Operaciones Previas a la Cementación - I

a)Análisis del Agua disponible. Es de gran importancia conocer con tiempo las características químicas del agua que se utilizará y efectuar pruebas del cemento con estas. Si se considera necesario se transportará cuidando que su salinidad sea menor de 1000 ppm de Cloruros.

b. Pruebas de Cemento de cada lote recibido. El control de calidad del cemento es de gran importancia e invariablemente deberán efectuarse pruebas de los lotes recibidos, básicamente en cédula No. 5 sin aditivos, así como el cálculo de la densidad máxima permisible para evitar pérdidas de circulación por fracturamiento de las formaciones y de acuerdo a la temperatura de fondo del pozo para el diseño de la lechada de cemento.

c. Programas de accesorios El programa de accesorios estará sujeto básicamente a los objetivos que se persigan, fijando normas y condiciones que optimicen los resultados y evitando al máximo un incremento en los costos, así mismo se deben verificar los accesorios en su diámetro, estado, tipo de rosca, diámetros interiores, grados y librajes, así como el funcionamiento de las partes de los accesorios antes de la operación, para que cualquier anomalía que se detecte se corrija a tiempo y no a la hora de iniciar la introducción de la tubería.

APLICACIONES

En esta parte de aplicaciones, consideramos que usted conoce la tecnología de cementación y que puede comprender fácilmente las siguientes operaciones para aplicarlas en el campo. Se recomienda realizar una lista de verificación para una operación de cementación (con base en esta guía), incluyendo las medidas de seguridad y protección al medio ambiente.

DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO

Para el diseño de la lechada de cemento se requiere la densidad, el rendimiento, el requerimiento de agua, la temperatura, los aditivos necesarios para el tiempo bombeable requerido, etc. Un ejemplo es la lechada con las siguientes especificaciones:

Densidad lechada = 1.89 gr/cm3.

Rendimiento = 38 lts/saco.

Requerimiento de agua = 22 lts/saco.

Retardador = 1.5% en peso del cemento.

Reductor de filtrado = 0.5 % en peso de cemento

Se requieren 19600 lts (123 bls) de lechada.

Existe software o programas técnicos en donde se introducen los datos que va solicitando cada pantalla y automáticamente proporcionan el volumen de desplazamiento, la cantidad de sacos de cemento, volumen de agua, etc., así mismo proporcionan gráficas y tablas de como va a quedar la cementación de la tubería de revestimiento y los materiales requeridos, es muy importante mencionar que él mismo software nos indica si se fractura la formación con los datos de gradiente de fractura que le proporcionaron y la densidad de la lechada de cemento, de la densidad del bache espaciador, limpiador y también la densidad del lodo de perforación que se tiene en el momento de la cementación de la tubería de revestimiento.

CÁLCULO DEL VOLUMEN DE LA LECHADA Y RENDIMIENTO - II

Aplicación de las fórmulas:

Densidad de lechada – 1.89 gr/cm3.

Volumen de lechada total – 19,600 Lt *

Sacos de cemento de 50 kg.

Operaciones:

Cantidad de agua necesaria = 22.472 lt/saco x 511 saco = 11,483 Lt. » 11.5 m3

* El cálculo del volumen de la lechada de cemento se realiza con base a las capacidades anulares, en donde se requiere la cementación de la T.R., fórmulas que se han aplicado en el manual del perforador.

CÁLCULO DEL VOLUMEN DE LA LECHADA Y RENDIMIENTO - I

Uno de los aspectos importantes de las operaciones de cementación, es tener la cantidad de agua disponible para formar la lechada de cemento. Para dicho cálculo, se requiere conocer la densidad y el volumen de la lechada de cemento y el rendimiento. Posteriormente se aplican las siguientes fórmulas:

Donde:

Va = Volumen de agua para la cementación, en Lt. /saco.

P = Peso de un saco de cemento, en Kg.

D = Densidad de la lechada de cemento, en gr/cm3.

l V = Volumen de la mezcla de cemento y agua (lechada), en Lt/saco

(Rendimiento).

Vs = Volumen de un saco de cemento, en lt/saco.

Ns = Nro. de sacos de cemento.

V = Volumen total de la lechada, en Lt.

Da = Densidad del agua, en gr/cm3.

Cementos espumados Son lechadas de cemento de extremada baja densidad que se aplican a pozos con bajo gradiente de fractura y yacimientos depresionados y que, además, ya hayan producido. Estas lechadas tienen una alta eficiencia de desplazamiento del lodo del espacio anular con baja densidad variable y relativamente alta consistencia. Así se obtiene buena adherencia y aislamiento hidráulico, que evita el daño que causa la carga hidrostática. Además de establecer las adherencias más apropiadas y el aislamiento entre zonas, el proceso de aislamiento le permite al operador ajustar la densidad de la lechada durante el trabajo a la densidad necesaria y a lograr una operación de alta efectividad. Desde luego se debe hacer un monitoreo de los parámetros de cementación en tiempo real, con lo que se evitan costosos trabajos de reparación. Los requerimientos principales para la cementación de pozos son: · Adherencia y soporte de la tubería de revestimiento. · Aislamiento entre las diferencias capas de la formación. · Sello entre las zonas de pérdida de circulación El éxito de esta técnica de cementación consiste, básicamente, en producir una espuma estable de alta calidad. Esto se logra cuando se cuenta con el equipo y la tecnología apropiada. - III

El cemento espumado es la mezcla de la lechada de cemento, con un agente tensoactivo espumante, un estabilizador de la espuma y un gas (normalmente es nitrógeno). Si estos compuestos se mezclan apropiadamente se obtiene una espuma de calidad y estable, cuya apariencia es como la espuma para afeitar y de color gris. 

Microsílica 

Llamada también humos condensados de sílice, es un subproducto de la producción de silicio, ferrosilico y otras aleaciones de silicio. Las partículas individuales son microesferas, amorfas, vidriosas y cristalinas. El tamaño principal de partícula está, usualmente, entre 0.1 y 0.2 mm de 50 a 100 veces más fino que las partículas del cemento Portland o que las Puzolanas, consecuentemente, el área superficial es extremadamente alta (15,000 a 25,000 m2/Kg). La Microsílica es altamente reactiva y, debido a su tamaño fino de grano y su grado de pureza, es el material puzolánico más efectivo disponible actualmente. El alto grado de actividad puzolánica ha permitido la introducción de sistemas de cemento de baja densidad con mayor velocidad de desarrollo de resistencia compresiva. La alta área superficial de la Microsílica incrementa el requerimiento de agua para prepararse una lechada bombeable; de tal forma que las lechadas con densidades del orden de 1.32 gr/cm3 pueden prepararse sin que reporten agua libre. La concentración normal de este material es de aproximadamente 15% por peso de cemento; sin embargo, se puede aplicar hasta un 28% por peso de cemento. Lo fino del grano de la Microsílica también promueve el control mejorado del valor de filtrado, posiblemente por reducir la permeabilidad del enjarre inicial del cemento. Por esta razón, también se usa para evitar la migración de fluidos en el anular, además, está siendo introducida como fuente de sílice en los sistemas de cementos térmicos.

Nuevas tecnologías en cementación primaria - I

Cementos espumados 

Son lechadas de cemento de extremada baja densidad que se aplican a pozos con bajo gradiente de fractura y yacimientos depresionados y que, además, ya hayan producido. Estas lechadas tienen una alta eficiencia de desplazamiento del lodo del espacio anular con baja densidad variable y relativamente alta consistencia. Así se obtiene buena adherencia y aislamiento hidráulico, que evita el daño que causa la carga hidrostática. Además de establecer las adherencias más apropiadas y el aislamiento entre zonas, el proceso de aislamiento le permite al operador ajustar la densidad de la lechada durante el trabajo a la densidad necesaria y a lograr una operación de alta efectividad. Desde luego se debe hacer un monitoreo de los parámetros de cementación en tiempo real, con lo que se evitan costosos trabajos de reparación. Los requerimientos principales para la cementación de pozos son: 

· Adherencia y soporte de la tubería de revestimiento. 

· Aislamiento entre las diferencias capas de la formación. 

· Sello entre las zonas de pérdida de circulación 

El éxito de esta técnica de cementación consiste, básicamente, en producir una espuma estable de alta calidad. Esto se logra cuando se cuenta con el equipo y la tecnología apropiada.