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EQUIPOS EMPLEADOS PARA LA CEMENTACION DE POZOS

El objetivo principal de cualquier sistema de mezclado de lechada es mezclar agua y cemento seco a un rango satisfactorio de manera que se mantengan los pesos, viscosidades y densidades ideales. En suma los sistemas de mezclado recientemente desarrollados brindan capacidad de reacciones aditivas y de mezclado, el resultado final es un cemento que fraguará correctamente a fondo de pozo o en la l a sección anular seleccionada. En la operación de cementación se emplean dos tipos de equipos, estos son: 1. Equipos Superficiales 2. Equipos Sub-superficiales

1) Equipos superficiales a) Cabezales de cementación b) Tuberías de cementación para bombeo de lechada, uniones chicksan c) Planta de almacenamiento de cemento y adictivos a granel (móviles o fijos) d) Almacenes móviles de cemento y adictivos en saco e) Equipos de mezclado

f) Equipo de bombeo g) Equipos de medición y registro

a) Cabezales de cementación Las Cabezas de Cementación o también llamados Contenedores de Tapones se utilizan en la mayoría de los trabajos de cementación para adaptar la tubería de revestimiento a la bomba así como para liberar los tapones de cementación al momento adecuado. Los tapones de cementación se utilizan para separar los fluidos del pozo y la lechada de cemento. Las cabezas de cementación están diseñadas para retener uno o dos tapones que se pueden cargar antes de mezclar la lechada de cemento. Las cabezas de inyección se instalan en la parte superior de la cañería de revestimiento antes de trabajos de cementación para permitir a los operadores aplicar el tapón de cementación superior sin abrir la cañería de revestimiento. Debido a que no se requiere circulación continua en la mayoría de las situaciones de cementación, el bombeo puede detenerse suficientemente como para insertar el tapón inferior. Cabeza de Cementación Las cabezas de cementación tienen ventajas con respecto de otros métodos de aplicación de tapones: ▪ Se puede cargar un tapón en un contenedor antes de la mezcla de la lechada de cemento. ▪  Se puede liberar un tapón del contenedor en cualquier momento sin interrumpir la operación de bombeo. ▪ No ingresa aire en la cañería de tal manera que el movimiento de la lechada no se detiene. Las cabezas de cementación están disponibles en dos tipos: - De caída libre - Múltiple b) Tuberías de cementación para bombeo de lechada, uniones chicksan

No se cuenta con la información necesaria sobre este dispositivo de cementación. c) Planta de almacenamiento de cemento y adictivos a granel (móviles o fijos) El manejo de cementos a granel a través de un proceso neumático involucra el mezclado de materiales secos moviéndolos de tanque a tanque. El material seco mezclado subsecuentemente se mueve al siguiente tanque o camión descargándolo a un flujo de aire de alta velocidad. Las ventajas de este tipo de sistemas son: ▪ Alimentación uniforme del cemento recién aireado (fluidizado), sin enjarres y sin grumos al sistema de mezclado. ▪ El mezclado de cemento del movimiento entre tanques a una presión de aire de 30 a 40 psi y hacia los tanques de mezcla o tr ansferencia para una aireación continua y una mezcla más homogénea de los materiales. Partes de una planta o silo de almacenamiento Tanques de almacenaje.- Tolvas verticales de forma de cono o cuadradas que brindan capacidad de almacenaje y descarga de los cementos y aditivos comúnmente utilizados en esa ubicación geográfica. La mayoría de los sistemas a granel portátil o marino usan tanques de almacenamiento presurizados que permiten colocarlos en cualquier sitio, mientras que los tanques de almacenaje permanente operan con el principio de alimentación por gravedad. Tanque scale.-Tanque presurizado con forma de cono en el que los materiales de cemento a granel son neumáticamente colocados en el vacío y densificados.

Tanque de reserva/mezcla.- La maria de las plantas a granel están equipadas ya sea con un tanque receptor superior de alimentación de gravedad no presurizado o un tanque de mezcla presurizado. Esos tanques mezclan aún más los materiales en seco y también retienen temporalmente el cemento y los aditivos antes de descargarlos al camión para su transportación. Tanque de desperdicios.- Un tanque de tipo de almacenaje con un colector de polvo en el que otros tanques de almacenaje neumáticos pueden ventearse. Tambien puede almacenar material de desperdicio del campo hasta que su desecho es posible. d) Almacenes móviles de cemento y adictivos en saco

Los componentes principales de la unidad son los productos genuinos importados, que realzan grandemente su funcionamiento. La operación de la unidad se observa a través del sistema del electirc, del sistema hidráulico, del sistema pheumantic y del sistema de transmisión mecánico. Todos los sistemas son controlados a través del panel de control, que facilita al usuario para funcionar y realiza la automatización de alto nivel. Ponga en contraste con los productos congenéricos, el carro tiene la característica del buen q ppearance, de la operación conveniente, de la caja fuerte y del artículo. Datos técnicos principales: e) Equipos de mezclado La Mezcladora Recirculante de Cemento (RCM) es un sistema de mezclado de tipo avanzado con diferentes ventajas con respecto de otros sistemas convencionales. Entre estas ventajas podemos citar: ▪  La mezcladora podrá configurarse para un control más preciso sobre la densidad de la lechada, lo que permite variaciones según como lo requieran los requisitos de un trabajo específico. ▪ Mayor energía de mezcla. ▪ Mayor control sobre las propiedades de las lechadas. F) Equipo de bombeo El equipo de bombeo de cemento es parte esencial de cualquier operación. Las unidades de bombo pueden estar montadas en camiones, remolques, patines o contenedores de agua. Se operan intermitentemente a alta presión y a diferentes rangos. Las unidades de bombeo deben contar con un alto caballaje y amplios límites de torque. Deben contar con la relación de peso a caballaje más baja posible para satisfacer las consideraciones de su transportación. La mayoría de las unidades son energizadas mediante motores de combustión interna o motores eléctricos. Las unidades de cementación pueden contar con múltiples de dos o tres bombas. Para sistemas de alta presión, una bomba mezcla mientras la otra

desplaza. Los sistemas de baja presión utilizan una bomba centrífuga para mezclado y dos bombas de desplazamiento positivo para desplazar. La mayoría de los trabajos de cementación involucran una presión máxima de menos de 5 000 psi, sin embargo se podrán encontrar operaciones que demanden hasta 20 000 psi. Debido a que las condiciones operativas varian grandemente, la bomba de cementación y el tren de potencia fueron diseñados para soportar máximas presiones. Para un trabajo dado, el número de camiones que se requerirán para mezclar el cemento dependerá del volumen de cemento, la profundidad del pozo y las presiones anticipadas. Para sartas superficiales y conductoras, usualmente basta con un camión; para cañería intermedia de revestimiento o cañería de producción se podrían requerir hasta tres unidades. También se podrán requerir varias revolvedoras en trabajos en donde se requieran más de 1 000 sacos o donde se esperan altas presiones. Las lechadas de campo usualmente se mezclan y bombean en la cañería de revestimiento al rango más alto posible. Esto varia de 20 a 50 sacos/minuto, dependiendo de la capacidad de cada unidad mezcladora. Como resultado, el primer saco de cemento de un trabajo de cementación primaria lleva al fondo en un periodo relativamente corto.

G) Equipos de medición y registro Existen dos de medidores de densidad: Medidores de densidad radioactivos El densómetro radioactivo es un sistema totalmente eléctrico diseñado para largueros, remolques y utilización portátil. El sistema cosiste de un desplegado y un sensor de densidad. Está diseñado para operar con batería. Un densómetro radioactivo difiere de un densómetro neumático en: - El calibrado utilizado aire en vez de agua. - Sensa la magnitud de los rayos fuente radioactivos conforme pasan a travez de la lechada de cemento y convierte el valor a densidad de la lechada. Báscula de lodo balanceada a presión

Esta báscula es un instrumento para medir la densidad absoluta de una muestra de fluidos. La unidad es similar en su operación a las básculas de lodo convencionales. La diferencia radica en que la muestra de la lechada puede colocarse en una tasa de muestra de volumen fijo bajo presión. Uno de los principales problemas es que tiene con los medidores de densidad de fluidos, lechadas de cemento y de lodos es que a menudo cuentan con una cantidad considerable de aire atrapada. Sin embargo la presurización de la tasa de muestra puede reducir el volumen de aire atrapado a una cantidad insignificante.

Panel de Control y Registro 2) Equipos sub-superficiales Durante las etapas tempranas del proceso de perforación, el pozo está equipado con una tubería de revestimiento de acero brinda un diámetro adecuado para las herramientas necesarias para perforar y terminar el pozo. Los tipos de equipo de fondo de pozo que se analizan en esta sección contribuyen para un trabajo de cementación; también ayudan a asegurar una capa de cemento uniforme por detrás de la cañería de revestimiento. Equipos utilizados dentro del pozo:

a) Equipos para cementaciones primarias

b) Zapatos guías

c) Collares flotadores

d) Centralizadores

e) Raspadores o limpiadores de pared

f) Canatas de cemento

g) Tapones de desplazamiento de cemento

a) Equipos para cementaciones primarias El equipo de guía ayuda a guiar la cañería de revestimiento después de pasar por salientes y patas de perro al fondo del pozo. El equipo de flotación permite correr la cañería de revestimiento en el pozo parcialmente vacio, situación que elimina un poco de la tensión de la estructura del equipo y los malacates. También, las válvulas de contrapresión del equipo de flotación permite liberar la presión de la cañería de revestimiento, después de un trabajo de cementación, para reducir los problemas de micro espacios anulares. Se puede crear un micro espacio anular cuando se permite que una cañería de revestimiento con esfuerzo (debido a la presión interna) se relaje después de que el cemento haya endurecido y unido. Conforme la cañería de revestimiento se contrae, la leve reducción del diámetro externo de la cañería de cómo resultado un espacio muy angosto entre el cemento y la cañería que podría permitir el desplazamiento de fluido y poner el riesgo el aislamiento de las zonas.

b) Zapatos guías La zapata guía tienen los siguientes objetivos: ▪  Proteger a la sarta de cañería de revestimiento en contra de los impactos relacionados con el asentado de la misma en el fondo del pozo.

▪ Ayuda a pasar a la cañería de revestimiento a pasar por tramos angostos y desviados. La zapata guía estándar cuanta con un agujero de diámetro interno grande en su centro, lo que permite máximos rangos de bombeo de cemento asi como el paso de tubos los cuales se introducen en la sarta de cañería de revestimiento. c) Collares flotadores El collar flotador diferencial de presión incluye una válvula flotadora. Esta válvula permite que la tubería de revestimiento se llene mientras se corre el pozo y permite la circulación del fluido en cualquier momento sin desactivar la unidad de llenado. Los collares flotadores pueden correrse en la misma sata de

perforación y permiten que entre el fluido en la parte interior de la cañería de revestimiento y en el exterior de la misma. Después que se ha corrido toda la cañería de revestimiento, se deja caer una bola de plástico densificada en la cañería desde la superficie y se bombea por la herramienta. Este procedimiento desactiva la opción de llenado diferencial. Después de que la bola pasa por el collar esta se cierra contra su asiento evitando que el cemento reingrese al diámetro interno de la cañería de revestimiento. Todo esquipo que se corre con estas herramientas debe contar con un diámetro interno lo suficientemente grande como para permitir el paso de una bola desnsificada que libera la válvula de contrapresión. Los tamaños de herramientas de 4½ a 6⅝ in, requieren de una bola de 1⅜ in. de diámetro, mientras que las herramientas de 7 in y mas grandes requieren de una bola de 2 ⅜ in de diámetro. El collar flotador no debe utilizarse en pozos desviados más de 30˚ de la vertical, y deberán perforarse con trepanos PDC. d) Centralizadores Los centralizadores son dispositivos que ayudan a centrar la cañería de revestimiento en el pozo durante las operaciones de cementación, permitiendo que el cemento se distribuya homogéneamente en torno de la cañería de revestimiento. El grado al que la cañería de centra depende del desempeño del centrador y del espaciamiento de los centradores instalados en el diámetro externo de dicha cañería. Los centralizadores arqueados tanto soldados como no soldados, brindan las siguientes ventajas: ▪  Ayudan a centrar la cañería de revestimiento en el pozo, permitiendo un distribución homogénea del cemento. ▪ Ayudan a reducir el arrastre de la cañería en el pozo durante las operaciones de baja de la misma. ▪ Ayudan a evitar el pegado o atascamiento por presión diferencial de la cañería de revestimiento. ▪ Incrementan la turbulencia del fluido en la herramienta.

e) Raspadores o limpiadores de pared Debido a que el fluido de perforación y el cemento no deben mezclarse, la buena unión del cemento entre la cañería de revestimiento – cemento y entre el cemento – la formación depende de la remoción del enjarre de las formaciones. Los raspadores o limpiadores de pared (en algunas ocasiones denominados también como agitadores de lodo) se instalan en el exterior de la cañería para remover mecánicamente el enjarre o revoque del lodo de la pared del pozo con puntas de acero de resorte o cable. Los limpiadores o raspadores mecánicos de la cañería de revestimiento agitan el lodo y facilitan su desplazamiento. El movimiento de los raspadores rompo el esfuerzo gel del lodo en el espacio anular y ayuda a adelgazar el fluido de manera que pueda desplazarse y sacarlo del pozo. La remoción del lodo también es asistida mediante el bombeo de la lechada de cemento a un rango lo suficientemente alto como para crear un flujo turbulento. Existen dos tipos comunes de rapadores estos son: - Raspadores de rotación - Raspadores de reciprocación El raspador de tipo rotación limpia la formación cuando se rota la cañería de revestimiento a aproximadamente 15 a 20 RPM. Se requiere tener una larga y continua longitud de raspadores en todas las zonas que se vayan a limpiar. El raspador tipo reciprocación cuanta ya sea con puntas de acero largas o con un cable. Estos dispositivos raspan o limpian la formación conforme la cañería está siendo levantada de 10 a 15 ft del fondo del pozo. Se debe tener precaución  –  debido a que algunos raspadores de tipo reciprocación pueden instalarse al revés y por lo tanto se tornarían inútiles cuando llegan a la formación de explotación. f) canastas de cemento También se instalan canastas de cemento en el exterior de la cañería de revestimiento. Ayudan a soportar parte de la presión hidrostática que produce la lechada de cemento hasta que fragua y protege a la formación de explotación en contra de contaminación del cemento. Una canasta de cemento cuenta con una lona o camisa metálica que está soportada mediante peldaños de acero.

Esta camisa filtra los sólidos de cemento, que pueden formar un puente entre la cañería y el pozo. La cantidad máxima de presión que cualquier canasta de cemento debe poder soportar es de aproximadamente 50 psi. Una canasta de cemento debe tener una capacidad de viajar a todo lo largo del tramo de la cañería. Las canastas de cemento se utilizan: - Por arriba de zonas débiles que puedan romperse bajo la presión hidrostática de la lechada del cemento. - Para la cementación de cañería a través de un tramo del zapato para brindar un soporte adicional a la columna de cemento. g) tapones de desplazamiento de cemento Los tapones que se utilizan en la cementación primaria minimizan la contaminación del cemento en la cañería de revestimiento limpiando la cañería. Existen dos tipos de tapones: - Tapones inferiores - Tapones superiores Tapones inferiores La función del tapón inferior es ingresar en la cabeza de cementación delante de la lechada de cemento. Limpia el lodo y los sólidos de la pared de la cañería y evita que los sólidos vayan adelante del tapón. Los tapones inferiores casi siempre se utilizan en la cementación primaria, con excepción que cuando se corren materiales de pérdida de circulación con e l cemento. Cuando el tapón llega al cople o collar flotador, la presión diferencial entre el interior de la cañería de revestimiento y el espacio anular rompe el diafragma en la parte superior del tapón y se permite que la lechada fluya y salga del zapato y suba al espacio anular. El cuerpo del tapón es lo suficientemente fuerte como para soportar las fuerzas de impacto y la presión diferencial a la ruptura.

Tapones superiores Un tapón superior se bombea hacia abajo mediante el fluido de desplazamiento después de que se ha bombeado la lechada. Evita que el fluido de desplazamiento haga canalizaciones a través de la lechada de cemento más viscosa. Los tapones superiores no tienen diafragma y el fluido no puede bombearse por ellos. Cuando llega a la parte superior del tapón inferior la presión se acumulará e indicara que el trabajo se ha concluido.  Aunque los tapones superiores e inferiores llevan a cabo funciones relativamente iguales (separación de dos fluidos), son bastante diferentes estructuralmente.