Upload
mario-montes-de-oca
View
275
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
1 Cementación Forzada
Cementación ForzadaCementación Forzada
Teoría y Cálculos Teoría y Cálculos
Programa de Entrenamiento Programa de Entrenamiento Acelerado Acelerado
Para Supervisores de Pozo Para Supervisores de Pozo
2 Cementación Forzada
Definición de Cementación Forzada
Inyección de Lechada de Cemento
Disparos, Rotura de Casing,Canales.
Por Debajo o cerca de la presión de Fractura.
cementnodes
Casing
FORMACIÓN
CEMENTO DESHIDRATADOLechada
tubing
packer
CANAL DETRAS DELCASING
CEMENTACIÓN PRIMARIA
3 Cementación Forzada
Aplicaciones• Reparaciones de Cementaciones Primarias
• Aislar Zonas
• Abandono de Zonas
• Roturas de Casing
• Perdidas de Circulación
4 Cementación Forzada
Teoría de Cementación Forzada
Proceso de Filtración
– Permeabilidad de la Formacion
– Presión Diferencial aplicada
– Medio Poroso
– Deposito de enjarre o costra
NODOSDE CEMENTO
casing CEMENTACIONPRIMARIA
Formación
CEMENTODESHIDRATADO
5 Cementación Forzada
Efecto del Control de Filtrado
Casing Totalmente Tapado
Casing Parcialmente Tapado
Disparos parcialmente llenos
Disparos completamente llenos Disparos completamente llenos (50 ml/30min)(50 ml/30min)
6 Cementación Forzada
Técnicas de Cementación Forzada
A L TA P R E S IÓ N B A JA P R E S IÓ N
B O M B E O
C O N TIN U A IN TE R M ITE N TE
C O L O C A C IÓ N
S IN H E R R A M IE TA S C O N H E R R A M IE N TA S
A P L IC A C IÓ N
TIP O D E F O R Z A D A
7 Cementación Forzada
• Aplicaciones• Forzamiento por debajo de la presión de fractura• Volumenes pequeños de lechada• Precauciones especiales
Forzadas a Baja Presión
8 Cementación Forzada
Forzadas a Alta Presión
• Aplicaciones• Presión de forzamiento cerca de la fractura• Grandes volumenes de lechada• Precauciones especiales
9 Cementación Forzada
Forzamiento Continuo•Bombeo continuo•Forzamiento final presión obtenida•Grandes volumenes de lechada
•Forzamiento a baja o alta presión
Pre
ssu
re (
psi
)
Tiempo (min)
10 Cementación Forzada
Forzamiento Intermitente•Bombeo Intermitente
•Bajos Caudales de Bombeo
•Filtrado Inicial alto
•Pequeños volumenes
•Largos tiempos de trabajo Tiempo (min..)
A
B C D
Pre
ssu
re (
psi
)
11 Cementación Forzada
Forzamiento a Pozo Cerrado•Forzada Pobre
•No Herramientas de fondo
•Casing y Cabezal expuesto
•Procedimiento de trabajo TAPÓN MEC.
10' ARENA
CEMENTO
BOP
50FT
12 Cementación Forzada
Técnicas con Herramienta
• Herramientas recuperables– Empacador Recuperable– Empacador Hurricane– RBP
• Herramienta Perforables– Retenedor de Cemento– Tapon puente perforable
13 Cementación Forzada
Empacador con Tubería de Cola
•Herramienta de fondo aisladora
•Protección del Casing y del cabezal del pozo
•Tubo de cola para la colocación
•Intervalos largos
•Empaquetamiento multiple
EMPACADOR
CEMENTO
TUBERÍA DECOLA
14 Cementación Forzada
Empacador sin Tubería de cola Herramienta de
fondo aisladora
Protección del casing y cabeza del pozo
Intervalos cortos
No tubería de cola
Forzamiento suicida
EMPACADOR
CEMENTO
15 Cementación Forzada
Retenedor de Cemento
Herramienta aisladora perforable
Similar al empacador sin tubería de cola
Se utiliza un puente mecanico
PUENTE MEC.
10' ARENA
CEMENTO
RETENEDORDE CEMENTO
16 Cementación Forzada
Forzamientos a través de C.T.
• Aplicaciones– Pozos Productores– A través del Tubing de producción
• Desventajas– Costo– Precisión de la colocación
• Diseño crítico de la lechada
• Procedimiento de trabajo
17 Cementación Forzada
Trabajos• Diseño
– Condiciones del pozo– Propiedades de la lechada
• Ejecución– Desplazamiento de la lechada– Presión de superficie– Equipo
• Evaluación– Presión final de forzamiento– Prueba de presión– Prueba de influjo– Registros
18 Cementación Forzada
Cálculos de Cementación Forzada
19 Cementación Forzada
Tipos
• Forzada a pozo Cerrado
• Empacadura con tubería de cola
• Empacadura sin tubería de cola
• Forzada con retenedor de cemento
20 Cementación Forzada
• Presión de forzamiento– Inicial– Final
• Presíon Maxima Permitida en Superficie ( MASP )
• Presión de Estallido
• Presión de Colapso
Terminología
21 Cementación Forzada
Calculos un Forzamiento a Pozo CerradoDetermine lo siguiente:
– Volumen de la lechada de cemento y del agua enfrente y detras
– No. de sacos, agua de mezcla y aditivos– Altura del tapon con y sin el drill pipe o tubing– Volumen de desplazamiento para balacear el tapon– Volumen maximo de salmuera acumulada– Presión Hidrostatica al iniciar y al final del forzamiento– presión Maxima Permitida en superficie ( MASP )– Tabla de presión de superficie contra volumen– presión de estallamiento y colapso del casing o tubing
22 Cementación Forzada
Ejercicio # 1• Hacer los cálculos necesarios
• Hacer la tabla de presión
• Procedimiento de trabajo
• Datos– Volumen de Lechada = 15 bbls– Densidad de la lechada = 15.8 ppg– Densidad de la salmuera = 9.0 ppg– Gradiente de fractura = 0.8 psi/ft– N80 para presión de colaso y
estallamiento– 10 bbl agua por delante
7” 23 # /ft csg.
8315 ft
8345 ft
2 7/8 “ 9.5 # / ft tbg
23 Cementación Forzada
Solución Ejercicio #1
1a. Datos del casing y tubing
Ct
Ca
Cc
Cuft/ft bbl/ft
0.02628 0.00468
0.1759 0.0313
0.2210 0.0394
24 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont.
Volumen de lechada
Cant. cemento
Agua de mezcla
Aditivos
Agua adelante
Unidad
ft3
sacos
bbls
lb o gal
bbls
bbls
Pasos Cálculos
Agua detrás
15 bbls x 5.6146 ft3/bbl = 84.22 ft3
84.22 ft3 x 1.15 ft3/saco = 74 saco
4.97 gals/saco x 74 sacos x 1 bbl/42 gal = 8.8 bbls
nada
10 bbls
Wa x Ct/Ca = 10 bbls x 0.00468/0.0313 = 1.5 bbls
25 Cementación Forzada
Solución ejercicio # 1 - Cont’d
Altura del tapón c/tbg
Altura del tapón s/ tbg
Vol. de desplazamiento
Vol. máximo p/forzar
ft
ft
bbls
bbls
2a
2b
3
4
Vs (ft3)/Ct + Ca) cuft/ft = 84.22 / (0.02628 + 0.1759) = 417 ft
Vs (ft3) / Cc (ft3/ft) = 84.22 / 0.2210 = 381 ft
(Prof. a base del Interv - Hp) ft x Ct - Wb - seguridad = (8345 - 417) ft x 0.00468 bbl/ft -1.5 bbl - 0.5 bbl = 35.1 bbl
(Hp s/ tubing - Long Zona) ft x Cc - 1 bbl = (381 ft - 30 ft) x 0.0394 bbl/ft - 1 = 12.8 bbls
26 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d5a. Presión Hidros. al inicio y final del forzamiento
Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
9.0
8.34 11.5
15.8 15(15/.0394) - 30 = 351 15.8 x 351 x 0.052 = 288.4
11.5/.0394 = 292 8.34 x 292 x 0.052 = 126.6
8345-381-292 = 7672 9.0 x 7672 x 0.052 = 3590
4005
27 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d5b. presión Hidrostatica al final del forzamiento
Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Densidad Volumen Longitud presión Hidrostática
9.0
8.34 11.5
15.8 1.0(1/.0394) = 25.4 15.8 x 25.4 x 0.052 = 20.9
11.5/.0394 = 292 8.34 x 292 x 0.052 = 126.6
8315 - 25.4 - 292 = 7997.6 9.0 x 7997.6 x 0.052 = 3743
3890.5
28 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d
6. Máxima Presión Permitida en Superficie ( MASP )
Etapa
Inicio
Final
Vol de brine PFractura PHYD Psegu.bombeada (bbl) (psi) (psi) (psi)
MASP(psi)
0 6652 500
12.8 6652 500
4005 2147
3890 2262
29 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d
7. Gráfica
Presión en Superficie
2147
2262
21402160218022002220224022602280
0 5 10 15
Vol. Salmuera Bombeada ( bbls )
)
30 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d
8 . Presión de Colapso y Estallamiento
PAnnular Max. Psqueeze Delta P (psi) (psi) (psi) (psi)
Pcc(psi)
Pty PtcPcy
(psi) (psi)
6152 6152 0 16556 16684 6340 3830
31 Cementación Forzada
Empacador sin Tubería de ColaDetermine lo siguiente:• Volumen de lechada y agua de frente y atras No. de sacos, agua de mezcla y aditivos Profundidad para asentar el packer y cuando cerrar el bypass
del packer Maximo Volumen de desplazamiento Desplazamiento ,presión Hidrostatica y MASP en las siguientes
etapas: Lechada a 1 bbl antes del tubing ( Inicio de la forzada ) Lechada iniciando a salir del Tubing Toda la lechada fuera del Tubing Lechada 1 bls arriba del TOP ( Fin del forzamiento )
Grafica de Volumen vs presión de superficie presiónes de colapso y estallamiento
32 Cementación Forzada
Ejercicio # 2• Hacer los calculos necesarios
• Dibujar la Grafica
• Procedimiento de trabajo
• Datos:– Vol de Lechada = 250 ft3
– Peso salmuera = 9.5 ppg– Agua frente = 5 bbls– Agua Detrás = 5 bbls– Grad. de Fractura = 0.8 psi/ft– N80 para presión Colapso y
Estallamiento
9-5/8", 47 #/ft
Emp. @ 7500 ft
Fuga @8000 ft
3 1/2" , 12.95 #/ft
33 Cementación Forzada
Solución Ejercicio #2
1a. Datos del Tubing y Casing
Ct
Ca
Cc
ft3/ft Bbl/ft
0.04125 0.00735
0.3442 0.0613
0.4110 0.0732
34 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’dPaso
Volumen de Lec
Cant. Cemento
Agua de mezcla
Aditivos
Agua frente
Unidades
bbls
sacos
bbls
lb or gal
bbls
Cálculos
Agua Detrásbbls
250 ft3 = 250 ft3 / 5.6146 ft3/bbl = 44.5 bbl
250 ft3 / 1.15 ft3/saco = 217 sacos
4.97 gals/saco x 217 sacos x 1 bbl/42 gal = 26 bbls
nada
5 bbls
5 bbls
35 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d3a. Prof. de asentamiento de empacador
3b. Cuando cerrar el bypass
4. Máximo volumen de desplazamiento
= =
= =
36 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d5a. Presión hidrostática al inicio del forzamiento
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salumera
Agua
Cemento
Agua
Salmuera
Total
9.5
8.34 5
15.8 44.5
8.34 1
9.5 36.6 500
4.6 625.8
680.3
6054.4
136.05
309.14
295.0
4974.3
59.00
247.00
5884
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
37 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’dCemento saliendo del tubing
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salumera
Agua
Cemento
Agua
Salmuera
Total
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
9.5 5.6
8.34 5
15.8 44.5
8.34 1
9.5 35.6
761.9
680.27
6054.4
13.66
486.34
376.38
295.02
4974.30
5.92
240.3
5892
38 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d 5c. Cemento fuera del tubing
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
9.5 50.1
8.34 5
15.8 36.6
6816.33
680.27
500
3367.26
295.02
410.80
4073.08
39 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’dToda el agua fuera del tubing
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
9.5 7500
8.34 5
15.8 31.6
55.13
68.30
431.70
3705
29.62
354.7
4089.32
40 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’dFin del forzamiento
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salmuera
Salmuera
Agua
Cemento
Total
9.5 7500
9.5 30.6
8.34 5
15.8 1.0
55.13
418.03
68.30
13.66
3705
206.51
29.62
11.02
3952.35
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
41 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d6. Máxima presión permitida en superficie
a. Inicio
b. Cto. saliendo tbg
c. Cto. Fuera tbg
d. Agua fuera tbg.
Vol of Sal. Pfractura Phyd. PSafety MASP bombeada (bbl) (psi) (psi) (psi) (psi)
e. Fin
Etapa
6400
6400
6400
6400
6400
500
500
500
500
500
4.6 5884
5.6 5892
50.1 4073.1
55.1 4089.3
85.7 3952.4
16
8
1827
1810.7
1947.6
42 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d7. Gráfica
43 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
8. Presión de Colapso y Estallamiento
PAnular Max.PForzar Delta P (psi) (psi) (psi) (psi)
Pcc
(psi)Pty Ptc Pcy
(psi) (psi)
15000 15306 6870 47503705 5990 2195
44 Cementación Forzada
Empacador con Cola - Cálculos• Determinar lo siguiente:
Volume de lechada y agua adelante y atrás Número de sacos, agua de mezcla y aditivos Altura del tapón con/sin drillpipe o tubing Longitud de la cola Volume desplazamiento para balancear tapón Profundidad del packer Volumen máximo Salmuera acumulada Presión hidrostática al principio y final Presión Máxima Permitida en Superficie ( MASP ) Presión Superficie vs carta Volumen Presión Interna y Colapso del tubing/casing
45 Cementación Forzada
Ejercicio # 3• Haga los cálculos necesarios
• Dibujar Carta Presión
• Procedimiento de Trabajo
• Datos– 100 sks class G cemento– Dens. lechada = 15.8 ppg– Dens. Salmuera = 9.5
ppg– Gradient Frac = 0.862
psi/ft– Agua adelante = 10 bbls
5 1/2", 20 #/ft
Empacador
Perfs @8840 ft - 8880 ft
2 3/8" , 6.2 # / ft
Cola
46 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
1a. Datos Tubing y Casing
Ct
Ca
Cc
ft3/ft Bbl/ft
0.01873 0.00334
0.0937 0.0167
0.1245 0.0222
47 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
Volume Lechada
Cant. Cemento
Agua Mezcla
Aditivos
Agua Adelante
Unidades
bbls
sacos
bbls
lb or
gal
bbls
bbls
Paso Cálculos
Agua Atrás
100 sacos x 1.15 ft3/sacos = 115 ft3 = 115 ft3 / 5.6146 ft3/bbl = 20.5 bbls
100 sacos
4.97 gal/saco x 100 sacos x 1 bbl/42 gal = 11.8 bbls
nada
10 bbls
Wa x Ct/Ca = 10 bbls x 0.00334/0.0167 = 2.0 bbls
48 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d2a Altura de tapón con tubería ft
2b Altura de tapón sin tubería ft
2c Longitud de Tubería de Cola ft
3 Volumen de Desplazamiento bbls
4 Profundidad del empacador ft
5 Vol. Desplazamiento total bbls
Hp = Vs (ft3) / (Ct + Ca) ft3/ft = 115 / (0.01873 + 0.0937) = 1023 ft
Hp = Vs (ft3) / (Cc) (ft3/ft) = 115 / 0.1245 = 924 ft
Ht = Altura de Tapón + Agua por delante + Factor de Seguridad (1 barril)
= 1023 ft + (10/0.0167) + (1/0.0167)
= 1023 ft + 598.8 ft + 59.88 ft
= 1681.68 ft o 1682
Vp = (Prof. De disparos inferiores - Hp) ft x Ct - Wb - Seguridad = (8880 - 1023) ft x 0.00334 bbl/ft - 2.0 bbl - 0.5 bbl = 23.7 bbl
Prof. De disparos inferiores - altura de cto en casing - altura agua en casing - longitud de cola = 8880ft - 924ft - (12 bbl/0.222 bbl/ft) - 1682ft = 5733ft
(Altura de tapón sin tubería- Longitud zona) ftx Cc - 1 bbl - (924ft - 40 ft) x 0.0222 bbl/ft - 1 = 18.6 bbls
49 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d5a. Presión Hidrostática al principio del forzamiento
Densidad Volumen Altura P. hidrostáticaFluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)
9.5 -
9.5 12
15.8 20.5(20.5/0.0222) - 40 = 884 15.8 x 884 x 0.52 - 726
12/0.0222 = 541 8.34 x 541 x 0.052 = 235
8840 - 884-541 = 7415 9.5 x 7415 x 0.052 = 3663
4624
50 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d5b. Presión Hidrostática al final del Forzamiento
Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
Densidad Volumen Altura P. Hidrostática
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)
9.5 -
8.34 12
15.8 1.0(1./0222) = 45 15.8 x 45 x 0.052 = 37.0
12.0/.0222 = 541 8.34 x 541 x 0.052 = 235
8840 - 45.0 - 541 = 8254 9.5 x 8254 x 0.052 = 4078
4349
51 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
6. Presión Maxima Permitida en Superficie. ( MASP )
(psi) (psi) (psi)Etapa
Principio
Final
Vol Salm. PFractura Phidr. Pseguridadbombeada (bbl)MASP(psi)
0 7620 500
18.6 7620 500
4624
4349
2496
2771
52 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
7. Gráfica
Surface Pressure Chart
18.2611.43
194918271812
0
500
1000
1500
2000
2500
0 50 100
Volume of Brine Pumped ( Bbls)
Su
rface
Pre
ss
ure
( p
si )
Presión en Superficie
2496
2771
24502500255026002650270027502800
0 5 10 15 20
Volumen de Salmuera Bombeada ( bbls )
Pre
sió
n S
up
erf
icia
l (p
si )
53 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
8. Presión Interna y Colapso
PAnular Max. PForzamie Delta P (psi) (psi) (psi) (psi)
Pcc(psi)
Pty Ptc Pcy(psi) (psi)
15385 15651 9190 88302832 7120 4287
54 Cementación Forzada
Cálculos - Retenedor de Cemento
• Similar al empacador sin cola
• No hay bypass
• Determinar cuando picar adentro del retenedor de cemento
55 Cementación Forzada
Tarea
• Hacer cálculos necesários para las preguntas 2 y 1 o 3.
• Dibujar presión x volumen
• Escribir un procedimiento de trabajo completo