Manual de Cementacion

Índice 1.0 Introducción 1.1 1.2

Objetivos del entrenamiento Advertencias de seguridad

2.0 Cementación Primaria 2.1

Procedimientos básicos de cementación 2.1.1 Corriendo tubería de revestimiento 2.1.2 Circulación de lodo mediante la bomba del equipo de perforación 2.1.3 Prueba de presión 2.1.4 Bombeo de lavador y espaciador 2.1.5 Lanzamiento del tapón inferior 2.1.6 Mezcla de la lechada 2.1.7 Bombeo de la lechada inicial 2.1.8 Bombeo de la lechada de cola 2.1.9 Lanzamiento del tapón superior 2.1.10 Desplazamiento de lechadas y tapones con fluidos 2.1.11 Revisión de los flujos de retorno 2.2 Equipos 2.2.1 Equipo de material a granel 2.2.2 Unidad de bombeo de cemento 2.2.3 Línea de tratamiento 2.2.4 Sistema de mezcla 2.2.5 Mezclador por baches 2.2.6 Tanques de fluido 2.2.7 Sistema de aditivos líquidos 2.2.8 Cabezas de cementación 2.2.9 Equipos auxiliares para cementación 2.3 Cementación primaria: Procedimiento en una etapa 2.3.1 Cementación del tubo conductor 2.3.2 Cementación de tuberías de revestimiento de superficie 2.3.3 Cementación de tubería de revestimiento intermedia 2.3.4 Cementación de tubería de revestimiento de producción 2.3.5 Cementación de liner 2.3.6 Cementación de conexiones de liner a superficie 2.4 Cementación primaria: Procedimientos de múltiples etapas JET 14 - Introducción a la Cementación |

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3.0 Propiedades de Cementación 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9

Densidad Rendimiento Tiempo de espesamiento Agua de mezcla Fluido de mezcla Reología Resistencia a la compresión Control de pérdida de fluido Agua libre

4.0 Requerimientos Claves de Calidad de Servicio 5.0 Cementaciones de Reparación 5.1

Objetivos de una cementación forzada 5.1.1 Reparación de un aislamiento zonal defectuoso 5.1.2 Eliminación de las intrusiones de agua 5.1.3 Reparación de fugas en la tubería de revestimiento 5.2 Técnicas de cementación forzada de reparación 5.2.1 Colocación 5.2.2 Bombeo 5.2.3 Aplicación 5.2.4 Cálculos de cementación forzada 5.3 Herramientas y equipos de superficie en la cementación forzada

6.0 Tapones de Cementación 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

Volumen de cemento Taponamiento de una zona agotada Pérdida de circulación Abandono Anclaje para prueba Técnicas de colocación de tapones 6.6.1 Método del tapón equilibrado 6.6.2 Método de la cuchara vertedora 6.7 Consideraciones de diseño 6.7.1 Volumen de cemento 6.7.2 Propiedades del cemento 6.7.3 Tapón de cementación 6.7.4 Circulación inversa 6.7.5 Herramienta de colocación de tapones 6.7.6 Bolas y dardos para tubería de perforación iv | Índice

27 28 28 28 28 28 28 29 29 29 31 33 33 33 34 34 35 35 36 37 43 43 45 45 45 46 46 47 47 47 48 49 49 49 50 50 51 51

6.7.7 Módulo de CemCADE para colocación de tapones 6.8 Procedimiento de colocación de tapones de cementación 6.9 Cálculo del volumen de lechada 6.9.1 Ejercicio de cálculo del volumen de lechada 6.9.2 Cálculos del volumen de lechada

7.0 Procedimientos Previos al Trabajo, Preparación y Ejecución del Trabajo 7.1

Procedimientos previos al trabajo 7.1.1 Asignación del trabajo 7.1.2 Equipos y suministros estándar 7.1.3 Mezcla de material a granel 7.1.4 Carga de vehículos 7.1.5 Reunión previa al viaje 7.1.6 Desplazamiento hasta la locación 7.1.7 Ejecución del trabajo 7.1.8 Llegada a la locación 7.1.9 Armado 7.1.10 Mezcla de fluidos 7.1.11 Cemento a granel 7.2 Preparación del equipo 7.2.1 Aditamentos para tubería de revestimiento 7.2.2 Cabeza de cementación

8.0 Compruebe Sus Conocimientos 8.1

Respuestas

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52 52 53 53 53 55 55 55 55 55 56 56 57 57 57 58 58 59 60 60 60 73 77

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1.0 Introducción La cementación de pozos es el proceso por el cual se inyecta en un pozo una lechada de cementación con el fin de lograr ciertos objetivos Los principales tipos de cementación incluyen: la cementación de los liners y las tuberías de revestimiento, la colocación de tapones de cementación y la realización de trabajos de reparación de cemento. El proceso de cementación incluye la preparación de la lechada, que se compone de cemento en polvo, agua, y aditivos químicos para controlar las propiedades del cemento. Para conseguir una densidad determinada de la lechada se utilizan equipos especiales; la densidad se mide como la cantidad de masa por unidad de volumen (por ejemplo, lbm/galUS, kg/m3, etc.). Luego de mezclada, la lechada se bombea al pozo mediante bombas de alta presión.

1.1 Objetivos del entrenamiento Tras el estudio del presente módulo, usted podrá: • enumerar los tipos de trabajos de cementación primaria; • explicar los distintos tipos de trabajos de cementación primaria; • definir los siguientes términos: collar de zapata, zapato, collar de flotación, tiempo de espesamiento, resistencia a la compresión; • explicar el proceso de cementación por encima del anular (top-out) y cuándo se realiza; • enumerar los pasos del proceso de cementación en dos etapas; • explicar cuándo debe llevarse a cabo una cementación en dos etapas;

• detallar y explicar los tipos de trabajos de cementación forzada.

1.2 Advertencias de seguridad El entrenamiento práctico requiere una supervisión apropiada. Solicite ayuda a su supervisor si no está seguro de algún proceso o del funcionamiento de algún equipo. Antes de llevar a cabo ninguna de las actividades que se describen en este documento, asegúrese de que todos los equipos de seguridad estén instalados y en perfecto estado de funcionamiento. Deje siempre el tiempo suficiente para poder realizar de forma correcta las comprobaciones previas y posteriores a los trabajos. La omisión de cualquiera de los pasos de un proceso puede afectar a los equipos o al trabajo. Antes de realizar el STEM 1 de la unidad, asegúrese de llevar el siguiente equipo de protección: • overoles NOMEX • botas con puntera de acero • casco de seguridad • anteojos de seguridad.

Puede que también sea necesario llevar los siguientes elementos: • guantes • antiparras • máscara antipolvo • protección auditiva.

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Cuando lleve a cabo el mantenimiento rutinario de los equipos, esté alerta ante las posibles situaciones de riesgo. La seguridad tiene que ver principalmente con el sentido común y el entrenamiento; además, hay que tener en cuenta que cada situación tiene sus propias peculiaridades, que no siempre están previstas en las normas. El entrenamiento y la experiencia le ayudarán a garantizar la seguridad en el entorno de trabajo. Vigile cualquier peligro y tome las medidas necesarias para evitar riesgos de forma inmediata. Respete las siguientes indicaciones para garantizar la seguridad en los trabajos: • No lleve ropa suelta o joyas, ya que podrían engancharse en los controles. • Cuando monte y desmonte la unidad, utilice los escalones y barandas disponibles. • Conozca el significado de las señales manuales, así como al responsable de realizarlas • Antes de arrancar los equipos, retire a todas las personas del área de máquinas. • Antes de arrancar el motor, asegúrese de haber retirado todas las herramientas y cables eléctricos. • Arranque el motor sólo en áreas bien ventiladas. • Compruebe el funcionamiento de los equipos de seguridad: luces, bocinas y frenos. • Revise con frecuencia los indicadores del motor. Esté atento a ruidos inusuales. • Aplique los procedimientos LOTO (lockout/ tagout, sellado) cuando se realicen trabajos de mantenimiento en cualquier equipo.

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2.0 Cementación Primaria La cementación primaria consiste en la colocación de cemento en el anular (espacio existente entre la tubería de revestimiento y el agujero abierto o la tubería de revestimiento anterior).El objetivo de la cementación primaria es asegurar la integridad del agujero, lo cual implica los siguientes aspectos: aislamiento zonal, sustentación, protección de la tubería de revestimiento, y sustentación del agujero.

como a cualquier otra tubería de revestimiento que se instale luego (por ejemplo, los liners). Protección de la tubería de revestimiento El cemento sirve como soporte y protección contra las formaciones plásticas (por ejemplo, sales) y fluidos corrosivos de la formación (por ejemplo, H2S y CO2).

Aislamiento zonal

Sustentación del agujero

El aislamiento zonal consiste en sellar unas zonas con respecto a otras. Esto evita el desplazamiento de líquidos y gases entre las zonas de la formación a través del anular. En la Figura 2-1 vemos un ejemplo de e cemento para evitar que el gas y el petróleo se mezclen con el agua de la zona superior.

El cemento actúa como soporte para el agujero en formaciones plásticas, sensibles al agua o no consolidadas.

Cementación Primaria

Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento

Lodo de Perforación

2.1 Procedimientos básicos de cementación En las siguientes secciones, se describe el procedimiento básico de una cementación primaria. El proceso incluye los siguientes pasos: • corrida de tubería de revestimiento • circulación de lodo mediante la bomba del equipo de perforación

Tubería de Revestimiento Capa de Cemento en el Anular

• prueba de presión Agua

• bombeo de lavador y espaciador • mezcla de lechada • bombeo de la lechada inicial o de llenado

Collar de Flotación Capa de Cemento en el Anular

• bombeo de la lechada de cola

Zapata de Revestimiento

Figura 2-1. Aislamiento Zonal

• lanzamiento del tapón superior

Sustentación de la tubería de revestimiento

• desplazamiento de las lechadas y tapones con fluido

La capa de cemento proporciona soporte axial a la tubería de revestimiento de la superficie, así

• comprobación de retorno de fluidos

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2.1.1 Corriendo tubería de revestimiento

Según la locación y el cliente, la cuadrilla de cementación puede estar presente en el lugar antes de la introducción de la tubería de revestimiento o durante el proceso, o bien puede acudir una vez que se haya completado la inserción de la tubería, cuando se está circulando el lodo de perforación antes de la cementación.

La tubería de revestimiento se corre en el pozo tramo por tramo; las conexiones (roscadas) se realizan mediante llaves de potencia. Normalmente, la corrida de la tubería se realiza a cabo por cuadrillas de trabajadores especializadas de empresas como Weatherford y Franks, aunque a veces también los pueden llevar a cabo las propias cuadrillas de perforación. Schlumberger no 2.1.2 Circulación de lodo mediante la ofrece este tipo de servicios, pero sus trabajadores bomba del equipo de perforación deben conocer el proceso y los pasos a seguir. Durante el proceso de introducción de la tubería de Antes de bombear la lechada en el pozo, se lleva a cabo otro proceso: utilizando la revestimiento, podría ocurrir algo que afectara de bomba del equipo de perforación se hace forma negativa al trabajo de cementación. circular lodo de perforación (también conocido como fluido de perforación) en el pozo, Una vez corrida, la tubería de revestimiento se asienta sobre el fondo o justo encima del fondo. con el fin de acondicionar el lodo y lavar el pozo (Figura 2-2). Este proceso recibe El primer tramo de la tubería de revestimiento el nombre de acondicionamiento de lodo. tiene una zapata de flotación o zapata guía en Acondicionar el lodo significa conseguir que el extremo. Esta zapata sirve para proteger el extremo de la tubería de revestimiento y ayuda fluya sin problemas. Si no se lleva a cabo el acondicionamiento del lodo, el paso de fluido a guiarla en su paso hacia el fondo del pozo. por el anular puede verse dificultado por la Después del primer o segundo tramo, se instala un presencia de sectores con lodo gelificado. collar de flotación. El espacio situado entre el collar Sistemas de Mezcla y de flotación y la zapata se denomina recorrido Bombeo de Cemento Cementación Primaria de zapata y suele tener unos 80 pies de largo. Normalmente, el recorrido de zapata se deja lleno Lodo de Perforación de cemento al final del trabajo de cementación.

Nota: Es importante que la cuadrilla de cementación revise la zapata guía y la zapata de flotación. A veces, estos elementos son suministrados por Schlumberger; otras veces, es el propio cliente quien se encarga de su suministro. Cuando el revestimiento alcanza la profundidad deseada, hay que realizar unas conexiones especiales en el cabezal de pozo: este proceso es lo que se llama conexión niplear.

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Paso: Circulación de Lodo Antes de bombear la lechada en el pozo, se lleva a cabo otro proceso: mediante la bomba del equipo de perforación se hace circular lodo de perforación (también conocido como fluido de perforación) en el pozo, con el fin de acondicionar el lodo y limpiar el pozo.

Figura 2-2. Circulación de Lodo

Tubería de Revestimiento Anular

Nota: Mucho antes de que se inicie el proceso de circulación, la cuadrilla de cementación debe asegurarse de que la conexión de la reducción de circulación o de la cabeza de cementación sea compatible.

PASO 02 Cebe la unidad de cementación y las líneas de cemento con agua para llenar todas las líneas. PASO 03 Cierre la válvula del cabezal de pozo y asegúrese de que no haya nadie cerca de las líneas. PASO 04 Aumente la presión hasta el

El acondicionamiento consiste en circular el lodo, que baja por la tubería de revestimiento, y retorna por el anular. En el tramo superior de la tubería de revestimiento puede instalarse una reducción de circulación; a veces, también se usa una cabeza de cementación.

nivel predeterminado haciendo que la unidad bombee agua.

PASO 05 Mantenga la presión durante 5 minutos y compruebe si hay fugas.

PASO 06 Libere la presión y ajuste las válvulas para llevar a cabo la mezcla y bombeo del cemento.

Precaución: El acondicionamiento de lodo debe diseñarse con el mismo cuidado que el proceso de eliminación de lodo; un diseño defectuoso puede provocar una canalización, la cual dificultaría e incluso podría llegar a imposibilitar la eliminación del lodo.

2.1.3 Prueba de presión Antes de iniciar la cementación, se debe hacer una prueba de presión a las líneas de tratamiento de alta presión que van desde la unidad de cementación hasta el pozo. Se debe reparar cualquier fuga que se detecte y repetir la prueba de presión hasta conseguir el resultado adecuado. Los resultados de la prueba de presión deben registrarse y documentarse en un gráfico. Las pruebas de presión se realizan tal y como se indica a continuación:

PASO 01 Arme las líneas desde la unidad de cementación a la conexión del pozo.

PASO 07 Inicie el trabajo. 2.1.4 Bombeo de lavador y espaciador Antes de bombear la lechada de cementación, por lo general, se bombea un lavador químico o un espaciador densificado, o ambos, para que actúen como buffer entre el fluido de perforación y el cemento. Los lavadores químicos son fluidos base agua que pueden utilizarse en espacios anulares pequeños con geometría del agujero regular. Estos fluidos pueden utilizarse cuando se puede lograr turbulencia en todas las secciones del espacio anular. Los espaciadores son fluidos densificados que se bombean en flujos turbulentos o laminares. Estos productos sirven para eliminar completamente los fluidos de perforación del anular antes de inyectar la lechada de cementación.

Nota: Es muy importante mantener la densidad y la jerarquía de la reología del lodo, el espaciador, la lechada inicial y la lechada de cola. La única excepción es cuando se utiliza un lavador químico en un flujo turbulento.

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Los lavadores y espaciadores se preparan antes del trabajo de cementación y se bombean antes de empezar la mezcla del cemento (Figura 2-3).

Cementación Primaria

Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento

misión es mantener separada la lechada del lodo y limpiar el interior de la tubería de revestimiento (Figura 2-4). El tapón inferior se carga en la cabeza de cementación, que está instalada en la parte superior de la tubería de revestimiento. En algunos casos, el tapón superior se carga en la cabeza de cementación también en esta fase.

Lodo de Perforación Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento

Cementación Primaria

Paso: Bombeo de Lavador y Espaciador A continuación, se bombea un lavador químico y un espaciador.

Tubería de Revestimiento

Lodo de Perforación

Anular

El lavador químico es un fluido que ayuda a diluir y dispersar el lodo de perforación en el agujero y el anular. Un espaciador también es un fluido. Su misión es mantener separados el lodo de perforación y la lechada durante el proceso de desplazamiento. El lavador y el espaciador también pueden estar diseñados para inducir flujo turbulento que ayude a la lechada a desplazar de forma eficaz el lodo de perforación en el anular.

Paso: Lanzamiento del Tapón Inferior El tapón inferior es un tapón limpiador de caucho. Se lanza antes de bombear la lechada de cementación.

Tubería de Revestimiento Anular

El tapón sirve para mantener la lechada separada del lodo de perforación y ayuda a limpiar el interior de la tubería de revestimiento.

Figura 2-3. Bombeo de Lavador y Espaciador

2.1.5 Lanzamiento del tapón inferior En los trabajos de cementación primaria, antes y después de la inyección de la lechada de cementación, se lanzan tapones limpiadores. Estos elementos sirven para separar la lechada de los fluidos de perforación, limpiar las paredes interiores de la tubería de revestimiento y obtener una indicación positiva (presión) de que el cemento ya está en posición fuera de la tubería de revestimiento. Hay dos tapones. El primero, el tapón inferior, es hueco y tiene una membrana de caucho en la parte superior. Esta membrana estalla cuando el tapón llega a la parte superior del collar de flotación, en la zona inferior de la sarta de revestimiento, y se aplica presión diferencial. El tapón inferior se lanza desde la cabeza de cementación antes de bombear la lechada de cementación por la tubería de revestimiento, y su

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Figura 2-4. Lanzamiento del Tapón Inferior

Nota: Los tapones limpiadores deben cargarse en la cabeza de cementación en presencia de un representante del cliente, ya que cualquier error puede tener consecuencias catastróficas.

Antes de bombear el cemento, se llevan a cabo los siguientes procesos: las válvulas de la cabeza de cementación se colocan en la posición correcta, el mecanismo de lanzamiento del tapón (situado en la cabeza de cementación) se activa y, por último, se bombea algo de fluido para empujar el tapón limpiador desde la cabeza hacia la tubería de revestimiento. Un testigo (tattletale) colocado en la cabeza de cementación indica el lanzamiento. Las válvulas de la cabeza de

cementación se vuelven a colocar en su posición para la cementación, y puede iniciarse la mezcla y el bombeo de la lechada de cementación.

Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento

Cementación Primaria

Lodo de Perforación

2.1.6 Mezcla de la lechada La lechada de cementación se forma combinando cemento seco, agua y los aditivos necesarios en un mezclador. Este proceso puede realizarse en continuo o por baches. El fluido de mezcla (agua más los aditivos del cemento) puede prepararse antes o al vuelo mediante un sistema de aditivos líquidos. En algunas locaciones, los aditivos se mezclan en seco con el cemento.

Precaución: Los equipos de mezclado y bombeo, los fluidos y los equipos de cemento a granel deben estar correctamente preparados y revisarse antes de iniciar el trabajo.

Nota: Los equipos de mezclado y bombeo, todos los fluidos y equipos de cemento a granel deben estar correctamente preparados y revisarse antes de iniciar el trabajo.

Paso: Bombeo de la Lechada Inicial Una vez que la lechada se ha mezclado (con la densidad correcta), se bombea desde la unidad de cementación hasta la tubería de revestimiento a través de la cabeza de cementación y luego se desplaza al anular. Cuando la mezcla se realiza en continuo, el mezclado puede continuar al mismo tiempo que el bombeo, según los requisitos del trabajo. La cabeza de cementación es un contenedor montado en la tubería de revestimiento. Está unida a la unidad de cementación y sirve para inyectar los fluidos y tapones según una secuencia predeterminada. La lechada empuja el lavador, el espaciador y el tapón inferior hacia el interior de la tubería de revestimiento. Cuando el tapón inferior llega al collar de flotación, el diafragma del tapón estalla y el lavador, el espaciador y la lechada continúan hacia la zapata de revestimiento. Hay dos tipos de lechada: la lechada inicial y la lechada de cola. La lechada inicial tiene una densidad baja y sirve para cubrir la sección superior del anular.

Tubería de Revestimiento Anular

Collar de Flotación

Zapata de Revestimiento

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Figura 2-5. Bombeo de la Lechada Inicial

2.1.8 Bombeo de la lechada de cola La lechada de cola es una lechada de mayor densidad, diseñada para cubrir la sección inferior del anular desde el fondo del agujero. Normalmente, la lechada de cola presenta unas propiedades superiores a las de la lechada inicial. Es esencial que la lechada de cementación tenga la densidad correcta para que sus propiedades sean las deseadas (Figura 2-6). Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento

Cementación Primaria

Lodo de Perforación

2.1.7 Bombeo de la lechada inicial La lechada inicial es un tipo de lechada de baja densidad y alto rendimiento diseñada para llenar y cubrir la sección superior del anular. Este material se bombea después del lavador y el espaciador y antes de la lechada de cola (Figura 2-5). Su densidad es superior a la del fluido de perforación y menor que la de la lechada de cola.

Paso: Bombeo de la Lechada de Cola Hay dos tipos de lechada: la lechada inicial y la lechada de cola. La lechada de cola tiene mayor densidad y cubre la zapata.

Tubería de Revestimiento Anular

Collar de Flotación

Zapata de Revestimiento

Figura 2-6. Bombeo de la Lechada de Cola JET 14 - Introduction to Cementing |

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2.1.9 Lanzamiento del tapón superior El segundo tapón limpiador de cementación se denomina tapón superior y es sólido. Se bombea al final de los trabajos de cementación con el fin de separar la lechada del fluido de desplazamiento que se bombea en la siguiente etapa del proceso, y evitar así que sea contaminada por dicho fluido. Una vez que la lechada ya se ha bombeado en la tubería de revestimiento, el tapón superior se lanza desde la cabeza de cementación (Figura 2-7). Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento

Cementación Primaria

Lodo de Perforación

Paso: Lanzamiento del Tapón Superior El tapón superior se lanza después de bombear la lechada en la tubería de revestimiento.

Tubería de Revestimiento Anular

El tapón superior separa la lechada del fluido de desplazamiento que se inyecta en el siguiente paso del proceso y evita así que éste contamine la lechada.

Figura 2-7. Lanzamiento del Tapón Superior

Cuando se ha inyectado la lechada de cola, se para el bombeo y, a continuación, las válvulas de la cabeza de cementación se cambian de posición para permitir bombear un fluido (normalmente agua o espaciador) que empuje el tapón superior desde la cabeza de cementación.

y la lechada hacia abajo por la tubería de revestimiento. Cuando el tapón limpiador inferior llega al collar de flotación, la membrana situada en su parte superior se rompe y la lechada es bombeada, saliendo de la parte inferior de la tubería de revestimiento y subiendo por el anular. Cuando el tapón superior llega al tapón inferior, hay un aumento de presión. Las lechadas de cementación se encuentran en el espacio anular y en el recorrido de zapata. El proceso habrá finalizado cuando se indique un aumento de presión en la superficie y el proceso de desplazamiento haya terminado. Luego, retornarán de dos a cinco barriles y parará el flujo. Si este flujo de retorno continúa, significa que hay fugas en el collar de flotación.

2.1.11 Revisión de los flujos de retorno El collar de flotación está equipado con una válvula de retención que evita que los fluidos regresen por la tubería de revestimiento. Si la válvula está defectuosa, la lechada puede empujar los tapones y el fluido por la tubería de revestimiento, debido al efecto de retorno de los tubos en U. Al final de un trabajo de cementación, es necesario comprobar que el collar de flotación o la zapata de flotación no presenten fugas. Para realizar esta comprobación se espera a que el fluido retorne a los tanques de desplazamiento de la unidad de cementación. Si el collar de flotación o la zapata de flotación funcionan correctamente, dejarán que vuelvan de dos a cinco barriles y luego se interrumpirá el flujo. Si este flujo de retorno continúa, significa que el collar de flotación tiene algún defecto.

2.2 Equipos 2.1.10 Desplazamiento de lechadas y tapones con fluidos A continuación, las lechadas de cementación y los tapones limpiadores se bombean (son desplazados) hacia el fondo del pozo mediante el fluido de perforación u otro fluido. Este fluido de desplazamiento empuja el tapón superior 14 | Cementación Primaria

Los trabajos de cementación suelen realizarse con los siguientes equipos: • equipo de material a granel para el almacenamiento y la mezcla • unidad de bombeo de cemento

• líneas de tratamiento • sistema de mezclado • mezclador por baches • tanques de fluido • sistema de aditivos líquidos • cabezas de cementación.

2.2.1 Equipo de material a granel En los trabajos de cementación primaria, se necesitan los siguientes equipos de material a granel para almacenar el cemento seco y transferirlo al sistema de mezclado de cemento (Figura 2-8): • Silos de cemento a presión o silos de cemento de gravedad: los distintos cementos y mezclas deben almacenarse en silos de cemento separados. Los silos deben tener la capacidad suficiente para almacenar el cemento necesario. Además, estos silos también sirven para mezclar y manipular aditivos y material a granel en seco.

• Mangueras de caucho de 4 pulgadas: sirven para transferir el material desde el silo hasta el equipo de mezclado de cemento; también se utilizan para las líneas de ventilación. • Tanque de descarga: ayuda a controlar el flujo de cemento seco desde la planta de material a granel al sistema de mezclado.

Es esencial mantener en buen estado el equipo de material a granel, ya que para realizar adecuadamente los trabajos de cementación es crucial que este equipo funcione de forma efectiva.

2.2.2 Unidad de bombeo de cemento La unidad de bombeo de cemento (Figura 2-9) desempeña las siguientes funciones: • suministra alta potencia y presión de bombeo • mide los fluidos de mezcla • proporciona y controla el sistema de mezclado de cemento • controla el caudal y la presión de bombeo.

Camión de Bombeo de Cemento

Skid de Bombeo de Cemento(CPS-361)

Figura 2-8. Equipo de Material a Granel

Figura 2-9. Unidades de Bombeo de Cemento

2.2.3 Línea de tratamiento • Transporte de cemento a granel: se utilizan para transportar el cemento seco hasta el pozo. También pueden utilizarse durante la cementación para transferir directamente el cemento al sistema de mezclado.

La línea de tratamiento es un conjunto de tuberías, Tes, válvulas y uniones giratorias que se utiliza para llevar la lechada de cementación y otros fluidos bombeados desde la unidad de cementación al pozo (Figura 2-10).

• Compresor de aire: suministra el aire para presurizar los silos y llevar a cabo la transferencia de cemento.

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2.2.5 Mezclador por baches La mezcla por baches es un sistema simple para la mezcla de lechadas de cementación. Existen varios tipos de mezcladores por baches, con una capacidad que oscila entre 15 y 150 bbl. Normalmente, estos mezcladores están equipados con paletas, bombas centrífugas de circulación, y líneas para que la lechada circule y se mezcle en los tanques por baches durante el proceso de mezcla.

Figura 2-10. Línea de Tratamiento

En los trabajos de cementación, se utiliza una línea de tratamiento de dos pulgadas 1502. La línea de tratamiento debe armarse conforme a las instrucciones de la Norma de Seguridad 5 de Well Services: Bombeo a Presión y Seguridad en la Locación (sección ID# 3313681 de InTouch).. Las líneas de tratamiento disponen de unas estrictas instrucciones de uso, inspección y prueba. Encontrará estas indicaciones en la Norma de Seguridad 23 de WS: Pruebas e Inspección de Equipos de Tratamiento (sección ID #3313701 de InTouch).

2.2.4 Sistema de mezcla El objetivo del sistema de mezcla es garantizar la proporción exacta de cemento seco y fluido de mezcla de manera que se obtenga una lechada con características predecibles, que pueda bombearse al fondo del pozo al caudal deseado. Se utilizan diversos tipos de sistemas de mezcla; además, estos sistemas están en continua evolución. En el Módulo JET 7 encontrará la descripción e instrucciones de uso de los sistemas de mezcla que se utilizan actualmente: Equipos de Mezclado de Cemento (sección ID# 4127834 de InTouch).

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El procedimiento más común de mezcla por baches consiste en llenar el tanque con una lechada mezclada al vuelo con la densidad deseada y, luego, ajustar la densidad mediante la adición de fluido de mezcla o cemento. Otra técnica muy utilizada es la de llenar el mezclador por baches con fluido de mezcla y luego añadir el cemento seco desde el sistema de material a granel directamente al fluido de mezcla hasta conseguir la densidad deseada. Si utiliza este último método, añada el cemento poco a poco, con un caudal manejable; compruebe la densidad a intervalos regulares y deje que la lechada se homogenice antes de medir la densidad.

2.2.6 Tanques de fluido Los fluidos utilizados en el proceso de cementación (fluido de mezcla para la lechada inicial y la lechada de cola, lavadores y espaciadores) deben almacenarse y prepararse en tanques de fluido. El uso bombas centrífugas para la recirculación de la lechada debe limitarse al mínimo, ya que la energía de corte adicional que se añade al sistema puede afectar de forma negativa las propiedades de la lechada. Se recomienda que la lechada no se recircule con una bomba centrífuga durante más de 5 minutos por cada 10 bbl de lechada. Las pruebas de cemento realizadas en el laboratorio deben tener en cuenta que la mezcla de la lechada se va a realizar por baches.

Normalmente, para almacenar estos fluidos se utilizan tanques de lodo del equipo de perforación; en todo caso, la cuadrilla de cementación debe asegurarse de que: • los tanques estén limpios y no se contaminen con otros fluidos durante la preparación de los fluidos o el proceso de cementación. • haya suficientes tanques y los tanques tengan la capacidad suficiente para almacenar los distintos fluidos que se necesitan. No olvide que también debe tener en cuenta el volumen muerto del tanque. • el fluido de los tanques pueda mezclarse y circular de forma adecuada para garantizar su homogeneidad. • no haya fugas en los tanques. • el caudal de fluido desde los tanques a la unidad de cementación sea el adecuado para poder alcanzar los caudales de bombeo y mezcla de diseño.

En algunos casos, los tanques para los fluidos utilizados durante el proceso de cementación son suministrados por Schlumberger. En locaciones costafuera, se utilizan los tanques del equipo de perforación y, en algunos casos, la unidad de cementación se alimenta directamente con agua salada. En este último caso, es necesario asegurarse de que el agua salada se utilice en las pruebas de laboratorio y de que la toma de suministro de agua salada no se encuentre cerca del fondo del mar. Para algunos fluidos es necesario utilizar agua dulce y diésel o petróleo; antes de realizar ningún trabajo, compruebe con el representante de la Empresa si el equipo de perforación dispone de estos fluidos en cantidad suficiente.

Nota: Asegúrese de limpiar todos los tanques al final del trabajo.

2.2.7 Sistema de aditivos líquidos Los sistemas de almacenamiento y medición de aditivos líquidos sirven para almacenar y medir los aditivos líquidos durante las operaciones de cementación. Inicialmente, estos sistemas se diseñaron para utilizarse en espacios confinados en equipos de perforación costafuera; sin embargo, por su eficiencia y economía, ahora son un elemento imprescindible para cualquier trabajo de cementación en el que se utilicen aditivos líquidos. Existen diversos tipos de sistemas de aditivos líquidos (LAS): • Sistema de control manual: cuatro tanques cerrados (1.000 galUS, 750 galUS y dos de 300 galUS) almacenan los distintos aditivos líquidos. Cuatro bombas de diafragma de accionamiento neumático envían los aditivos directamente a los tanques de almacenamiento por encima del tanque de desplazamiento de la unidad de cementación. A continuación, los aditivos líquidos se vierten en la proporción adecuada y se dispersan en el agua de mezcla. • Sistema de control automático: el sistema incluye un método para controlar de forma automática las cantidades de aditivos. El sistema está equipado con cuatro bombas de desplazamiento positivo: unos sensores magnéticos cuentan las carreras de la bomba. Esto se utiliza para medir de forma automática el volumen exacto de los aditivos que se vierte en el tanque de desplazamiento. • Sistema de aditivos líquidos computerizado: este sistema está formado por un módulo de control de medición, un caudalímetro electromagnético con válvulas de control, y un terminal remoto que permite medir los volúmenes de aditivos programados que se vierten en el tanque de desplazamiento.

JET 14 - Introducción a la Cementación |

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2.3 Cementación primaria: Procedimiento en una etapa Los trabajos de cementación primaria en una etapa incluyen la cementación de: tubo conductor, tubería de revestimiento de superficie, tubería de revestimiento intermedia, tubería de revestimiento de producción, liner y conexión de liner a superficie.

2.3.1 Cementación del tubo conductor

Figura 2-11. Sistema de Aditivos Líquidos Computerizado

En el tanque de desplazamiento se utilizan mezcladores de aligeramiento (lightening mixers) para ayudar a mezclar los aditivos y el agua de mezcla.

Nota: Asegúrese de limpiar todas las bombas y tuberías con agua dulce al final del trabajo.

El conductor suele ser la tubería de revestimiento, que también es la más corta (Figura 2-12). El conductor sirve para evitar que los fluidos de perforación contaminen las arenas poco profundas, así como para evitar los derrumbes, que pueden producirse fácilmente cerca de las superficies donde hay capas superficiales o lechos de grava no consolidados o sueltos.

Tubo Conductor El tubo conductor es la tubería de revestimiento más ancha que se corre en un pozo. El diámetro oscila entre 30 y 16 pulgadas. La función principal del tubo conductor es: • Evitar los derrumbamientos debajo del equipo de perforación.

2.2.8 Cabezas de cementación En el Módulo JET 8 se describen con detalle las cabezas de cementación: Cabezas de Cementación y Aditamentos para Tubería de Revestimiento (sección ID# 4127832 de InTouch).

2.2.9 Equipos auxiliares para cementación En los trabajos de cementación primaria se utilizan distintos tipos de aditamentos y accesorios para tuberías de revestimiento, entre los que se pueden incluir: zapatas guía, collares de flotación, collares de múltiples etapas, centralizadores, canastas de cementación y colgadores de liner. La utilidad y el funcionamiento de estos equipos se describen en el Módulo JET 8: Cabezas de Cementación y Aditamentos para Tubería de Revestimiento. 18 | Cementación Primaria

• Proporcionar una elevación para el niple, para permitir que el flujo de retorno de lodo vuelva a los tanques del equipo de perforación. Los tubos conductores se asientan en zonas poco profundas, con profundidades de entre 30 y 200 pies (normalmente a 100 pies).

Figura 2-12. Tubo Conductor

El tubo conductor suele tener uno de estos tres tamaños y profundidades: • 30 a 20 pulgadas, soldado • 20 a 16 pulgadas, roscado • 30 a 300 pies (