Cálculo de cementación

Uni
versidad Nacional del Comahue
Facultad de Ingeniería
Ingeniería en Petróleo
Cátedra de Perforación I
Trabajo Práctico Nº6
Cálculo de cementación
Alumnos:
• La Gran Bestia
• Hierofante
Año: 2009
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MARCO TEORICO
La cementación es un proceso de mezcla y desplazamiento de una lechada (cement slurry) (cemento seco
mezclado con agua y aditivos) dentro del espacio anular entre el revestimiento y el hueco abierto.
Al unir el revestimiento a la formación, la cementación sirve a varios propósitos muy importantes:
a)
b)
c)
d)
Protege la formación productiva.
Ayuda a controlar reventones provenientes de zonas sobre-presionadas.
Sella zonas problemáticas o de pérdida de circulación antes de continuar la perforación.
Ayuda a soportar el revestimiento.
e) Previene la corrosión del revestimiento.
Generalmente se bombean de 10 a 15 barriles de agua antes de bombear la lechada. El agua funciona
como agente limpiador del hueco y proporciona un espaciador (spacer) entre el lodo y la lechada. Ayuda
también a remover torta de lodo que haya quedado y saca el lodo antes que llegue el cemento, reduciendo
la contaminación.
Al prepararse para la cementación, se instala la cabeza de cementación en la junta superior del
revestimiento. Se conecta una línea de descarga desde la bomba de cemento hasta la cabeza de
cementación. Se dispone en la cabeza de cementación un tapón limpiador de fondo (bottom wiper plug) y
el tapón limpiador superior (top wiper plug).
A medida que la lechada descargada por la bomba va llegando a la cabeza de cementación, el tapón de
fondo va bajando por el revestimiento por delante de la lechada. Una vez que el volumen de cemento ha
sido bombeado, se extrae un pasador retenedor para dejar salir al tapón superior de la cabeza de
cementación.
Los tapones y el cemento son bombeados al fondo del revestimiento usando las bombas de lodo del
taladro. El tapón de fondo sienta sobre el collar flotador. El lodo continúa siendo bombeado con el fin de
desplazar el cemento, el cual pasa por la válvula abierta en el collar flotador, saliendo de la zapata y
entrando al anular. Mientras tanto el revestimiento es movido hacia arriba y hacia abajo y / o rotado para
ayudar a desplazar el lodo.
De nuevo se recuerda que es importante vigilar los niveles de los tanques durante esta operación, para
asegurarse que la lechada que es mucho más densa que el lodo no se esté perdiendo dentro de la
formación (es decir, el nivel de los tanques debe permanecer constante mientras se lleva a cabo el
desplazamiento).
Cuando se desplazado todo el cemento fuera del revestimiento, el tapón superior se sienta sobre el tapón
inferior que ha sido retenido en el collar flotador. En este punto, se incrementa la presión en la bomba
dado que el lodo ya no puede pasar más allá del tapón superior.
La bomba es detenida inmediatamente y se descarga la presión alcanzada. Con la presión ya descargada
del revestimiento, se cierra la válvula en le collar flotador para impedir que el cemento vuelva a
introducirse dentro del revestimiento.
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Es importante descargar la presión de revestimiento antes que el cemento se endurezca, pues
esta presión podría hacer inflarse al revestimiento. Si se permite que el cemento se endurezca,
el revestimiento se despegará del cemento endurecido perdiendo contacto con él.
El cemento debe desplazarse rápidamente para crear turbulencia en el anular para remover el
máximo posible de torta de lodo. Sin embargo una presión excesiva en el revestimiento y en las
conexiones en superficie pueden causar una ruptura, el flujo o presión excesivos en el anular
pueden resultar en un rompimiento de la formación y en pérdida de circulación, y flujo excesivo
puede originar derramamiento de lodo.
Normalmente las cañerías conductoras, guía y/o de seguridad se cementan hasta la superficie, ya que es
necesario aislar totalmente de la superficie los terrenos menos consolidados que se encuentran cercanos al
nivel del suelo y también se deben proteger las capas de agua potable, evitando su contaminación. Las
cañerías intermedias en cambio, solo se cementan en su parte inferior y en los tramos en los cuales se
deban aislar zonas problema. La cañería final se cementa en toda la longitud necesaria para dejar aisladas
las formaciones de interés productivo y aquellas que puedan interferir con la futura producción de los
hidrocarburos.
Para colocar el cemento en el espacio anular entre casing y pozo, es necesario bombearlo hasta su lugar
de colocación, por lo que el cemento debe estar en forma fluida. Esto se consigue preparando una mezcla
de cemento mas agua denominada lechada de cemento. A esta lechada se le agregan productos que le
otorgan al cemento las características requeridas para cada caso. A estos productos los denominamos
genéricamente aditivos.
Por lo tanto una lechada de cemento está compuesta por: Agua + cemento + aditivos.
Cementos
El cemento es una mezcla compleja de caliza (u otros materiales con alto contenido de carbonato de
calcio), sílice, hierro y arcillas, molidos y calcinados, que al entrar en contacto con el agua forman un
cuerpo sólido. Esta mezcla de ingredientes se muele, se calcina en hornos horizontales con corriente de
aire y se convierten en clinker, el cual contiene todos los componentes del cemento, excepto el sulfato de
calcio, que se le agrega como ingrediente final.
De todos los cementos, el cemento Portland es el más importante en términos de calidad. Es el material
idóneo para las operaciones de cementación de pozos.
Algunos cementos Portland son de fabricación especial, debido a que las condiciones de los pozos
difieren entre sí al variar su profundidad.
El cemento fraguado tiene baja permeabilidad y es insoluble en agua, de modo que expuesta a ésta no se
alteran sus propiedades. Tales atributos son esenciales para que un cemento obtenga y mantenga el
aislamiento entre las zonas del subsuelo.
Clasificación API y ASTM de los cementos
Las normas API se refieren a clase de cemento, las normas ASTM a tipo de cemento.
1. Cemento clase A o tipo I
Esta diseñado para emplearse hasta 1830 m de profundidad como máximo, con temperatura de hasta 77°C
y donde no se requieran propiedades especiales.
2. Cemento clase B o tipo II
Diseñado para emplearse hasta 1830 m de profundidad con temperatura de hasta 77°C y en donde se
requiera moderada resistencia a los sulfatos.
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3. Cemento clase C o tipo III
Diseñado para emplearse hasta 1830 m de profundidad con temperatura de hasta 77°C y en donde se
requiera alta resistencia a la compresión temprana. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los
sulfatos.
4. Cemento clase D
Este cemento se emplea de 1830 m hasta 3050 m de profundidad con temperaturas de hasta 110°C y
presión moderada. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos.
5. Cemento clase E
Este cemento se emplea de 1830 m hasta 4270 m de profundidad con temperaturas de hasta 143°C y alta
presión. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos.
6. Cemento clase F
Este cemento se emplea de 3050 m hasta 4880 m de profundidad con temperaturas de hasta 160°C y alta
presión. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos.
7. Cemento clase G y H
Comúnmente conocidos como cementos petroleros, son básicos para emplearse desde la superficie hasta
2240 m tal como se fabrican. Pueden modificarse con aceleradores y retardadores para usarlos en un
amplio rango de condiciones de presión y temperatura.
En cuanto a su composición química son similares al cemento API clase B. Están fabricados con
especificaciones más rigurosas tanto físicas como químicas, por ello son productos mas uniformes
8. Cemento clase J
Se quedó en fase de experimentación y fue diseñado para usarse a temperatura estática de 351°F (177°C)
de 3660 m a 4880 m de profundidad, sin necesidad del empleo de harina sílica, que evite la regresión de
la resistencia a la compresión..
Aditivos
Los aditivos cumplen las siguientes funciones principales:
Aceleradores
Retardadores del fraguado del cemento
Extendedores
Densificantes
Dispersantes.
Controladores de filtrado.
Controladores de pérdidas de circulación.
Aditivos especiales.
Categorías de los aditivos y sus funciones:
Aceleradores:
Son productos químicos que reducen el tiempo de fraguado de los sistemas de cemento. Incrementan la
velocidad de desarrollo de resistencia compresiva.
Retardadores.
Son productos químicos que prolongan el tiempo de fraguado de los sistemas de cemento.
Entendedores:
Son materiales que bajan la densidad de los sistemas de cemento y/o reducen la cantidad de cemento por
unidad de volumen del producto fraguado.
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Densificantes:
Son materiales que incrementan la densidad de los sistemas del cemento.
Dispersantes:
Son productos químicos que reducen la viscosidad de las lechadas de cemento.
Controladores de filtrado:
Son materiales que controlan la pérdida de la fase acuosa de los sistemas de cemento frente a zonas
permeables.
Controlador de pérdida de circulación:
Son materiales que controlan la pérdida de cemento hacia zonas débiles de la formación o fracturas.
Aditivos especiales:
Es la miscelánea de aditivos complementarios para la cementación, tales como antiespumantes,
controladores de la regresión de la resistencia compresiva, bloqueadores de gas, etc.
Dado que el objetivo de una cementación es aislar las formaciones y éstas de la superficie, es muy
importante que el cemento llene totalmente el espacio anular pozo-cañería y que quede adherido tanto a
las formaciones como al casing. En algunos casos, si esta adherencia no es completa puede producirse
una vía de comunicación que atentaría contra la aislación buscada. Por esta razón es necesario asegurar
ésta con un flujo en el espacio anular que asegure un completo llenado del espacio y una muy buena
limpieza de las paredes del pozo y del exterior de la cañería para que la adherencia sea efectiva. Esto se
consigue con los llamados “colchones lavadores”, que se bombean por delante de la lechada de cemento y
están destinados a efectuar esa limpieza.
Existen dos tipos de estos colchones: los de barrido mecánico y los químicos. Los primeros consisten en
fluidos de alta viscosidad que “barren” el espacio anular en forma mecánica, es decir actúan por su
capacidad de empujar a su paso el lodo y los revoques haciendo una limpieza “mecánica”. Los colchones
químicos, que actúan con elementos de ataque ácido, están destinados a disolver y remover el revoque de
las paredes del pozo.
En algunos casos se agrega una llamada lechada removedora, que es una lechada liviana de cemento, con
adición de bentonita para agregarle viscosidad, y que actúa como una lechada de sacrificio para evitar la
contaminación de la lechada principal.
La lechada principal se bombea con dos separadores, tapones, cuyo propósito es evitar la contaminación
del cemento con el lodo de perforación. El primero de estos tapones es fusible, es decir que al asentar en
el extremo de la cañería debido a la sobrepresión que se produce, se rompe una membrana delgada y
permite el pasaje de la lechada principal de cemento. El segundo tapón es sólido y al asentar sobre el
primero convierte a la cañería en un recinto cerrado.
Cementacion en etapas
Sabemos que la cementación realizada para asegurar la cañería y aislar las diferentes capas del subsuelo,
se efectúa circulando una lechada de cemento hasta colocarla en el espacio anular desde el zapato hasta la
altura deseada, es decir cubriendo la longitud que es necesario aislar.
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En algunos casos, debido a la ubicación de las formaciones que se desea aislar, si se pretendiera aislar
todo el conjunto con un solo tramo de anillo de cemento, su gran longitud podría acarrear algunos
problemas que es necesario evitar.
El principal inconveniente es que, salvo que la inyección con la cual se está operando tenga un peso
específico similar al de la lechada de cemento, una columna de lechada más pesada que el lodo originará
en el espacio anular una sobrepresión considerable.
Es necesario por lo tanto en muchos casos limitar la altura de los anillos de cemento, pero como al mismo
tiempo se necesita aislar capas distantes, se debe recurrir a una forma especial de cementación primaria
que se denomina CEMENTACION EN ETAPAS.
Con esta técnica es posible efectuar dos o hasta tres tramos de anillos de cemento en el espacio anular,
independientes entre sí.
Para llevar a cabo una operación de este tipo es necesario utilizar un conjunto de accesorios especiales de
la cañería de los cuales el zapato y el asiento del tapón son sólo ligeramente diferentes a los usados para
una sola etapa, pero se incorpora un nuevo elemento llamado “dispositivo de cementación en etapas”.
El o los dispositivos de cementación en etapas se colocan intercalados en la cañería y en correspondencia
con el nivel inferior del anillo de cemento que se desea realizar. Básicamente este dispositivo consiste en
un sistema de camisas deslizables cuyo desplazamiento permite abrir o cerrar la comunicación entre el
interior de la cañería y el espacio anular.
Preparación para una cementacion
Cementacion primaria:
1.- Verificar que haya en presas el suficiente lodo para desplazar la lechada.
2.- Verificar el suministro de agua que sea lo suficiente para preparar la lechada
.
3.- Si se trata de una cementación donde se va a manejar grandes volúmenes de lechada, debe contar
con los dos laboratorios, rendimientos de lodo y dos necesarios para prepararla y tiempos bombéables.
4.- Si se instala un tanque estacionario para bombear agua, verificar su llevado con anticipación y
verificar que no tenga fugas.
5.- Verificar que las líneas para suministro de lodo para desplazar la lechada no estén tapadas por
asentamientos de material químico (barita).
6.- Verificar la existencia de otros fluidos en caso de que se requiera.
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7.- Verificar que la unión de enlace entra la cabeza de cementar sea de la misma medida de la TR que la
rosca se compatible y en buen estado.
8.- Revisar que las bombas del lodo del equipo estén en óptimas condiciones de operación.
9.- Contar con tablas de información técnica de las bombas a utilizar (duplex o triplex).
10.- Revisado de manómetros, localizador de peso y consola de control.
11.- Revisión del sistema de comunicación y voceo del equipo.
12.- Asegurar buena iluminación en áreas de presas principalmente la del retorno de fluidos en
temblorina.
13.- Tener la bitácora en orden donde se haya registrado las medidas, grados y pesos de las tuberías de
revestimiento al introducir.
14.- Verificar que estas tuberías estén bien estibadas y ordenadas en las rampas, de acuerdo a sus
libradores de pesos y medidas para su introducción en el pozo.
15.- Verificar que la nomenclatura de las franjas pintadas en la TR coincidan con el orden de la
introducción de las mismas, medir en forma selectiva la tubería que esta colocada en la parte superior de
la rampa (del extremo de cople al primer hilo del piñón cortejando los datos asentados en la bitácora.
16.- verificar que las roscas de las cuerdas de los piñones y cajas de la TR estén previamente engrasados
con sus protectores de vinil (no metálicos) colocados en forma correcta.
17.- contar con una presa para recibir fluidos excedentes de la lechada y evitar la contaminación del lodo
en presas.
18.- contar con el servicio de transporte de los desechos de estos fluidos para desechar en locaciones
autorizadas.
19.- contar con los accesorios requeridos para estar pesando la densidad de la lechada, en buen estado.
20.- evitar el deterioro de fluidos de desecho que contengan sustancias radioactivas o dañinas para la
salud.
Procedimiento para le cementacion de una TR y de un Liner
La preparación y los procedimientos para cementar una TR (intermedia) y una
TR corta (liner) son:
1. Tener la profundidad programada.
2. Solicitar cemento y la unidad cementadora, con 4 horas de anticipación.
3. Hacer preparativos para meter TR.
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4. Acondicionar lodo para meter TR sin problemas.
5. Efectuar viaje corto a la zapata y circular 1 ciclo completo.
6. Solicitar material para TR (según diámetro)
7. Preparar andamio (medio changuero).
8. Confirmar unidad y cemento a la hora indicada.
9. Cerciorarse que haya suficiente agua para la operación.
10. Desconectar manguera del stand pipe.
11. Meter TR.
12. Instalar unidad cementadora en cuanto llegue.
13. Hacer las circulaciones y el movimiento verticales, según programa.
14. Revisar la cabeza de cementación.
15. Preparar los dispersantes ha usar.
16. Terminada la última circulada, soltar el tapón diafragma.
17. Bombear:
a).- Dispersantes.
b).- Colchón de agua (según programa).
c).- Lechada, verificando su densidad.
18. Soltar tapón ciego y desplazar con lodo, usando la bomba del equipo o la unidad de alta.
19. Llegando el tapón al cople, suspender la operación.
20. Descargar presión a cero.
21. Cerrar la válvula de la cabeza de cementación.
Otras Aplicaciones
Hay operaciones de cementación secundaria que se realizan como parte de servicio al pozo y
en workover.
Durante la cementación, el cemento puede que no suba uniformemente entre el revestimiento y la pared
del pozo, dejando espacios vacíos de cemento. A esto se le llama ‘canalización del cemento’ (cement
channelling). Las canalizaciones de cemento pueden ser remediadas con una operación llamada cement
squeeze. Consiste en bombear a alta presión cemento perforando el revestimiento para re-cementar las
áreas canalizadas o para bloquear una formación no cementada. Se puede realizar para aislar una
formación productora, sellar escapes de agua o reparar escapes en el revestimiento.
La cementación secundaria también se puede realizar para tapar en un pozo una zona productora para
probar otra, para taponar un pozo seco (y abandonar el pozo), para taponar un pozo con el fin de hacer
una desviación.
Problemas mas frecuentes y como prevenirlos
1. Falta de agua: De antemano deberá de almacenarse agua suficiente para la operación.
2. Falla de la unidad cementadora: probar la misma antes de iniciar la operación, y si falla, no iniciar a
cementar hasta que llegue otra en condiciones.
3. Pérdida parcial y pérdida total de circulación: Si es pérdida parcial, es recomendable bajar el gasto de
bombeo para reducir la presión; ahora, si la pérdida es total, hay que continuar con la operación.
4. Fuga en la cabeza de cementación: reemplazarla por otra de inmediato.
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5. Falla en la unidad almacenadora de cemento (trompo) tratar de corregir la falla y tener otra línea alterna
de aire del equipo.
6. Al desplazar la lechada, que el exceso de cemento caiga en la presa de asentamiento, dejar en la
descarga de la línea de flote, a un elemento de la cuadrilla para estar pendiente, y cuando salga el
cemento, que se descargue en el contenedor de recortes.
7. Al desplazar la lechada, fallen las bombas del equipo: terminar de desplazar con la unidad de alta.
8. Fuga en las uniones del stand pipe: cambiar los empaques de las uniones.
9. Descontrol del pozo: efectuar procedimiento de cierre de preventores.
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CALCULO DE CEMENTO POZO TIPO
CAÑERIA GUIA
Datos de la primera fase.
MATERIAL
Tapón de desplazamiento
Cemento
Agua
Total
PESO
(Kg)
50
23.97
73,97
Densidad lechada (Kg/lts)
Densidad del agua (Kg/lts)
Diámetro de Pozo (pulg)
Diámetro ext. Casing (pulg)
Diámetro int. Casing (pulg)
profundidad guía (mts)
exceso guía
VOLUMEN ABSOLUTO
(Lts)
15.80
23,97
39,97
1.86
1
17.5
13.375
12.715
400
20%
1) Cálculo de volumen de Agua por bolsa de cemento
VH2O= (Pm – δlech. x Vm)/( δlech.- δH2O)
Donde:
Pm= peso de los componentes de la mezcla [kg].
δlech.= densidad requerida de la lechada [kg/lts].
Vm= volumen de la mezcla de los componentes sólidos.
δH2O= densidad del agua [kg/lts]
VH2O =
50 − (1.86 × 15.8)
= 23,97
1,86 − 1
Litros de Agua por bolsa de cemento
2) Cálculo de volumen de cemento en espacio Anular
Vcem. anular= 0.5 x(Dp2-Dc2) x prof. x exceso
Donde:
Vcem. anular = volumen espacio anular [lts]
0.5=factor de conversión
Dp= diámetro del pozo [pulg].
Dc= diámetro exterior del casing [pulg].
prof= profundidad [mts].
Vcem. anular = 0,5(17,52 − 13,3752 ) × 400 × 1,2 = 30566,25Lts
30,6 m3 de cemento
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Un caño quedará cementado
Vcem. caño = 0,5(12,7152 ) × 10 = 808,36 Lts
0,81 m3 de cemento
Vnecesario=0,81m3+30,6m3 = 31,41m3
3) Número de bolsas de cemento
N 0 Bolsas =
Vnecesario
(30600 + 810)
=
= 790 Bolsas
Vcemento + Vagua
15,8 + 23,97
4) Agua necesaria para la mezcla
Aguamezcla = 790 × 23,97 = 18936,3Lts.
5) Lodo para desplazar
Lodo necesaria p/desplazar
0,32 2
π*
× 400 = 32.169,91Lts.
4
= Capacidad CSG x profundidad =
Primera Fase
Agua Total = Agua colchon quimico Agua Lechada + Lodo Desplazamiento =
=50bbl + 119,10bbl + 202,34bbl
Agua y Lodo Total = 371,44bbl
Cemento = 790 bolsas
6) Presión al final de la operación
7) Fuerza de empuje que hay en el zapato cuando finaliza la operación
Tiempo de operación es la suma de
• Tiempo de mezcla de cemento
• Tiempo de operación cabeza de cementación = 5 min
• Tiempo de desplazamiento
Tiempo de Operación=56,66min + 5 min + 74,288min=135,94 minutos
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El tiempo de bombeabilidad deberá ser igual al tiempo de operación más a un margen de
seguridad. Se considera al margen en 60 minutos
Tiempo de Bombeabilidad= 135,94 min + 60 min=195,94 minutos
CAÑERIA INTERMEDIA
Datos de la segunda Fase
13
PESO
(Kg)
50
50
7,5
57,5
MATERIAL
Cemento
Bentonita
Bentonita 15%
Mezcla
VOLUMEN ABSOLUTO
(Lts)
15.8
21.488
3.2232
19.032
Se cementará un total de 1600mts, dejando dos lechadas de una altura de 800mts cada una.
A continuación se detallan las mismas.
Profundidad (mts)
Exceso lechada Removedora
Altura de Lechada Removedora + Bentonita 15% (mts)
Densidad de Lechada Removedora + Bentonita 15%
(kg/lt)
Altura de Lechada principal (mts)
Densidad de Lechada principal (kg/lt)
Diámetro de pozo (pulg)
Diámetro int. Casing (pulg)
2000
20%
800
1.5
800
1.82
13
8,835
1) Calculamos los volúmenes de material a utilizar
LECHADA REMOVEDORA
1-Volumen de Agua por Bolsa de Cemento
VH2O= (Pm – δlech. x Vm)/( δlech.- δH2O)
Vagua =
57,5 − (1.5 × 19,032)
= 57,904
1.5 − 1
Litros de Agua por bolsa de cemento
2- Volumen de cemento Anular
Vcem. anular= 0.5 x(Dp2-Dc2) x prof. x exceso
Vcem. anular = 0,5(132 − 9,6252 ) × 800 × 1,2 = 36652,5 Lts
36,65 m3 de cemento
3-Número de bolsas de cemento
N ° Bolsas =
Vnecesario
(36652,5)
=
= 465 Bolsas
Vcemento + Vbentonita + Vagua 15,8 + 3,22 + 59,90
4- Calculo de Bentonita
50 kg cemento
7,5kg Bentonita
23250 kg cemento
3487,5kg Bentonita = 69,75 bolsas
70 bolsas de Bentonita
AGUA 1° LECHADA
14
Aguamezcla = 465 × 59,04 = 27453,6 Lts.
LECHADA PRINCIPAL
1-Volumen de Agua por Bolsa de Cemento
VH2O= (Pm – δlech. x Vm)/( δlech.- δH2O)
Vagua =
50 − (1.82 × 15,8)
= 25,91
1.82 − 1
Litros de Agua por Bolsa de Cemento
2- Volumen de cemento Anular
Vcem. anular= 0.5 x(Dp2-Dc2) x prof. x exceso
Vcem. anular = 0,5(132 − 9,6252 ) × 800 = 30543,75 Lts
30,54 m3 de cemento
Un caño quedará cementado
Vcem. caño = 0,5(8,8352 ) × 10 = 390,3Lts
0,39 m3 de cemento
3- Número de bolsas de cemento
N ° Bolsas =
Vnecesario
(30543,75)
=
= 733Bolsas
Vcemento + Vagua 15,8 + 25,91
AGUA 2° LECHADA
Aguamezcla = 733 × 25,91 = 18992,03Lts.
4- Lodo para desplazar
Lodo necesaria desplazar
8,832
× 1990 = 77579,1Lts.
= Capacidad CSG x profundidad = 2
Segunda Fase
Agua Total = Agua Colchón+ Agua Lechada + Agua Desplazamiento
= 50bbl quimico + 172,66bbl removedora + 119,45bbl principal + 484,90bbldesplaz.
15
AguaTotal = 827,01bbl
Cemento = 1198 bolsas
Bentonita = 70 bolsas
Tiempo de operación es la suma de
• Tiempo de mezcla de cemento y bentonita
•
Tiempo de operación cabeza de cementación = 5 min
•
Tiempo de desplazamiento
Tiempo de Operación=84,53min + 5 min + 165,402min=254,932 minutos
El tiempo de bombeabilidad deberá ser igual al tiempo de operación más a un margen de
seguridad. Se considera al margen en 60 minutos
Tiempo de Bombeabilidad= 254,932 min + 60 min=314,932 minutos
CAÑERIA DE AISLACIÓN
Datos de la tercera Fase
MATERIAL
Cemento
PESO
(Kg)
50
VOLUMEN ABSOLUTO
(Lts)
15.8
16
Bentonita
Bentonita 10%
Mezca
Reductor de filtrado y reductor
de fricción
50
21,488
5
2,1488
55
17,9488
No aporta volumen ni peso a la
lechada
Para la tercera fase se cementaran 1500 mts de altura. A continuación se detalla la misma.
Profundidad (mts)
Exceso lechada Removedora
Altura de Lechada Removedora + Bentonita 10% (mts)
Densidad de Lechada Removedora + Bentonita 10%
(kg/lt)
Altura de Lechada principal (mts)
Densidad de Lechada principal (kg/lt)
Diámetro de pozo (pulg)
Diámetro int. Casing (pulg)
Diámetro ext. Casing (pulg)
LEC 600
LEC 300
3500
20%
750
1,4
750
1.9
13
6,36
7
70
44
Lechada Principal
1- Buscamos cual es el caudal mínimo de bombeo para trabajar a flujo turbulento,
el cual tenemos que trabajar con un N° de Re de 2100.
Formula Auxiliares
A) Índice de comportamiento de Flujo
N = 3,32 x Log Lec 600 / Lec 300
B) Índice de consistencia de Flujo
K = Lec 300 / 100 x 479N
C) Velocidad Crítica
Vc = ( N° Re x K x ( 96/De ) / 1,86 x Densidad)1/(2-N)
D) Caudal critico
Qc = Vc x A
A)
N = 0,669
B)
K = 0,0071
C)
De = DPOZO - DCASING= 10” – 7” = 3”
17
( )
 (2100 × 0,0071× 96
3
Vciritica =

1,86 × 15,85

0 , 669
)



1
2−0 , 669
= 3,34 pie / seg
D)
A = π(0,8332 - 0,5832)/4= 0,278 pie2
Q = 0,93pie3/seg = 10bbl/min
Este es el caudal mínimo al que podremos trabajar para no pasar a flujo laminar.
2- Buscamos cual es el caudal mínimo de bombeo para trabajar a flujo tapón, el
cual tenemos que trabajar con un N° de Re de 100.
Formula Auxiliares
A) Índice de comportamiento de Flujo
N = 3,32 x Log Lec 600 / Lec 300
B) Índice de consistencia de Flujo
K = Lec 300 / 100 x 479N
C) Velocidad Crítica
Vc = ( N° Re x K x ( 96/De ) / 1,86 x Densidad)1/(2-N)
D) Caudal critico
Qc = Vc x A
A)
N = 0,669
B)
K = 0,0071
C)
De = DPOZO - DCASING= 10” – 7” = 3”
( )
 (100 × 0,0071× 96
3
Vciritica =

1,86 ×15,85

0 , 669
)



1
2−0 , 669
= 0,35 pie / seg
D)
A = π(0,8332 - 0,5832)/4= 0,278 pie2
Q = 0,097pie3/seg = 1,03bbl/min
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ACLARACIÓN
SE VERIFICA LA CONDICIÓN IMPUESTA POR EL CAMION DE NO BOMBEAR A NO
MENOS DE 1bbl/min Y NO MAS DE 10bbl/min
3) Calculamos los volúmenes de material a utilizar
LECHADA REMOVEDORA
1-Volumen de Agua por Bolsa de Cemento
VH2O= (Pm – δlech. x Vm)/( δlech.- δH2O)
Vagua =
55 − (1.4 × 17,949)
= 74,678
1.4 − 1
Litros de Agua por bolsa de cemento
2- Volumen de cemento Anular
Vcem. anular= 0.5 x(Dp2-Dc2) x prof. x exceso
Vcem. anular = 0,5(10 2 − 7 2 ) × 800 × 1,2 = 24480 Lts
24,48 m3 de cemento
3-Número de bolsas de cemento
N ° Bolsas =
Vnecesario
(24480)
=
= 265Bolsas
Vcemento + Vbentonita + Vagua 15,8 + 2,149 + 74,678
4- Calculo de Bentonita
50 kg cemento
5kg Bentonita
13250 kg cemento
1325kg Bentonita = 26,5bolsas
26 bolsas de Bentonita
AGUA 1° LECHADA
Aguamezcla = 265 × 74,678 = 19789,7 Lts.
LECHADA PRINCIPAL
1-Volumen de Agua por Bolsa de Cemento
VH2O= (Pm – δlech. x Vm)/( δlech.- δH2O)
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Vagua =
50 − (1.9 × 15,8)
= 22,2
1.9 − 1
Litros de Agua por Bolsa de Cemento
2- Volumen de cemento Anular
Vcem. anular= 0.5 x(Dp2-Dc2) x prof. x exceso
Vcem. anular = 0,5(10 2 − 7 2 ) × 700 = 17580 Lts
17,58 m3 de cemento
Un caño quedará cementado
Vcem. caño = 0,5(6,362 ) × 10 = 202,25Lts
0,202 m3 de cemento
3- Número de bolsas de cemento
N ° Bolsas =
Vnecesario
(17580)
=
= 470 Bolsas
Vcemento + Vagua 15,8 + 22,2
AGUA 2° LECHADA
Aguamezcla = 470 × 22,2 = 10434 Lts.
4- Lodo para desplazar
Lodo necesaria desplazar
6,36 2
× 1500 = 30337,2 Lts.
= Capacidad CSG x profundidad = 2
Tercera Fase
Agua Total = Agua Colchón+ Agua Lechada + Agua Desplazamiento
= 100bbl Mecanico +50bbl Quimico +124,46bbl removedora + 65,62bbl principal + 191,05bbldesplaz.
AguaTotal = 531,13bbl
Cemento = 735 bolsas
Bentonita = 26 bolsas
Tiempo de operación es la suma de
• Tiempo de mezcla de cemento
•
Tiempo de operación cabeza de cementación = 5 min
20
•
Tiempo de desplazamiento
Tiempo de Operación=50,73min + 5 min + 106,226min=161,956 minutos
El tiempo de bombeabilidad deberá ser igual al tiempo de operación más a un margen de
seguridad. Se considera al margen en 60 minutos
Tiempo de Bombeabilidad= 161,956 min + 60 min=221,956 minutos
Este trabajo fue corregido y aprobado por la cátedra de Perforación I de la facultad de ingeniería
de la universidad nacional del Comahue
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