2do TEMA (Parte 3) Diseño de Espaciadores - Lechada y Mexcla de Cemento PDF

 

CONTENIDO GENERAL      

Prácticas previas al trabajo Diseño de espaciadores Diseño de lechadas de cemento Mezcla de cemento en seco Mezcla de la lechada Procedimientos posteriores al Procedimientos trabajo

 

PREFLUJOS Y ESPACIADORES 

Sistemas para ayudar en la remoción de lodo y la acuohumectación acuohumectac ión del revestimie revestimiento nto y la formación, con el objeto de obtener una buena adherencia del cemento

 

LOS PREFLUJOS ATIENDEN PROPÓSITOS BÁSICOSA TRES 

Barrera



Remoción del lodo



Acuo-humectación

 

MÁS DETALLADAMENTE, SE EMPLEAN PARA: 

Aumentar la eficiencia de desplazamie desplazamiento nto del lodo



Limpiar el lodo adherido al casing y a la formación (revoque de lodo) Acuohumectar para obtener buena adherencia.







Separar el lodoy del cemento (dentro del revestimiento el anillo) y prevenir  incompatibilidad Minimizar la contaminació contaminación n

 

PREFLU PREFLUJOS JOS Y ESPACIADOR ESPACIADORES ES 

Lavadores Químicos  – Fáciles de preparar y bombear   – Se alcanza turbulencia a bajo caudal, aún en anillos

grandes  – Efectividad limitada frente a lodo envejecido y

gelificado



Espaciadores  – Fluidos densificados para mantener presión

hidrostática (control de pozo)  – Algunos pueden alcanzar flijo turbulento, con caudales altos  – Efecto de flotación para remoción de lodo  – Muy poca efectividad frente a lodo envejecido y gelificado (con algunas excepciones)

 

Lineamientos PRELIMINARES para selección de preflujos y espaciadores Diagrama de flujo

 

PREFLUJOS PREFL UJOS Y ESPACIADOR ESPACIADORES: ES: DISEÑO Consideracio Consideraciones nes generales para el diseño:  Deben se compatibles con otros fluidos   



Compatibilidad con la formación (lutitas) Compatibilidad Deben ser efectivos física y químicamente La densidad de espaciadores debe estar entre la del lodo y la el cemento  – Normalmente 1 ppg sobre la densidad del lodo

Los lavadores no deben afectar el control del pozo !

 

PREFLUJOS UJOS Y ESPACIADOR ESPACIADORES: ES: PREFL DISEÑO

Consideraciones generales Consideraciones generales para el diseño diseño (cont.):  Volúmenes basados en requerimientos de régimen de flujo 

Mínimo 10 minutos de tiempo de contacto o 1,000 ft of altura de anillo (500 ft para flujo laminar)  Realizar ensayos de compatibilidad  Ensayos de eficiencia de limpieza deben determinar la formulación del espaciador.  El tamaño del anillo y su irregularidad pueden llevar a cambiar el tipo de preflujos. NO OLVIDAR: ¡NO EXISTEN “RECETAS UNIVERSALES” UNIVERSALES”,, Y SIEMPRE HAY OPORTUNIDAD PARA MEJORAS!

 

PREFLUJOS PREFLU JOS Y ESPACIADOR ESPACIADORES ES  

Cuando sea factible, usar lavadores Considerar el empleo de trenes de preflujos:  – Un tren de preflujos está compuesto por dos o más lavadores o

espaciadores, para aprovechar aprovechar distintos regímenes de flujo y/o acción físico química sobre el lodo y revoque.

 – Aplicaci Aplicaciones ones posibles de trenes de preflujos:  

  

Necesidad de control de pozo como consideración especial Aprovechar Aprovec har flujo turbulento de lavadores, y compensar  hidrostática con espaciadores densificados Lodos aceite yy/o emulsiones inversas Anillosbase irregulares de gran tamaño Pozos horizontales o desviados

NO OLVIDAR: LOS PREFLUJOS Y LA LECHADA TIENDEN A SEGUIR EL CAMINO DEL LODO MÓVIL. EL LODO MÓVIL SE CANALIZA DENTRO DEL LODO INMÓVIL

 

EFICIENCIA DE LIMPIEZA DE LAVADORES

Pipetas en lo lodo

Pipetas im impregnadas en lo lodo sumergidas en diversas composiciones de lavador químico

 

EFICIENCIA DE LIMPIEZA DE LAVADORES (cont.)

Distintas composiciones de lavador químico muestran diferentes efectos de limpieza luego de unos pocos minutos en condiciones estáticas.

 

EFICIENCIA DE LIMPIEZA DE LAVADORES (cont.)

Resultado final en la acción de limpieza de diferentes composiciones composiciones de lavadores químicos, luego de minutos en condición estática.

 

EFICIENCIA DE LIMPIEZA DE LAVADORESS (cont.) LAVADORE

La formación de revoque puede simularse con gasa envolvente que actúa como medio poroso, absorbente. Luego, la eficiencia de limpieza es evaluada cualitativamente luego de un tratamiento dinámico.

 

RÉGIMEN DE FLUJO DEL ESPACIADOR

Consideraciones:      

Grado de centralización Desviación del pozo Dimensiones del anillo Ensanchamientos, ovalizaciones, zonas lavadas. Reología de fluido Velocidad en anular determinada por:  – Condiciones de centralización  – Fluidos escogidos (cemento y preflujos)

LOS PRIMEROS FACTORES NO SÓLO DETERMINA RÉGIMEN DE FLUJO SINO SELECCIÓN DEL SISTEMA MÁS APROPIADO.

 







Regimen de Flujo

Velocidad de flujo relativa  – Factor más importante.  – Flujo turbulento y de tapón ambos tienen perfiles de interface planos. Flujo Turbulento  – El mayor esfuerzo de arrastr arrastre. e. Significa mejor remoción de lodo.  – No es siempre posible lograr.  – Existe potencial para mezclar fluidos (hay que asegurar  compatibilidad). Flujo Laminar   – Depende de:  Jerarquía de densidad para “flotar” el lodo 

Jerarquía de esfuerzos de arrastre para prevenir by-passing Gradiente de presión mínimo para colocar el lodo en el lado agosto en movimiento  Perfil de velocidad (minimizar el diferencial) DTools Flujo Tapón Demo  – La remoción en el lado angosto es muy dificil lograr.  – Compatibilidad de fluidos es menos problemática. 



 

Aditivos Usados en Espaciadores 

Surfactantes  –



Densificantes  –



Reduce la viscosidad Rompe la torta de filtrado del lodo

Gelificantes  –  –



Para control de pozo, y para obtener jerarquía de densid den sidad ad – efe efecto cto de de flota flotació ción n

“Thinning agents”  –  –



Acuohumecta Acuohume cta el casi casing ng y la formac formación ión – mejor mejoree adherencia

Suspender sólidos Mejorar la estabilidad de fluido

Floculantes  –

Ayuda la remoción de lodos de arcilla

 

Additivos Usados en Espaciadores 

Aditivos abrasivos  –



Crosslinkers  –



Forman una masa viscosa en el interface entre lodo y espaciador para lograr flujo de tapón

Sales  –



Ayudar la remoción de residuos de lodo desde el casing y la formación

Para formaciónes de lutitas sensibles y domos de sal

Inhibidores de corrosión  –

Previenen la corrosción del casing cuando el Previenen espaciador se queda atrás de casing.

 

Espaciadores de BJ 

Mud Clean



MCS-W Spacer  MCS-O Spacer  Mudsweep TurboSolve

    

Flowguard otros…

 

CONTENIDO GENERAL 

Prácticas previas al trabajo



Diseño de espaciadores Diseño de lechadas de cemento Mezcla de cemento en seco Mezcla de la lechada

   

Procedimientos posteriores al Procedimientos trabajo

 

MIGRACIÓN DE GAS

 

MIGRACIÓN DE GAS: Dos tipos 

Primaria  – Se

produce minutos, horas después de completada la cementación

 – Está relacionada con el trabajo de

cementación



Secundaria  – Se

produce semanas, meses o años después de completada la cementación  – Considerada como pérdidas, relacionada con las propedades mecánicas del cemento

 

MIGRACIÓN PRIMARIA DE GAS 

Flujo interfacial  – Mala remoción de lodo  – Reducción global del volumen (contración

del cemento) 

Flujo matricial  – Debido a cambios en

la microestructura del cemento según se transforma de lechada líquida en cemento fraguado La migración de gas puede resultar de cualquiera de estos fenómenos

 

EVOLUCIÓN ESTRUCTURAL DEL CEMENTO 

Líquido  – Hay transmisión total de la hidrostática, se mantiene el sobre-

balance 

Gel  – Estructura que se autosoporta  – La presión hidrostática tiende a disminuir debido a pérdida de

agua intersticial (hidratación y filtrado) 

Fraguado  – El cemento se comporta como un sólido débil y poroso.  – Se inmoviliza el agua intersticial  – La presión poral continúa disminuyendo por hidratación



Endurecido  – Recristalización y desarrollo de resistencia mecánica.  – Se reduce la permeabilidad

 

CONTRACCIÓN DEL CEMENTO Y PÉRDIDA DE TRANSMISIÓN DE PRESIÓN Total Shrinkage Development of a 15.8 ppg Dispersed Class G Cement at 25 °C

Cement Hydration and Pressure Transmission

12 Test Temperature = 25 °C Test Pressure =1.5 MPa

Cement is

Cement

Cement

Cement

Fluid

Thickens

Sets

Hardens

10    )     %    (   e   g   a    k   n    i   r    h    S   c    i   r    t   e   m   u    l   o    V

  e   r   u    t   t   n  c   e   u   r    t   m   e   s    C  o   r   c    i    M

8

6

  n   o   e   i   r   s   s   u   i   s   s   m   e   r   s   n    P  a   r    T

4 2

0 0

200

400

600

Time (hours)

800

1000

Time

 

CAUSAS DE MIGRACIÓN DE GAS 

Puenteo del cemento deshidratado



Lechada inestable  –

Excesivo fluido libre

 –

Segregación de partículas



Mala remoción del lodo



Invasión durante la transición lech le chad adaa - só sóli lido do end endur urec ecid ido o

 

PREVENCIÓN DE LA MIGRACIÓN DE GAS 

Fluido libre: cero



Filtrado < 50 cm3 ¿…?



Minimizar contracción





Controlar la invasión de la matriz durante la transición Minimizar período de transición

 

MECANISMOS DE CONTROL CON ADITIVOS (Bonding Additives) 

Expansivos



Formadores de películas





Puenteo (bloqueo) interno Tixotrópico

 

ADITIVOS PARA MIGRACIÓN DE GAS BJ ofrece una línea completa de aditivos cubriendo todos los mecanismos de control para migración de gas desde 40°F a 450°F 

Formadores de peícula



 – EC-1, EC-2  – BA-61

 – BA-86L  – BA-11 



 – BA-58 & BA-58L  – BA-90  – BA-100 & BA-100L

Tixotrópicos  – DeepSetTM

 – BA-10

Puenteo (bloqueo)

Expansivos



Diseños especiales para condiciones específicas

 

MODELO DE FLUJO DE GAS 1000 psi Oil Reservoir 

High Pressure Zone 500 psi Nitrogen Supply

Transducer 

Screen or Core

Cement Pore Pressure

Cement Slurry Screen or Core

Transducer 

Low Zone Pressure 300 psi Nitrogen Supply

Filtrate

Water  Displacement

Graduate

  e   r    t   u   e   n   s   r   e   e   s   u   e   s   e   m   m   r   e   s   u    t    P   e   a   v    l   r   o   o   r   c    t    i    t    P    l    i    M    V   a   e    t   r    F   n   s   s   o   o   a    t   o    P   r   s    G    i    d    P   y    H

 

MODELO DE FLUJO DE GAS 500 PSI

P3

1000 PSI

P2

OIL RESERVOIR

PRESSURE OIL

OIL

TRANSDUCER PISTON CORE/SCREEN

CEMENT

CELL HEATING JACKET PRESSURE TRANSDUCER

CEMENT CORE/SCREEN BACK PRESSURE 300 PSI P1 FILTRATE COLLECTION

 

MODELO DE FLUJO DE GAS High Pressure Zone

Pore Pressure

LVDT (Piston (Pi ston Travel)

Low Pressure Zone (Back Pressure Regulator)

Heating Jacket

 

EJEMPLO Class H cement + 0.6 gps FL-33L + 0.3 gps SML + 0.06 gps R-21L + 0.005 FP-6L Density = 14.5 ppg, Yield = 1.46 cu ft/SK, Sea Water = 7.22 gal/SK; BHST 160°F 120

1200

Hydrostatic Pressure    E 1000    R    U    S    S    E    R    P    E 800    R    O    P    T    N   )    E   i    M  s   p 600    E   (    C    d   n   a    I    C    T    A    T    S    O    R    D    Y    H

100    )   c   c    (

   E

80    M

Filtrate Volume

60

Water Displaced by Filtrate

40

400

Cement Pore Pressure 20

200

0

0 0

2

4

6

8

10

ELAPSEDTIME (hr)

12

14

16

18

   U    L    O    V    S    A    G    d   n   a    E    T    A    R    T    L    I    F

 

EJEMPLO Class H cement + 1.1% FL-62 + 0.35% SM + 0.03% ASA-301 ASA-301 + 0.1% R-3 + 0.005 gps FP-6L Density = 16.4 ppg, Yield = 1.08 cu ft/sk, Fresh water = 4.48 gal/sk: BHST 145°F 700

1400

Hydrostatic Pressure 600

1200

   E    R    O    P 1000    T    N   )    i    E   s   p    M    (    E   E800    C   R    &   U    C   S    I    S    T   E600    A   R    T    S   P    O 400    R    D    Y    H

   )   c   c    (

500    E

   M    U    L    O 400    V    S    A    G 300    d   n   a    E    T 200    A    R    T    L    I    F

Cement Pore Preesure

Gas Volume

100

200

Filtrate Volume 0

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

ELAPSED TIME (hr)

0.6

0.7

0.8

0.9

 

CONTROL DE FILTRADO 

Propósito primario  –



Prevenir deshidratación prematura de la lechada de cemento

Usos secundarios  –

Minimizar daño de formación

 –

Estabilizar la lechada

 –

Retardar 

 

CRITERIOS GENERALES PARA CONTROL DE FILTRADO 

Para mi migración de ga gas - < 50 cm cm3 ¿…?



Casi Ca sing ng o li line nerr de de pro produ ducc cció ión n - < 10 1000 cm cm3





3

Poz ozo os “S “Sli lim m Ho Hole le”” - < 50 50 cm cm Para otr Para otros os ta taba bajo jos, s, si se se nece necesi sita ta - 25 2500 to 500 cm3

 

ESTABILIDAD DE LA LECHADA 

Ensayo de fluido libre (agua libre)



Altas tempe temperatur raturas as (> 90° C): Ensay Ensayo o de sedimentación  – Idea de fluido libre  – Segregación del cemento



Pozos desviados u horizontales  – Fluido libre a 45°

 

CRITERIOS GENERALES PARA FLUIDO LIBRE 

Migración de gas: cero cm3



Liners de producción: cero cm3



Pozzos des Po esvvia iad dos - cer ero o cm cm3



Pozos “slim-hole”: cero cm3



Trabajos no críticos < 1%

 

CRITERIOS GENERALES PARA TIEMPO DE ESPESAMIENTO



Simular condiciones de fondo y secuencia de bombeo  – Paradas, velocidad de calentamiento



Tiempo de trabajo más 1 a 1,5 horas  – El margen de seguridad no da garantías ante paradas imprevistas.  – Mayor retardo puede afectar negativamente resultado



Simular “Batch Mixing”  – No se incluye en tiempo de espesamiento

 

Informar tiempos a 50, 75 y 100 Bc Cuando es factible, se prefiere “Right Angle Set”  – Casing de producción y control de gas  – No confundir con “false setting”

 

CRITERIOS GENERALES PARA REOLOGÍA DE LA LECHADA 

No pretender reología para flujo turbulento  – Se puede afectar negativamente la estabilidad y otras

propiedades

 – El desplazamiento del lodo se debe obtener con buenas

prácticas y con preflujos 

Se puede emplear lechada removedora para flujo turbulento

 – Debe diseñarse especialmente (no basta la lechada

principal a menos densidad)  – No debe considerarse que llena anular con cemento  – Es parte del sistema de preflujos

 

CRITERIOS GENERALES PARA REOLOGÍA DE LA LECHADA (cont.) 

Se requiere reología baja para condiciones “slim hole”  – Minimizar fricción (ECD)



La medida de reología es un indicador de potenciales problemas:  – Gelificación de la lechada  – Sedimentación (inestabilidad (inestabilidad))

 

¿PREGUNTAS?

 

CONTENIDO GENERAL 

Prácticas previas al trabajo



Diseño de espaciadores Diseño de lechadas de cemento Mezcla de cemento en seco Mezcla de la lechada

   

Procedimientos posteriores al Procedimientos trabajo

 

MEZCLA DE CEMENTO EN SECO     



Calibrar los tanques de mezcla Verificar los cálculos de peso Inspeccionarr visualmente los tanques Inspecciona Contar los sacos de aditivos Mezcla en “sandwich” (carga cementoaditivos-cemento) Tomar muestras y ensayar para verificación

 

REMEZCLA EN LOCACIÓN 

Aereación del silo a granel



Transferenciaa entre silos ¡PREFERIDO! Transferenci

 

CONTENIDO GENERAL 

Prácticas previas al trabajo



Diseño de espaciadores Diseño de lechadas de cemento Mezcla de cemento en seco Mezcla de la lechada

   

Procedimientos posteriores al Procedimientos trabajo

 

Slurry Mixing 

Obtener muestras





Mantener registro apropiado Usar tapones superior e inferior  Bombear espaciador detrás de un



tapón inferior  Monitorear densiad y retornos



Mant Ma nten ener er de dens nsid idad ad ± 0. 0.33 pp ppg g



 

CONTENIDO GENERAL 

Prácticas previas al trabajo



Diseño de espaciadores Diseño de lechadas de cemento Mezcla de cemento en seco Mezcla de la lechada Procedimientoss posteriores al Procedimiento trabajo

   

 

PROCEDIMIENTOS POSTERIORES AL TRABAJO 

No mantener casing bajo presión



Usar fluido de desplazamiento de la menor  densidad posible



No sobredesplazar 





Esperar un mínimo de 48 horas antes de correr  el registro de cemento Correr registros bajo presión apropiada



Monitorear el anillo por pérdidas o presión

 

RESUMEN    

Comunicación Empujar juntos Evitar atajos Tomar el tiempo para hacer lo apropiado

 

¿PREGUNTAS?