diseño de cementacion para TR

7/30/2019 diseo de cementacion para TR

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EXPLORACION Y PRODUCCION

SUBDIRECCIN DE LA UNIDAD DEPERFORACIN Y MANTENIMIENTO DE POZOS

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEO DE LA CEMENTACINDE TUBERAS DE REVESTIMIENTO

CLAVE: 223 21100 DI 042

GERENCIA DE ESTRATEGIAS DE INGENIERA Y DISEODE

PERFORACIN Y TERMINACIN DE POZOS

VERSIN: PRIMERA

AGOSTO DE 2005


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SUBDIRECCIN DE LA UNIDAD DEPERFORACIN Y MANTENIMIENTO

DE POZOS

GERENCIA DE ESTRATEGIAS DEINGENIERA Y DISEO

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AGOSTO/2005 REVISI N:

ELABOR:Grupo de

Intervenciones a Pozos

REVIS: APROB:

Vctor VallejoArr ieta Juan Alfredo RosJimnez

MANUAL DE PROCEDIMIENTOS DE DISEO


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PRIMERA

En la elaboracin de este procedimiento participaron los profesionistas de Sede,Divisiones, Unidades y Sectores Operativos que a continuacin se listan:

Ing. Jos A. Martnez RamrezIng. Marco A. Corona CorbalIng. Rufino Rayn CasianoIng. Fernando Siles CoriaDr. Vctor G. Vallejo Arrieta


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PRIMERA

TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETIVO

2. MBITO DE APLICACIN, ALCANCE Y RESPONSABILIDADES

3. REVISIN Y ACTUALIZACIN

4. MARCO NORMATIVO

5. DEFINICIONES

6. DESARROLLO

7. DIAGRAMA DE FLUJO

8. ANEXOS

9. CONTROL DE ACTUALIZACIN DEL PROCEDIMIENTO


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PRIMERA

1. OBJETIVO

Establecer la secuencia de actividades de diseo para la cementacin primaria detuberas de revestimiento que satisfaga los requerimientos tcnicos de PEP almenor costo.

2. MBITO DE APLICACIN, ALCANCE Y RESPONSABILIDADES

Este documento es de observancia general y obligatoria para todas las reas deIngeniera de las Divisiones y en las reas de Diseo de las Unidades Operativas

que integran la UPMP.Es responsabilidad de todos los subgerentes de ingeniera, jefes de las unidadesoperativas, especialistas de diseo e ingenieros de proyecto el cumplircabalmente con este procedimiento.

3. REVISIN Y ACTUALIZACIN

Las sugerencias para la revisin y actualizacin de este documento deben serenviadas a la Gerencia de Estrategias de Ingeniera y Diseo a la siguientedireccin: Edificio Pirmide piso 8, Avenida Adolfo Ruiz Cortnez No. 1202, C.P.86030, Villahermosa Tabasco, la cual realizar la actualizacin de acuerdo a laprocedencia de la misma.

Cualquier organizacin o grupo de trabajo de PEMEX Exploracin y Produccinque sea usuario de este documento podr sugerir y recomendar modificacionesy/o actualizaciones del mismo, de acuerdo a lo indicado en el prrafo anterior.

Este documento se revisar y actualizar cada cinco aos o antes si lassugerencias o recomendaciones de cambio lo justifican.


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PRIMERA

4. MARCO NORMATIVO

API Recommended Practice 10B edition , December 1997. Specification for Oil Well Cements and Cement additives API Standard 10 A. Specification for Bow Spring Casing Centralizers API Spec10D. Recommended Practice 10D-2 edition , August 2004. Reglamento de trabajos petroleros. Norma Interna para elaborar procedimientos. Gua Prctica de Diseo para efectuar cementaciones primarias de TR.

5. DEFINICIONES

Tubera de revestimiento (TR).- Es un tubular utilizado en los pozos para evitarel derrumbe del agujero y sirve como un elemento de sello para aislarformaciones de diferentes caractersticas, y los fluidos contenidos en losdiferentes estratos atrs de la tubera, y as poder, estimular, evaluar, seleccionary producir cada intervalo de prueba.

Diseo de Cementacin de TR.- Es el proceso que se sigue mediante el uso deuna metodologa para definir las caractersticas del sistema de lechada y lahidrulica a fin de cementar la TR en forma efectiva.

Cemento.- Es un material inorgnico finamente pulverizado que al agregarse alagua ya sea solo o mezclado con arena, grava, asbesto, u otros materiales, tienela propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua en virtud de reaccionesqumicas durante la hidratacin. Una vez endurecido, conserva su resistencia yestabilidad.

Bache lavador.- Es el volumen de fluido que se bombea primero cuya funcin esremover el lodo y eliminar el enjarre.


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PRIMERA

Bache espaciador.- Es el volumen bombeado despus del lavador y antes de lalechada cuya funcin es separar estos fluidos.

Lechada.- Se define como la mezcla de agua, cemento, y aditivos.

Consistmetro.- Equipo empleado en el laboratorio para determinar el tiempo defraguado de una lechada.

Fluido Newtoniano.- Fluido cuya velocidad de corte es linealmente proporcionalal esfuerzo de corte.

Fluido no Newtoniano.- Fluido cuya velocidad de corte no es linealmenteproporcional al esfuerzo de corte; puede ser dilatante o pseudoplstico.

Nmero de Reynolds.- Es un parmetro adimensional y empricamente deducidoque es empleado para determinar el rgimen de flujo de un fluido: laminar,transicin, o turbulento

Tiempo de contacto.- Es el tiempo que un fluido pasa a travs de un puntoespecfico en el pozo.

Gradiente de fractura.- Es un parmetro en unidades de presin/profundidadvertical, el cual nos proporciona el valor en que la formacin se fractura

Gradiente de poro.- Es un parmetro en unidades de presin/profundidadvertical el cual nos proporciona el valor en que los fluidos de la formacin seencuentran dentro de los poros

TR corta o liner.- Es una tubera de revestimiento corta que se cuelga arriba dela zapata de la tubera anterior, esta se cementa en la parte intermedia del pozo oen el fondo.

Registro calibrador.- Es un registro tomado con cable elctrico por unaherramienta con patines la cual va registrando el dimetro del agujero, ycuantifica su volumen.


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PRIMERA

Viscosidad.- Es una medida de la resistencia de un fluido al flujo, el API

recomienda una viscosidad de lechada de 10 a 15 Bc (unidades de consistenciausadas en pruebas a cementos).

Centradores.- Son accesorios que se instalan en la parte externa de la TR quetienen por objeto centrar la tubera para reducir su excentricidad dentro delagujero y mejorar la eficiencia de la cementacin

Densidad Equivalente de circulacin. ECD.- Es la densidad equivalente en elpozo a condiciones dinmicas en un punto especfico y se obtiene sumando a lapresin hidrosttica en ese punto mas las cadas de presin por friccin corrientearriba del punto sealado todo dividido entre la profundidad vertical.

Agua libre.- Es el volumen de agua que se separa de la lechada. Se midedespus de haber agitado la lechada 20 minutos en el consistmetro atmosfricoy haberla dejado en reposo dos horas. El mximo valor de agua libre aceptadopor el API es de 1.4 %. El agua libre se evita utilizando la cantidad de aguaadecuada, mezclando la lechada correctamente de acuerdo a la norma, yutilizando aditivos para este propsito.

Tiempo bombeable o tiempo de espesamiento.- Bsicamente el tiempo en queuna lechada alcanza una viscosidad de 100 Bc en el consistmetro de acuerdo alprocedimiento de pruebas del API RP 10 B. Se debe considerar el tiempo en

preparar, bombear la lechada, soltar tapones, y desplazar el cemento, ms untiempo adicional como factor de seguridad.

Resistencia a la compresin.- Se debe verificar el desarrollo de la resistencia ala compresin en 8, 12 y 24 horas de permanecer en reposo a condiciones depresin y temperatura de fondo de pozo. Es generalmente aceptado comoresistencia mnima para soportar el peso de la TR, un valor de 500 psi (35 kg/cm2)a las condiciones de 3000 psi y temperatura esttica de fondo del pozo1y2


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PRIMERA

6. DESARROLLO

6.1. Obtener la sigu iente informacin del pozo.

6.1.1. Del pozo a disear

a.- Dimetros de la ltima TR cementada, profundidad de asentamiento,dimetros, grados, y peso de cada seccin.

b.- Profundidad y dimetro promedio del agujero.

c.- Datos de la TR por cementar, dimetro, grado y peso de cada seccin.

d.- Trayectoria del pozo, profundidad de inicio de desviacin (Kick off),estaciones de desviacin (ngulo y rumbo).

e.- Perfil de gradientes de las presiones de poro y fractura de las formacionesatravesadas en la ltima etapa de la perforacin.

f.- Tipo de lodo empleado durante la perforacin y sus caractersticas(densidad, lecturas del viscosmetro Fann a 300 y 600 rpm, o en su defectoviscosidad plstica y punto de cedencia)

g.- Gradiente de fractura durante la prueba de goteo en la ltima etapa de

perforacin.

h.- Temperatura de fondo y superficial del pozo.

i.- Intervalos por cubrir de cemento.

j.- Caractersticas y litologa de la formacin.


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PRIMERA

6.1.2. De pozos de correlacin:

a.- Reporte post-operativo de cementaciones (compaas de servicio oSERAP).

b.- Profundidades de brotes y prdida de fluidos y densidades equivalentes de

circulacin ( ec ) durante la perforacin y cementacin.

c.- Evaluacin de cementaciones.

d.- Reporte del SIOP de operaciones previas, durante y despus de lacementacin.

Realizar un revisin de la informacin citada en los puntos 6.1.1 y 6.1.2, utilizando elformato DC-1.

FORMATO DC-1Verificacin de Informacin

Concepto Si No Observacin

Tubera

Asentamientos (MD y MV)

Dimetro Exterior

Diametro Interior

Grado

Peso

Distribucin

Columna Geolgica

Contactos

LitologaGradientes de Presin

Datos tabulados

Grfico

Fluido de Control

Densidad por etapa

Tipo

Reologas ( Vp y Yp)

Informacin adicional

Perfil de Temperatura o Gradiente

Reportes SIOP de cementaciones pozos correlacin

Reportes post operativos de Cias. Servicio

Programa direccional


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PRIMERA

6.2. Anlisis de informacin de los pozos de correlacin.

En este punto se verifican las condiciones que prevalecieron durante lacementacin de las tuberas de revestimiento de los pozos de correlacin, esteaspecto es fundamental para establecer reas de oportunidad que nos permitanmejorar el diseo de las operaciones o replantear aspectos que deben serconsiderados para la cementacin del pozo en diseo.

El anlisis de las cementaciones de los pozos de correlacin nos permite verificarlas condiciones durante la introduccin de la tubera, temperatura,acondicionamiento del agujero, presin y gasto de bombeo, propiedadesreolgicas de los fluidos, circulacin durante la operacin, resultados postoperativos entre otros.

Con objeto de facilitar el manejo y anlisis de la informacin se emplea el formatoDC-2.

El anlisis debe realizarse para cada etapa de los pozos de correlacin, en casode que se haya presentado algn problema relevante (implica desviaciones entiempo y costo), deber documentarse la causa del mismo y aplicar las leccionesaprendidas para descartar cualquier posibilidad de que se repita el problema.


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PRIMERA

03 de Marzo de 2004

Cementacin de Tubera de Revestimiento de 13 7/8 @ 1,540 mts

Pozo: Formato DC-2

Fluidos Empleados

LODO : Tipo

Densidad: 1.68 gr/cm3

Vp: 27 cp

Yp: 21 lb/100 ft2

LAVADOR : Nombre

Volumen 60 bls

Densidad 1.03 gr/cm3

Gasto 5 bpm

Presin 150 psi

ESPACIADOR : Nombr e

Volumen 60 bls


Vp: 27 cp

Yp: 21 lb/100 ft2

Gasto 4 bpm

Presin 150 psi

CEMENTO : Tipo

Volumen 202.6 bls


Vp: 160.5 cp

Yp: 22 lb/100 ft2

Gasto 4 bpm

Presin 225 psi

CEMENTO : Tipo

Volumen 94.8 bls


Vp: 181.5 cp

Yp: 23.6 lb/100 ft2

Gasto 4 bpm

Presin 285 psi

DESPLAZAMIENTO : Tipo

Volumen 730 bls


Gasto 10 bpm

Presin 200 psi

Observaciones

Durante la operacin: Se observ circulacin normal.

Acoplamiento de tapones: 450 psi

Presion final : 1000 psi

Equipo de flotacin : Ok

Pruebas posteriores: Zapata con 1000 psi

Registro de cementaciones: CBL Adherencia 85%

Durante la introduccin de la tubera: Quedo atrapada a 1540 m, optando por cementar esta tubera calculando un volumen

FORMATO DC-2


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PRIMERA

6.3. Clculos

6.3.1. Clculo del volumen de lechada.

Se determina a partir de los dimetros programados en el pozo,considerando la cima de cemento programada y el volumen de cementoentre zapata y cople ms un 15 a 25 % de exceso en el agujero descubiertodependiendo de las caractersticas de la formacin (porosidad ypermeabilidad), posibilidad de que se presenten zonas deslavadas y de lascaractersticas de la lechada a utilizar. Las principales ecuaciones paradeterminar el volumen de cemento son:

Volumen del espacio anular ( eaV ) agujero descubierto:

DdedV tragea *)(*00319.022 = (6.3.1)

Donde agd y trde son los dimetros del agujero y exterior de la TR a

cementar, respectivamente y D es la longitud por cubrir con cemento.

Volumen del espacio anular ( exeaV _ ) agujero descubierto con exceso:

ExcesoDdedV tragexea **)(*00319.022

_ = (6.3.2)

Volumen del espacio anular ( TReaV ) TR anterior:

DdediV trTRaTRea *)(*00319.022 = (6.3.3)

Donde TRadi y trde son los dimetros de la TR anterior y exterior de la TR a

cementar, respectivamente y D es la longitud por cubrir con cemento.


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PRIMERA

Volumen entre cople y zapata ( zcV / ):

hdiV trzc **00319.02

/ = (6.3.4)

Donde trdi es el dimetro interno de la TR y h es la distancia ente el cople y

la zapata.

Volumen de lechada (lechV ) sin exceso:

zcTRaeaealech VVVV /++= (6.3.5)

Volumen de lechada con exceso:

zcTRaeaexealech VVVV /_ ++= (6.3.6)

Cantidad de sacos de cemento:

sacoporoRendimient

LechadadeVolumenSaco

__= (6.3.7)

Agua requerida para la mezcla:

_saconto_porRequerimie*sSacoAgua = (6.3.8)

6.3.2. Clculo del volumen para el desplazamiento.

El volumen de desplazamiento (dV ) es igual a la suma de los volmenes de

cada seccin de tuberas de trabajo (en caso de liner) y/o de revestimientodesde la superficie hasta el cople de retencin.

)(**00319.0 2 hDdiV trd = (6.3.9)


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PRIMERA

6.3.3. Clculo de baches lavador y espaciador.

En lodos base agua es recomendable usar como bache lavador agua dulce;la cual es un fluido Newtoniano que alcanza un rgimen de flujo turbulentodurante el desplazamiento a gastos bajos. El bache espaciador se comportacomnmente como fluido no-Newtoniano. La densidad de este frenteespaciador debe estar entre la densidad del lodo y la del cemento. Si elgradiente de fractura de la formacin lo permite, se recomienda que ladensidad del fluido espaciador sea 0.06 gr/cm3 mayor a la del lodo5.

Es recomendable una longitud de los baches de 150 m en el espacio anularentre la TR y el agujero a menos que existan problemas de induccin y/oprdida de fluido en pozo. El volumen de los baches lavador y espaciador( bV ), de acuerdo con el criterio de eficiencia de desplazamiento, sedetermina de la siguiente forma6:

( )btragb LdedxV **10067.5

224 = (6.3.10)

Donde bL es la longitud del bache, se recomiendan al menos 150 m.

Otro criterio para determinar el volumen del bache es el tiempo de contactoque debe ser de al menos 10 minutos y se estima con la siguiente frmula.

eab QV *10= (6.3.11)

Donde eaQ , es el gasto de flujo en el espacio anular.

Estos dos volmenes proporcionan los lmites mnimo y mximo de baches aemplear. La decisin final del volumen de cada bache deber tomar encuenta que la ( ec ) sea mayor a la correspondiente presin de poro de la

formacin y menor que la presin de fractura a travs del agujero.


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PRIMERA

Las mismas ecuaciones aplican para los clculos de cementacin de tuberas derevestimiento cortas (Liners), calculando los volmenes de lechada y

desplazamiento de acuerdo a la geometra del pozo, considerando entre otrascosas:

El volumen de lechada debe considerar un volumen de cemento adicionalal necesario para cubrir el espacio anular, se calcular un volumen quecubra 100 metros arriba de la boca del liner.

El desplazamiento debe calcularse considerando el dimetro interior de latubera de perforacin con la que se bajar y activar el colgador de latubera de revestimiento corta. Para la ejecucin de la operacin esimportante considerar que en las conexiones de la TP se reduce eldimetro y por lo tanto el volumen de desplazamiento.

6.4. Simulacin de la cementacin.La simulacin hidrulica de una cementacin es fundamental en el diseoadecuado de una cementacin, generalmente se realiza con un simulador en elque las consideraciones principales son:

Gradientes de presin de poro y fractura.

Geometra y programa direccional del pozo.

Densidad y caractersticas reolgicas de los fluidos con los que serealizar la perforacin (se incluyen tambin las del fluido con las quese tiene lleno el pozo).

Volmenes de los fluidos (Lechadas, baches y desplazamiento).

Gastos de bombeo.

Accesorios especiales que reduzcan el rea de flujo.

La secuencia bsica para realizar una simulacin consiste fundamentalmente en:


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PRIMERA

Entrada de Datos DEFINIR

Datos Administrativos / Informacin del Pozo

Tipo de trabajo y tipo de pozo

Geometra del pozo (Registro calibracin, direccionales, TR's)Condiciones del pozo (presin de poro y fractura; descripcin de formacin)

Diseo de fluidos DEFINIR

Tipo de fluido (Lodo, espaciador, lavador qumico y lechadas)

Propiedades de los fluidos (densidad, reologa, composicin/diseo, datos API)

Datos de productos

Secuencia de Bombeo DEFINIR

Posicion de fluidos al final del trabajo

Volmenes de la geometra del pozo.

Verificar el levantamiento de la TR ( En condiciones estticas).

Diseo de colocacin OPTIMIZAR

Regimen de flujo (Laminar efectivo turbulento)

Elegir un gasto anular aceptable.Cdula de bombeo

Verificar efecto de cada libre. Ajustar bombeo para minimizar dicho efecto

Verificar la seguridad y el control del pozo.

Simulador de temperatura.

Generar Reportes

Cuando se realiza la simulacin los factores que se tratan de optimizar son:

6.4.1. Rgimen de Flujo

El rgimen de flujo que ha mostrado mayor eficiencia en el desplazamiento dellodo en el espacio anular es el turbulento, pero por lo general la lechada no lo

alcanza debido a su reologa, se comporta como fluido no Newtonianoresultando las cadas de presin por friccin altas. De no ser posiblealcanzarlo es recomendable hacerlo al mayor gasto posible, cuidando norebasar la presin de fractura.

El rgimen de flujo turbulento es ms fcil alcanzarlo con los baches debido aque estos fluidos tienen un comportamiento newtoniano, en el anexo A sepresentan los algoritmos para alcanzar el flujo turbulento y para el clculo dela hidrulica considerando los modelos reolgicos de fluidos Newtonianos, Leyde Potencias y Plstico de Bingham.


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PRIMERA

6.4.2. Presin diferencial durante el desplazamiento.

Otro aspecto importante es cuantificar la presin superficial (sP

) bajocondiciones dinmicas. Esta diferencial de presin es dada por la siguienteexpresin2:

ftrfatras PPPPP ++= (6.4.1)

Donde aP y trP son presiones hidrostticas en el espacio anular y dentro de

las tuberas respectivamente, mientras que faP

y ftrP

son prdidas de presinpor friccin fuera y dentro del TR, mismas que se obtienen de acuerdo a loestablecido en el anexo A.

6.4.3. Densidad equivalente de circulacin ( ec ):

Es necesario conocer la ec en los puntos crticos a lo largo del agujerodescubierto y compararla con las presiones de poro y fractura para evitarinducciones y/o prdidas de fluido que en ambos casos afectan la efectividad

de la cementacin. La ec se obtiene de la siguiente manera:

)(*7045.0D

PP faaec

+= (6.4.2)

La Figura siguiente ilustra la curva de comportamiento tpico de la ec en elfondo del pozo acotada por la presin de poro y de fractura, dicha curva fueobtenida mediante una sucesin de puntos calculados en todo el proceso dela cementacin desde el bombeo de los baches hasta el desplazamiento de lalechada con el empleo de la ecuacin (6.4.2) y a diferentes intervalos detiempo.

Debido a la gran cantidad de clculos que se requieren, prcticamente esimposible hacerlo sin el auxilio de un software; por lo que existe en el mercadosoftware especializado que proporciona esta grfica que es bastante til paradisear la cementacin.


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PRIMERA

Figura 1. Densidad de circulacin equivalente en el fondo del pozo.

6.4.4. Tiempo Operativo (Cedula de bombeo).El tiempo operativo es el tiempo requerido para colocar todos los fluidos a laprofundidad de diseo, se establece a travs de la cdula de bombeo queconsiste en especificar para cada fluido el gasto con el que se bombear alpozo, as como las suspensiones si son requeridas para soltar los tapones.

El tiempo de bombeo de cada fluido se define por la siguiente ecuacin:

Efepmq

VT

fluido

**

*9.158= (6.4.3)

Donde el gasto esta establecido para:

a) Bomba duplex:

( ) vvC Lddq *2*02575.0 22 = (6.4.4)

b) Bomba triplex:

( ) vC Ldq **03862.0 2= (6.4.5)

1.45

1.50

1.55

1.60

1.65

1.70

1.75

1.80

0 20 40 60 80 100

tiempo [min]

ECD[gr/cm3]

Lechada entrando al

espacio anular

Presin de fractura

Presin de poro

Baches llegando ala zapata

Ventanaoperacional


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PRIMERA

6.4.4.1. Tiempo de desplazamiento

El tiempo de desplazamiento corresponde al tiempo necesario parabombear el fluido con el que se desplazan los bache(s) y lechada(s) en elpozo, es el tiempo requerido para que el tapn superior o dedesplazamiento se aloje en el cople de retencin, el clculo de este tiempoconsidera el volumen de desplazamiento, el gasto de bombeo y laeficiencia de la bomba con la que se efectuar la operacin, se determinautilizando la ecuacin 6.4.3.

6.4.5. Mxima presin diferencial.

Es la presin generada por la diferencia de densidades del fluido de control yel cemento desde el cople de retencin/diferencial hasta la cima de la columna

de cemento en el EA.

( ) ( )hDP lodoc = **422.1max (6.4.6)

La simulacin debe considerar adems: Accesorios de TR adicionales comocolgadores as como condiciones operativas que afecten el gasto de bombeo(obtenidas de pozos de correlacin) y el programa de reduccin de gastodurante el bombeo de los fluidos, especialmente del desplazamiento, ya queeste generalmente se reduce para observar acoplamiento de tapones ypresin final.

6.5. Recomendaciones bsicas.

Se debe emplear el Software DSP ONE para el anlisis de centralizacin, debidoa que la adherencia del cemento se mejora utilizando centradores, lacentralizacin debe ser optimizada para mejorar las condiciones de flujo en elespacio anular. Es necesario que se instalen centradores en la TR a cementar,esto con objeto de evitar la canalizacin de lodo y mejorar la efectividad de lacementacin; sobre todo en pozos direccionales.


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PRIMERA

En la colocacin de centradores deben considerarse las zonas susceptibles apegaduras por presin diferencial (zonas permeables) y severidades del agujero

importantes (patas de perro) o irregularidades (ojos de llave).La experiencia prctica ha mostrado que valores entre el 75 y 90% decentralizacin son adecuados inclusive en pozos horizontales

Las lechadas de cemento son diseadas para alcanzar un aislamiento efectivo enlas zonas de inters, manteniendo la seguridad del pozo durante y despus de sucolocacin y deben tener propiedades que soporten y protejan la tubera derevestimiento. El diseo se basa en muchas consideraciones para cada casoespecfico, entre otras estn:

Propiedades de la lechada (densidad, tiempo bombeable, reologa, prdidade fluido, etc)

Propiedades del cemento fraguado (desarrollo de esfuerzo compresivo,permeabilidad, adherencia, etc).

La hidrulica del cemento cuando bombeado para colocarlo en el pozo(limites de presin de poro y fractura, densidad del lodo y cemento, uso debaches y cadas de presin por friccin).

Consideraciones econmicas (rendimiento, aditivos, equipo, etc.).

Disponibilidad de cemento y aditivos (molienda, lotes, procedencia, etc.).

Normalmente existen muchas opciones de lechada para el diseo, debeseleccionarse la ms econmica, existen casos en los que las opciones para laseleccin de la lechada est limitada, tal es el caso de zonas con sal, problemasde migracin de gas, pozos HPHT, pozos altamente desviados, pozos en aguasprofundas y en zonas de prdida severa de circulacin.

La primera consideracin en el diseo de la lechada es su densidad, stagobierna la mayora de las propiedades de cemento (rendimiento de la lechada yrequerimiento de materiales), est en funcin de los lmites de presin de poro y


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PRIMERA

fractura del pozo as como de la columna que cubrir. Existe un rango amplio dedensidades que pueden ser alcanzadas usando aditivos extendedores y de peso.

Se consideran generalmente dos lechadas para la cementacin de lastuberas de revestimiento:

1. Lechada de Amarre, esta se coloca en el fondo del pozo alrededor de latubera y cubre generalmente de 200 a 300 metros Estas lechadastienen propiedades mecnicas superiores para sellar zonasproblemticas dando soporte a la tubera de revestimiento y desarrollanesfuerzo compresivo alto para poder continuar con la perforacin ( >500 psi).

2. Lechada de relleno o baja densidad, normalmente cubre y sella otraszonas arriba de la cima de la lechada de amarre, soportando y

protegiendo la tubera manteniendo el control hidrosttico del pozo. Losrequerimientos mecnicos no son tan exigentes y esto permite que seincremente el rendimiento reduciendo costos.

La densidad de diseo de la(s) lechada(s) debe mantenerse durante la ejecucinde los trabajos para asegurar las propiedades de las mismas, ya que variacionesen la densidad afectan otras propiedades, incluso reducen el tiempo bombeable.

El tiempo bombeable de las lechadas se calcula a partir del momento en que seinicia su mezcla y hasta que estn colocadas en el pozo, es decir cuando se usan

dos lechadas la primera lechada debe considerar el tiempo de bombeo de lamisma mas el tiempo de bombeo de la siguiente lechada y el desplazamiento,mientras que la de amarre nicamente considera el tiempo bombeable de lalechada y el tiempo de desplazamiento, adicional al tiempo calculado existen doscriterios de seguridad a considerar:

1. Adicionar 120 min al tiempo calculado

2. Adicionar 50% al tiempo calculado

Se selecciona el criterio que nos brinde mayor seguridad.


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DE POZOS


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PAG: 23 DE: 60

PRIMERA

7. DIAGRMA DE FLUJO


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DE POZOS


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PRIMERA

Recopilar y validar la informacin

Anl is is de pozos cor relacin

Simulacin hidrulica

Remocin de lodo

Diseo de lechada

Elaboracin de Reportes

B

C

D

Inicio

A

Fin del proceso

Clculos de volmenes (Lechada,desplazamiento y baches)

Centralizacin y seleccin de accesorios

Formato DC-01

Formato DC-02


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DE POZOS


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PRIMERA

Definir cdula preliminar

Simulacin

P. de fondo> P. de fractura

P.fondo> P. de poro

Ajustar Cdula de bombeo(Subir densidad, bajar vol. defluidos ligeros)

Ajustar Cdula de bombeo(Bajar gasto, densidades, vol. de fluidos pesados

A

SI

No

No

SI

Verificar si haycada libre

Ajustar Cdula de bombeo(Modificar gasto)

B

NoSi(**)

(**) Nota: en caso de tener cada libre, si no es posib le eliminarla,tratar de minimizarla y continuar con el proceso (punto B)


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DE POZOS


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PRIMERA

C

Es posible rgimenturbulento

para la remocin

SI NO

D

SINO

Modificar Cdula(Volmenes)

Simulacin

C

SINO

Modificar Cdula(Volmenes, reologa)

Simulacin

Ajustar Cdula parargimen laminar

(volmenes, reologa)

Cumplecon

criterios

Cumplecon criterio

10 minutos de contacto

Anexo B:Diferencia de densidadesDiferencia de reologasQ mximoQ mnimo

D

E

E


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PAG: 27 DE: 60

PRIMERA

8.ANEXOSAnexo A

Fluidos Newtonianos

Son aquellos que el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la velocidad decorte y se representa con la siguiente ecuacin:

*= (A.1)

Donde ( ),es la constante de proporcionalidad conocida como viscosidad del fluido yes obtenida a partir de la siguiente ecuacin

300= (A.2)

El gasto mnimo crtico para obtener flujo turbulento se obtiene con las ecuaciones(42.11 y 42.12 ).

a.- Se calcula la velocidad anular entre el agujero y el dimetro exterior de TRsuponiendo un nmero de Reynolds mnimo de 2100 de la forma siguiente:

)(**7.6318

*Re

trag ded

Nv

=

(A.3)

b.- Se calcula el gasto mnimo para obtener flujo turbulento como a continuacin:

)(**448.2 22min trag dedvq = (A.4)

Una vez determinado el gasto critico o el gasto mximo posible, las cadas depresin son determinadas mediante el siguiente algoritmo para flujo por TR yespacio anular respectivamente.


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DE POZOS


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AGOSTO/2005 REVISIN:

ELABOR:Grupo de


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PRIMERA

tr

i

di

qv

2

min*51.24= (A.5)

)(

*51.2422

min

trag

eaded

qv

= (A.6)

***968.128Re

itr vdiN = (A.7)

**)(*968.128

Re

eatrag vded

N

=

(A.8)

Si el nmero de Reynolds es menor que 2100, entonces se tiene flujo laminar y elfactor de friccin se determina con la siguiente ecuacin.

Re

64

Nf = (A.9)

Si el nmero de Reynolds esta entre 2100 y 3100 el flujo es de transicin y el factorde friccin es el siguiente:

( ) 3192.0Re5675.0+= Nf (A.10)

Si el nmero de Reynolds es mayor que 3100 se trata de flujo turbulento y el factorde friccin se determina con el diagrama de Moody; previamente se calcula elcoeficiente de rugosidad relativa ( RR ), para interior de TR y espacio anularrespectivamente con las siguientes ecuaciones:

tr

rdi

= (A.11)


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DE POZOS


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PAG: 29 DE: 60

PRIMERA

donde para tuberas tiene un valor de 0.00065 pg

trag

rded

= (A.12)

Posteriormente en la grfica se selecciona el valor de nmero de Reynolds calculadoy se entra a la curva de rugosidad relativa y posteriormente al eje de las ordenadasdonde se lee el valor de f correspondiente.

Las cadas de presin por friccin en TR y espacio anular para los fluidos lavadores yespaciadores se determinan con las siguientes ecuaciones para cada fluido y paracada seccin geomtrica.

tr

i

fdi

fvLP

25 **10*51736.0 = (A.13)

)(

**10*51736.025

trag

ea

fded

fvLP

=

(A.14)


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PAG: 30 DE: 60

PRIMERA

300 =

)(*7.6318

*Re

tragded

Nv

=

)(**44 8.222

min tragdedvq =

)(

*51.2422

min

trag

eaded

qv

=

itrvdi

N96 8.12 8

Re =

eatrag vdedN

)(96 8.12 8Re

=

Re

64

Nf =

31002100 Re N

2100Re


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PAG: 31 DE: 60

PRIMERA

Fluido Ley de Potencias

Generalmente se acepta que el modelo reolgico que mejor describe elcomportamiento de las lechadas de cemento es el de Ley de potencias.

En el caso de un fluido Ley de Potencias para determinar el nmero de Reynolds

=

300

600log32.3

n (A.15)

nK

1020

600= (A.16)

5.2log += nA (A.17)

7

log4.1 nB

= (A.18)

nN c *13703470Re = (A.19)

Si el flujo es por dentro de TR

( ) ( )n

n

n

tr

n

i

R

n

nK

divN

+=

4

138*

**0254.0**00508.*84.2087

1

*2

(A.20)

Si el nmero de Reynolds es mayor que el crtico, entonces se tiene flujo turbulento ylas prdidas de presin por friccin se calculan con la siguiente ecuacin:


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PAG: 32 DE: 60

PRIMERA

B

i

n

tr

i

tr

if

v

n

n

di

vK

di

LvAP

+

=

2

27

*

13*4.0*3198.2

****10*144.4

(A.21)

Si el flujo es laminar:n

tr

tr

i

fdi

n

n

di

vLK

P

+

=

13*4.0*10*6887.7 4

(A.22)

Si el flujo es por espacio anular, entonces:

( ) ( )( )n

n

ntrag

nea

R

n

nK

dedvN

+=

3

12*12*

**0254.*00508.*72.1704

1

2 (A.23)

Si el nmero de Reynolds es mayor que el critico, entonces el flujo es turbulento y lascadas de presin por friccin se calculan con la siguiente ecuacin:

( )( )

+

=

2

27

*

12*8.0**8945.1

***10*0755.5

ea

n

trag

ea

trag

ea

fv

n

n

ded

vK

ded

LvAP

(A.24)

En caso de flujo laminar se tiene:

( )( )

B

trag

trag

ea

fded

n

n

ded

vLK

P

+

=

12*8.0**10*6887.7 4

(A.25)


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PRIMERA

FLUJOPOR TR

nNc *13703470Re =

( ) ( )n

n

n

tr

n

iRr

n

nK

divN

+=

4

138*

*0254.00508.84.2087

1

*2

n

tr

tr

i

fdi

n

n

di

vKL

P

+

=

13*4.010*6887.7

4

( )( )

+

=

2

27128.0*8945.1

***10*0755.5

ea

n

trag

ea

trag

eaf

v

nn

dedvK

ded

LvAP

B

i

n

tr

i

tr

if

v

n

n

di

vK

di

LvAP

+

=

2

27

134.0*3198.2

***10*144.4

( )( )

B

trag

trag

ea

fded

n

n

ded

vKL

P

+

=

12*8.010*6887.7 4

RcNN >Re

RcRrNN >

NO

=

300

600log32.3

n

nK

1020600=

5.2log += nA

7

log4.1 nB

=

( ) ( )( )n

n

n

trag

n

ea

Rr

n

nK

dedvN

+

=

3

1212*

*0254.00508.72.1704

1

2

SI

SINO

SI

NO


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PRIMERA

Fluido Plstico B ingham

Determinacin de la viscosidad plstica

300600 =p (A.26)

po = 1300 (A.27)

)(

*51.2422

min

trag ded

qv

= (A.28)

En las ecuaciones siguientes, si el flujo es por dentro de la TR, entonces trdid= yivv = ; por el contrario si es por espacio anular, entonces trag dedd = y eavv = :

Pv

doe

+=

**94.398 (A.29)

***968.128Re

vdN = (A.30)

Si el nmero de Reynolds es menor que 2100 entonces el flujo es laminar

d

L

d

vLP o

p

f*225

**23066.0

*1500

***10*8443.32

3

+=

(A.31)

p

e

Rm

NN

*Re= (A.32)

Si 31002100 RmN , entonces el flujo puede ser de transicin o turbulento


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PRIMERA

Si 3100RmN , entonces el flujo es turbulento y se determina r

dr

= (A.33)

Donde para tuberas tiene un valor de 0.00065 pg

Si el flujo es turbulento entonces, se determina el factor f con el diagrama de Moody

Si el flujo es de transicin; es decir 31002100 RmN

El factor f se determina con la siguiente ecuacin

3192.0*5675.0

= RmNf (A.34)

Las cadas de presin por friccin se calculan con la siguiente ecuacin

d

LvfPf

****10*51736.0 25 = (A.35)


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PRIMERA

MODELO PLASTICO DEBINGHAM300600 =p

po = 1300

)(

*51.2422

min

trag ded

qv

=

FLUJO POR TR

***968.128Re

vdN =

Pv

doe

+=

**94.398

2100Re


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PRIMERA

Anexo B

Remocin de LodoUno de los aspectos ms importantes en el diseo de una cementacin consisteen considerar una adecuada remocin de lodo para que la eficiencia dedesplazamiento sea optimizada.

La eficiencia de desplazamiento es la relacin entre el rea cementada y elespacio anular.

Para asegurar que exista una remocin adecuada de lodo se debe verificar quelos baches al pasar por el espacio anular estn en rgimen turbulento, paraalcanzar este rgimen se debe tener en el espacio anular un gasto critico quedepende de la reologa del fluido, centralizacin de la tubera y del gradiente de

fractura, ya que debemos vigilar que no se rebase. Este rgimen es difcil dealcanzar por lo que si a travs del simulador se observa que se requieren gastomuy elevado o no es posible alcanzarlo sin inducir prdidas de circulacin o bienexisten limitaciones del equipo de bombeo o tubera de lnea, en este casodeberemos optimizar a rgimen laminar, para que se remueva el lodo en formaefectiva en este rgimen, se deben considerar los siguientes criterios:

1.- Diferencia de densidades

En este caso la densidad del fluido desplazante debe ser mayor que la delfluido que desplaza, es decir la densidad del bache espaciador debe ser 10%mayor que la densidad del lodo en el pozo y la densidad del cemento debe

ser 10% mayor que la del bache espaciador.2.- Gasto mnimo

Se refiere al gasto mnimo que debe alcanzarse para asegurar que ladiferencia de presiones sea mnima, asegurando que todo el lodo este enmovimiento en el espacio anular. Esta en funcin de la reologa y lacentralizacin, para conocer el gasto mnimo es necesario contar con unsimulador que facilite su clculo.


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PRIMERA

3.- Diferencia de reologas

Para asegurar que la presin por friccin del fluido desplazante sea mayor quela del fluido desplazado, el fluido desplazante debe tener reologas mayores.

Se considera que el punto de cedencia del fluido que desplaza debe ser 20%mayor que el del fluido que desplaza.

Este criterio promueve una interfase plana y con muchas menos posibilidadesde nter digitacin viscosa.

4.- Gasto mximo

La velocidades deben ser iguales alrededor de la TR, por lo que se estableceun gasto mximo para que se cumpla este criterio, depende de lacentralizacin y de la diferencia de densidades. Este criterio impone un gasto

mnimo anular, se requiere de un simulador para determinar este gasto.Otro aspecto que debe vigilarse consiste en la compatibilidad de fluidos, lasconsecuencias de que no se cumpla este aspecto podran ser: reaccionesinterfaciales indeseadas, alta reologa, viscosidades muy altas, gelificacin muyalta, cambios en las propiedades de la lechada del cemento, alteracin del tiempobombeable, incremento en la prdida de fluido, reduccin en el esfuerzocompresivo y reduccin de la adherencia del cemento. Esto se pude prevenirmediante ensayos de compatibilidad y cuidar los gastos y reologas.


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PRIMERA

Anexo C

Resumen de aditivos

Resumen de aditivos de cemento

Tipo aditivo Beneficio Principal Posible efecto secundario

ExtendedorBaja la densidad de la lechada.Rendimiento ms alto de la lechada

Altera la viscosidad de la lechada. Prolonga el Tiempobombeable. Baja los esfuerzos compresivos inicial yfinal

Agente densificante Densidades de la lechada ms altasAumenta la reologa del lodo. Baja el esfuerzocompresivo final. Sedimentacin.

AceleradorAcorta el tiempo bombeable.Esfuerzo compresivo inicial ms alto.

Altera la viscosidad de la lechada. Interfiere con laspropiedades de control de filtrado y con losdispersantes

Retardador Prolonga el tiempo bombeable

Altera la viscosidad de la lechada. Baja el esfuerzo

compresivo inicial. Aumenta el esfuerzo compresivofinal

Controlador de filtradoReduce la deshidratacin de lalechada

Altera el tiempo bombeable y la viscosidad. Altera losesfuerzos compresivos iniciales y finales.

Dipersante Baja la viscosidad de la lechadaAumenta el tiempo bombeable. Altera los esfuerzoscompresivos iniciales y finales. Ayuda en el control defluido. Puede ocasionar agua libre y sedimentacin.

Material de prdida decirculacin

Previene la prdida de lechada en laformacin.

Aumenta la viscosidad de la lechada. Baja los esfuerzoscompresivos inicial y final

Cloruro de SodioMejora la adherencia en zona enzonas de sal.

Acorta tiempo bombeable (18% por peso de agua).Baja la viscosidad de la lechada y aumenta el esfuerzocompresivo inicial

Arena/Harina Slica

Previene la retrogresin del cemento

a temperaturas mayores de 230F(110C)

Mayor rendimiento, altera el tiempo bombeable yaumenta la viscosidad de la lechada

Agente antisedimentantePreviene la sedimentacin y el agualibre

Aumenta el tiempo bombeable y la viscosidad

Agente antiespumanteReduce el aire entrampado en elmezclado de la lechada.

LatexControl de la migracin de gas.Mejora la adherencia. Reduce ladeshidratacin de la lechada.

Altera el tiempo bombeable y la reologa

YesoMejora la adherencia. Desarrollorpido del esfuerzo compresivo

Altera el tiempo bombeable.


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PRIMERA

Anexo D

Seleccin de Accesorios para Cementaciones Primarias

El diseo de una cementacin primaria implica la seleccin de los accesoriosprincipales que formarn parte de la tubera a cementar. Los accesorios quedeben considerarse son zapatas, coples y tapones.

Existen tres tipos de zapatas que pueden ser usadas: zapata gua, flotadora o deauto llenado y diferencial.

Zapatas GuasTiene la funcin de asegurar que la tubera de revestimiento sea introducida deforma sencilla al agujero evitando que se atasque en zonas lavadas o pozos

desviados, tiene una nariz redondeada que gua a la tubera a travs deresistencias

Zapatas flotadoras o de autollenadoEstos equipos tienen la ventaja de ser zapatas guas y adicionalmente cuentancon una vlvula que impide el regreso de fluidos al interior. Como desventajaeste tipo de accesorios incrementa el tiempo de introduccin de la tubera ya quese tiene que parar para llenar. Mediante el uso de zapatas con orifico de llenadoel tiempo de introduccin se puede reducir y una vez que se alcanz laprofundidad total se activa la vlvula de flotacin mediante el lanzamiento de unaesfera de metal.

Los equipos de auto llenado deben ser introducidos para que funcione ya seacomo una vlvula check direccionada o como vlvula de flotacin. La conversinse realiza una vez que se la tubera alcanza la profundidad.

El equipo de auto llenado se recomienda cuando la carga al gancho es unapreocupacin o cuando las condiciones del agujero pueden deteriorarse y serequiera de circulacin en inversa o de introducir la tubera rpido.

Zapatas diferenciales.


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PRIMERA

Estos combinan los beneficios de los equipos de flotacin y auto llenado. Estndiseados para llenarse automticamente y regular el nivel de fluido en el interior

de la tubera. Este tipo de equipos es usado cuando las tuberas son muy largaspara reducir el efecto de presin de surgencia y la posibilidad de dao a laformacin, tambin ahorran tiempo de introduccin y reduce la posibilidad depegaduras.

CoplesLos coples forman otro grupo de accesorios. Se utilizan principalmente paraproporcionar un asiento para los tapones, se colocan uno o dos tramos arriba dela zapata para proporcionar un espacio suficiente en la tubera para que quedeatrapado cemento contaminado con lodo que puede acumularse debido a laaccin de barrido del tapn de cementacin superior. Esto evita que el cementocontaminado sea colocado en el espacio anular para obtener una buenaadherencia del cemento. Cuando el tapn de cementacin superior esta colocadoen el cople de flotacin; este corta la circulacin de fluido y evita el sobredesplazamiento del cemento.

Los tapones al igual que las zapatas pueden ser tipo gua, flotador o de autollenado y diferenciales.

Se han desarrollado materiales para la fabricacin de zapatas y coples quepermiten su perforacin con barrenas tipo PDC, en caso de tener programadapara la siguiente etapa este tipo de barrenas, se recomienda su uso ya que estoeliminara un viaje con barrena tricnica para su molienda.

TaponesLos tapones de cemento son barreras semirgidas usadas para separar elcemento del fluido de perforacin y/o baches, limpian la tubera e indican cuandoel desplazamiento ha terminado. Existen dos tipos el superior (slido) y el inferior(diafragma), estn construidos de elastmeros moldeados sobre ncleos dealuminio o plstico.

Aunque son similares en su apariencia, los tapones superiores e inferioresdifieren considerablemente en su diseo interno y operacin.

El tapn de fondo o de diafragma entra en la tubera de revestimiento delantede la lechada de cemento, sus escobillas de goma barren el lodo y slidos de la


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PRIMERA

pared de la tubera de revestimiento mantenindolos siempre delante del tapn.Se recomienda usar el tapn de fondo en la mayora de las cementaciones

primarias excepto cuando se utilizan materiales de prdida de circulacin juntocon el cemento.

Cuando el tapn de fondo llega al cople de flotacin, la presin diferencial entre elinterior de la tubera de revestimiento y el espacio anular rompe el diafragma quehay en la parte superior del tapn. Esto permite que la lechada, circule haciaafuera de la zapata y hacia arriba del espacio anular.

El tapn superioro slido se bombea antes del fluido de desplazamiento, luegode haber bombeado toda la lechada. Evita que el fluido de desplazamiento formecanalizaciones a travs de la lechada, que es ms viscosa. Al llegar a la partesuperior del tapn de fondo (bombeado anteriormente) se forma un sello. La

presin aumenta, lo que indica que la operacin est terminada, cuando se utilizanicamente este tapn sin haber empleado el tapn de fondo las escobillas deltapn superior pueden barrer lodo hacia delante contaminando la lechada.


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PRIMERA

Anexo E

Ejemplo :

1. RECOPILAR Y VALIDAR INFORMACINVerificacin usando el formato DC-01

POZO: RN 25 H

Concepto Si No Observacin

Tubera

Asentamientos (MD y MV)

Dimetro Exterior

Dimetro Interior

Grado

Peso

Distribucin

Columna Geolgica

Contactos

Litologa

Gradientes de Presin

Datos tabulados

Grfico

Fluido de Control

Densidad por etapa

Tipo Fluido

Reologas (Vp y Yp)

Informacin adicional

Perfil de Temperatura o Gradiente

Reportes SIOP de cementaciones pozos correlacin RN 14

Reportes post operativos de compaa de servicio

Programa direccional


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PRIMERA

a. Informacin general del pozo y tuberas

Dimetro del Agujero : 8.5 pgProfundidad Total : 1850 mtsUltima TR Cementada a : 1425 mtsDimetro Exterior Ultima TR : 9 5/8 pgDimetro Interior Ultima TR : 8.921 pgPeso de Ultima TR : 36 lb/pieTR a cementar a : 1850 mtsDimetro Exterior TR a cementar : 7 pgDimetro Interior TR a cementar : 6.276 pgPeso de TR a cementar : 26 lb/pieProfundidad del cople : 1826 mtsCima requerida cemento : 1225 mtsLongitud requerida de cemento de amarre : 300 mtsExceso a considerar : 15 %

b. Trayector ia del pozo Pozo horizontal, la seccin de asentamiento de esta TR es de construccin.

MD Inc Azi TVD DL

0.00 0.00 215.37 0.00 0.0

1425.00 0.00 215.37 1425.00 0.0

1630.00 18.00 215.37 1626.64 2.7

1840.60 60.80 215.37 1785.62 6.2

1850.00 60.80 215.37 1790.21 0.0

1860.60 60.80 215.37 1795.38 0.0

1979.60 84.50 215.37 1830.62 6.1

2014.60 84.50 215.37 1833.97 0.0

2097.10 90.00 215.37 1837.93 2.0

2391.00 90.00 215.37 1837.93 0.0


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PRIMERA

c. Gradientes de presin en agujero descubierto Profundidad : 1791 mv Gradiente de Presin de poro: 1.22 gr/cm3 Gradiente de Presin de fractura 1.74 gr/cm3

d. Fluido de perforacinTipo de fluido: Lodo de emulsin inversaDensidad 1.35 gr/cm3 Viscosidad plstica = 26 Punto de cedencia = 16

e. Perfil de Temperatura Profundidad y temperatura: 1850 m, 102 oC

2. ANLISIS DE POZOS DE CORRELACINUsando el formato DC-02

RN 1429 de Diciembre de 2004

Cementacin de Tubera de Revestimiento de 7 @ 1823 mts

Fluidos Empleados

Lodo: Polimerico InhibidoDensidad: 1.36 gr/cm3

Vp: 15 cp

Yp: 13 lb/100 ft2

LAVADOR MUD FLUSH

Volumen 24 bls


Gasto 4 bpm

ESPACIADOR TUNED SPACER

Volumen 15 bls


Vp: cp

Yp: lb/100 ft2

Gasto 4 bpm


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PRIMERA

CEMENTO BAJA

Volumen 127 blsDensidad 1.55 gr/cm3

Vp: cp

Yp: lb/100 ft2

Gasto 4 bpm

CEMENTO AMARRE

Volumen 28 bls


Vp: cp

Yp: lb/100 ft2

Gasto 4 bpm

DESPLAZAMIENTO LODO DE EMULSION INVERSA

Volumen 226 blsDensidad 1.34 gr/cm3

Gasto 4 a 1 bpm

ObservacionesDistribucin accesorios: Zapata gua de 7" N80 BCN 26 lb/ft + 1 tramo de TR de 7" N80 BCN 26 lb/ft +cople diferencial 7" N80 BCN 26 lb/ft (triangulo), quedando zapata de 7" @ 1816.81mts y coplediferencial @ 1802.48 m

Durante la introduccin de TR se perdieron 13 m3 de lodo

Circul previo a cementar desalojando gas de fondo lectura mxima 40% densidad mnima salida 1.26gr/cc observando prdida parcial de 25 bls, en el inter bombeo 2 baches de lodo de 1.34 gr/cc con unaconcentracin de 120 kg/m3 de obturante y emparejando columnas a 1.34 gr/cc

Circul a bajo gasto con 50 epm, observando prdida parcial de 15 bls

Prob lneas de cementar a 3000 psi y efectu cementacin.

Desplazo observando acoplamiento de tapones con 1800 psi

Verific equipo de flotacin en forma satisfactoria.

La circulacin durante la operacin fue normal, contabilizando prdida parcial de 5 bls y contra flujo de1.75 bls.

Baj c/bna 6 1/8" UD-513 y ensamble de fondo de 170 a 1798 m tocando cima de tapn a 1798 m

Efectu prueba de TR 7 con 4000 psi por 10 minutos en forma satisfactoria

Rebaj accesorios a 1811m y acondiciona lodo incrementando densidad de 1.34 gr/cc a 1.65 gr/cc.

Perfor de 1823 a 1826 mts y realiz prueba de integridad a 600 psi con lodo 1.90 gr/cc x 10 min


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PRIMERA

3. CLCULOSAplicando las ecuaciones descritas en el punto 6.3

a. Volumen de lechadas.

LECHADA DE BAJA DENSIDAD

1225 Volumen en traslape (E): 3,099.41 Lts = 19.49 BlsVol. de Lechada sin exceso en agujero

(D) :1,472.60 Lts = 9.26 Bls

Volumen con Exceso (D): 1,693.49 Lts = 10.65 Bls1425 Volumen total sin exceso (E+D) : 4,572.00 Lts = 28.75 Bls

Volumen Total con exceso (E+D): 4,792.89 Lts = 30.14 BlsLECHADA DE AMARRE

Volumen de Cemento en Agujero sinexceso (C) :

3,534.23 Lts = 22.23 Bls

Volumen con exceso (C) : 4,064.37 Lts = 25.56 Bls

Volumen de Cemento en Zapata (B) : 478.99 Lts = 3.01 Bls

Volumen total sin exceso (B+C)): 4,013.22 Lts = 25.24 Bls

Volumen Total con exceso (B+C): 4,543.36 Lts = 28.57 Bls1550 DESPLAZAMIENTO

Volumen de Lodo (A) : 36,443.29 Lts = 229.20 Bls1826

1850 Vol. de lechada de Baja densi dad = 4.79 m3 = 30.14 Bls (con exceso)

Vol. de lechada de Amarre = 4.54 m3 = 28.57 Bls (con exceso)

B

C

B

D

E

A


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PRIMERA

b. Sacos de cemento y agua requerida

CEMENTO BAJA DENSIDADDensidad 1.60 gr/cm3

Requerimiento de agua 41.13 Lts/sc

Rendimiento 56.96 Lts/sc

Sacos 80.27 Sin exceso

Sacos 84.15 Con exceso

CEMENTO ALTA DENSIDAD


Requerimiento de agua 22.15 Lts/sc

Rendimiento 37.97 Lts/sc

Sacos 105.69 Sin exceso

Sacos 119.65 Con exceso

c. Baches

BACHES

Longitud en espacio anular 150 m =

Volumen de baches 1767 Lts = 11 bls

Tiempo de contacto mnimo 10 min

Gasto de bombeo 5 BPM

Volumen de baches 50 Barriles

4. CENTRALIZACIN Y SELECCIN DE ACCESORIOSConsiderando que el espacio entre el agujero y la tubera es esbelto (0.75 pg) se recomiendael uso de centradores slidos.

A continuacin se presenta la corrida en el software para determinar la cantidad ydistribucin de los mismos.

La centralizacin se realizar en la seccin de la tangente de 1325 m a 1850 m


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PRIMERA


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PRIMERA

DISTRIBUCION SOFTWARE DISTRIBUCION PROPUESTA

N Profundidad ( m )Nro.

Centradorespor Tubo

Excentricidad%

NProfundidad

( m )

Nro.Centradores

por TuboExcentricidad %

1 1845.9 1.5 85.69 1 1845.9 2 85.69

2 1837.8 1.5 85.86 2 1837.8 1 85.86

3 1829.7 1.5 86.08 3 1829.7 2 86.08

4 1821.6 1.5 86.29 4 1821.6 1 86.29

5 1813.4 1.5 86.52 5 1813.4 2 86.52

6 1805.3 1.5 86.75 6 1805.3 1 86.75

7 1797.2 1.5 86.99 7 1797.2 2 86.99

8 1789 1.5 87.24 8 1789 1 87.24

9 1778.9 1 71.12 9 1778.9 1 71.12

10 1766.7 1 73.2 10 1766.7 1 73.2

11 1754.5 1 75.35 11 1754.5 1 75.35

12 1742.3 1 77.58 12 1742.3 1 77.58

13 1730.1 1 79.87 13 1730.1 1 79.87


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PRIMERA

14 1717.9 1 82.22 14 1717.9 1 82.22

15 1703.7 0.75 71.36 15 1703.7 0 71.36

16 1671.2 0.25 81.15 16 1671.2 1 81.15

17 1638.7 0.75 70.63 17 1638.7 0 70.63

18 1618.4 0.5 82.11 18 1618.4 1 82.11

19 1597 0.667 78.75 19 1597 0 78.75

20 1579.7 0.75 77.89 20 1579.7 0 77.89

21 1563.5 0.75 72.85 21 1563.5 1 72.85

22 1549.3 1 83.81 22 1549.3 1 83.81

23 1537.1 1 82.53 23 1537.1 1 82.53

24 1524.9 1 81.26 24 1524.9 1 81.26

25 1512.7 1 80 25 1512.7 1 80

26 1500.5 1 78.74 26 1500.5 1 78.74

27 1488.3 1 77.5 27 1488.3 1 77.5

28 1476.1 1 76.27 28 1476.1 1 76.27

29 1463.9 1 75.04 29 1463.9 1 75.04

30 1451.7 1 80.37 30 1451.7 1 80.37

31 1409.1 0.167 91.67 31 1409.1 0 91.67

32 1335.9 0.167 74.93 32 1335.9 1 74.93


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PRIMERA

Derivado del alto ngulo se recomienda usar accesorios de flotacin o diferenciales,

perforables con PDC y tapones no rotatorios.

5. SIMULACIN HIDRULICA

a. Cdula de bombeo

FluidoDensidad

(gr/cm3)

Volumen

(bls)

Gasto

(bpm)VP YP

LAVADOR 1.03 60.00 4.00 2

ESPACIADOR 1.48 30.00 4.00 60 24

LECHADA BAJA 1.60 30.14 4.00 62 18

LECHADA AMARRE 1.90 28.57 4.00 105 20

DESPLAZAMIENTO 1.35 229.20 4.00 26 16

b. Simulacin con softwareUtilizando el software tcnico de acuerdo con la cdula de bombeo propuesta la simulacindemuestra que no hay problemas con la DEC.


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PRIMERA

Tampoco se observa cada libre como se observa en las siguiente grficas, no hay gananciapor cada libre y el gasto de entrada y salida es el mismo.


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PRIMERA

6. REMOCION DE LODOSe observa a travs de la simulacin que el bache lavador en el espacio anular esta en flujo

turbulento y dado que se programaron 30 bls se cumple con el criterio de que cubra mas de150 m y bombeando a un gasto de 4 bpm el tiempo de contacto recomendado para este flujopara asegurar la remocin es de 7.5 bls por lo que sera conveniente aumentar el volumen a40 bls.


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PRIMERA

7. DISEO DE LECHADADadas las caractersticas y densidades propuestas las lechadas de cemento a utilizar son

convencionales con cemento clase H con las siguientes observaciones derivadas delanlisis de la cementacin en el pozo de correlacin:

Existe presencia de gas por lo que se requerir el uso de un aditivo que controle sumigracin y vigilar que no incremente la reologa de la lechada.

La temperatura excede los 100C por lo que se requiere adicionar harina silica.

Debido a que la TR se ubicar en la tangente del pozo, deber mantenerse un controladecuado del filtrado y no debe existir agua libre.

El tiempo bombeable estimado para efectuar el trabajo es:

Tiempo (min)

FluidoDensidad(gr/cm3)

Volumen(bls)

Gasto(bpm)

Trabajo BombeableBaja

Bombeableamarre

LAVADOR 1.03 60.00 4.00 15.00ESPACIADOR 1.48 30.00 4.00 7.50

LECHADA BAJA 1.60 30.14 4.00 7.54 7.54LECHADA

AMARRE1.90 28.57 4.00 7.14 7.14 7.14

TAPON 10.00 10.00 10.00DESPLAZAMIENTO 1.35 229.20 4.00 57.30 57.30 57.30

104.48 82.0 74.4Criterio ( +120 min) 202.0 194.4Criterio (50% adic) 123.0 111.7

8. REPORTESPara efectos de la recomendacin deber cumplirse con los formatos establecidos por laUPMP para elaboracin de programas de intervenciones a pozos y en los anexos se debeincluir los resultados de la simulacin y centralizacin


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PRIMERA

Anexo F

Nomenclatura:

cd = Dimetro interno de la camisa de la bomba (pg)

trde = Dimetro exterior de TR (pg)

trdi = Dimetro interno de TR (pg)

vd = Dimetro del vstago (pg)

ec = Densidad de circulacin equivalente (gr/cm3)

Eff = Eficiencia de la bomba (%)

fF = Factor de flotacin (adimensional)

D = Profundidad (m)h = Distancia entre cople y zapata (m)n = ndice de comportamiento de flujo (adimensional)

cNRe = Nmero de Reynolds crtico (adimensional)

ReN = Nmero de Reynolds

sP = Presin superficial (psi)

aP = Presin hidrosttica en el espacio anular (psi)

trP = Presin hidrosttica en TR (psi)

faP = Prdidas por friccin en el anular (psi)

ftrP = Prdidas por friccin en la TR (psi)

eaQ = Gasto en el espacio anular (bl/min)

minQ = Gasto mnimo para flujo turbulento (bl/min)

q = Gasto superficial de bombeo (lt/emb)

r = Factor de rugosidad relativa de la tubera(s/d)


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PRIMERA

Anexo G

Referencias:

1. Smith, D. K.: Cementing, SPE Monograph series, Volume 4, 1990.2. Allen and Roberts production Operations Volmen 1 Chapter 6, 19793. Beirute, R. M.: The Phenomenon of Free Fall During Primary Cementing, SPE paper 13045, 1984.4. Bourgoyne, A. T. y colaboradores: Applied Drilling Engineering, Society of Petroleum Engineering,

Second printing, Chapter 4, Richardson, Texas, 1991.5. Tejeda, A. J.: Ingeniera de Cementaciones, Subdireccin de Perforacin y Mantenimiento a Pozos e

Instituto Mexicano del Petrleo.6. Garaicochea, P. F., Bousieguez, L. M., y Becerra, A. T.: Temas selectos sobre cementaciones de Pozos,

Divisin de Ingeniera en Ciencias de la Tierra, Unidad de difusin de la DEPFI, UNAM, 1987.7. Brice, J. W. and Holmes, R.C.: Engineering Casing Cementing Programs Using Turbulent Flow

Techniques, J. Pet. Tech. (May, 1964), 503-508.8. De la Serna, M. A., y Ros, J. A.: Procedimiento para cementaciones de tuberas de revestimiento

corridas, Gerencia de Tecnologa, SPMP, Villahermosa, Mxico, 2002.9. Procedimientos de Operacin de Ingeniera Petrolera, Subdireccin de Produccin Primaria, Gerenciade Desarrollo de Campos, Mxico, 1988.

10. De la Serna, M. A., y Ros, J.A.: Procedimiento para realizar cementaciones de tuberas de revestimientocortas, Gerencia de Tecnologa, SPMP, Villahermosa, Mxico, 2002.

11. Manual de hidrulica de la Gcia de Rep y Term de Pozos PEMEX Mxico 198912. Specification for Bow-Spring Casing Centralizers AP Specification 10-D13. Gui Practica para Disear y Efectuar Cementaciones Gerencia de Ingeniera de la UPMP ao 2004


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PRIMERA

Anexo HDiagrama de Moody


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GERENCIA DE

diseño de cementacion para TR

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