiedades de las Lechadas -

Cont.

Bombeabilidad (Consistencia)•

Tiempo durante el cual la lechada es bombeable

–

Perdida de Filtrado•

Deshidratación de la lechada durante la etapa decolocación

Reologia

–

•

Modelo de Regimen de Flujo

–


Sch

lum

berg

er Private

Propiedades del Cemento EndurecidoAdherencia•

Cemento - Revestidor & Cemento - Formación

–

Resistencia a los Sulfatos

•

Reaccion a los sulfatos de Magnesio y Sodio

–

Perdida de la resistencia a la compresión

Resquebrajamiento por esfuerzos

•

•

Retrogresion•

Perdidad de la resistencia a temperaturas

>230°F(110°C).–

Permeabilidad•

Lechadas Ligeras–


Sch

lum

berg

er Private

Flujograma dePruebas

CEMENTO-ESPAC-LODO


Sch

lum

berg

er Private

REPORTE DE LABORATORIO

RESISTENCIA A LA COMPRESION

TIEMPO DE FRAGUECOMPATIBILIDAD

AGUA LIBRE FILTRADO

DENSIDAD REOLOGIA

SOLICITUD DE PRUEBAS

Equipos de PruebaWaring Blender - Mezclador de

LechadasNota:

El Waring Blender impartemucha más energía de mezcla de la que es usada realmente en el campo, con los equipos de mezcla actuales, por lo tanto las condiciones de mezcla en el campo no sonrealmente simuladas.


Sch

lum

berg

er Private

Equipos de Prueba

Balanza Presurizada - Densidad

Una en locación,

otraen el Laboratorio


Sch

lum

berg

er Private

Equipos de PruebaViscosímetro Rotacional - Reologia

Torsion


Sch

lum

berg

er Private

Resorte de

CilindroInterno

Rotor

Bob

Taza

Equipos de PruebaConsistómetro - Tiempo deFrague

Atmosferico

HPHT


Sch

lum

berg

er Private

Equipos de PruebaFiltro Prensa - Perdida deFiltrado

HPHT Baja Presión


Sch

lum

berg

er Private

Equipos de PruebaResistencia a la Compresión

Método Destructivo UCA – No Destructivo


Sch

lum

berg

er Private

ConclusiónLuego de haber completado este modulo, ya son capaces de:Nombrar los diferentes tipos de revestidores primarios Enumerar los criterios para ejecutar una buena cementación Enumerar y explicar los dos tipos de regimenes de flujo y modelos reologicosConocer los métodos para ejecutar las cementaciones secundariasExplicar el Porque los aditivos son agregados a la lechada Enumerar las familias de aditivos de cementación Enumerar los diferentes equipos de laboratorioAnalizar los resultados de laboratorio

•••

•

••••


Sch

lum

berg

er Private

Documents

01 - Revisión de la Tecnología de Cementación.pptx