Cementaxion De Pozos Petroleros

Aditivos para la cementación

1. Aditivos.

Los aditivos tienen como función adaptar los diferentes cementos petroleros a las condiciones específicas de trabajo. Pueden ser sólidos y/o líquidos (solución acuosa). Pueden ser requeridos para:

• Variar la densidad de la lechada

• Cambiar la fuerza de compresión

• Acelerar o retardar el tiempo de asentamiento

• Controlar la filtración y la pérdida de fluido

• Reducir la viscosidad de la lechada. Las cantidades de aditivos secos normalmente son expresados en términos de porcentaje por peso de cemento (% BWOC). Los aditivos líquidos normalmente son expresados en términos de volumen por peso de cemento (gal/sx).Entre ellos tenemos:

2. Aceleradores

Se usan en pozos donde la profundidad y la temperatura son bajas. Para obtener tiempos de espesamiento cortos y buena resistencia a la compresión en corto tiempo. Pueden usarse: cloruro de calcio (CaCl2, el más usado, en una concentración de 1,5 - 2,0%),silicato de sodio (Na2SiO3), cloruro de sodio (NaCl, al 2.0 - 2.5%), ácido oxálico (H2C2O4), agua de mar, etc.

3. Retardadores

Utilizados en secciones profundas donde las altas temperaturas promueven un asentamiento más rápido. Hacen que el tiempo de fraguado y el desarrollo de resistencia la compresión del cemento sea más lento. Los más usados son: lignitos, lignosulfonato de calcio (0,1 -1,5%), ácidos hidroxicarboxílicos, azúcares, derivados celulósicos, etc.

4. Extendedores

Se añaden para reducir la densidad del cemento o para reducirla cantidad de cemento por unidad de volumen del material fraguado, con el fin de reducir la presión hidrostática (con el fin de evitar una fractura) y aumentar el rendimiento (pie3/saco) de las lechadas. También reducen la fuerza de compresión e incrementan el tiempo de fraguado. Entre los más usados se tienen: bentonita prehidratada (2 - 20%), silicato de sodio (Na2SiO3), diatomeas (10 - 40%), mezclas 50:50 Pozo con cemento Portland, etc.

5. Controladores de Filtrado

Aditivos que controlan la pérdida de la fase acuosa del sistema cementante frente a una formación permeable. Previenen la deshidratación prematura de la lechada. Los más usados son:

Celulosa (CMHEC, 0,3 – 1%), polímeros orgánicos, reductores de fricción, etc.

Lechadas de cemento

Una lechada de cemento es simplemente una mezcla de cemento seco y agua. En la industria petrolera es utilizada para el proceso de cementación de pozos, con el objetivo de crear rellenar el espacio entre los revestidores y el hoyo, formando una barrera sólida.

En las cementaciones primarias las lechadas de cemento deben poseer una viscosidad o consistencia que ofrezcan un desplazamiento eficiente del lodo, y permitan una buena adherencia del cemento con la formación y el revestimiento. Para lograr esto, las lechadas son mezcladas con una cantidad específica de agua que impida una separación de agua libre. El tamaño de la partícula, el área superficial, y los aditivos, todo influye en la cantidad de agua requerida en el mezclado para lograr una viscosidad particular de lechada.

• Diseño de lechada de cemento.

Para determinar el tiempo durante el cual se bombeará la lechada, es necesario conocer las condiciones del pozo, así como la potencia hidráulica requerida, caudal de desplazamiento, volumen de lechada y relación entre el diámetro del pozo y el revestimiento. Los datos de resistencia del cemento están basados en las temperaturas y presiones a que está expuesta la lechada en el fondo del pozo, e indican el tiempo requerido para que el cemento resulte suficientemente fuerte para soportar el revestimiento .Más detalladamente, algunos de esos parámetros necesarios para el diseño son:

• Tiempo de cementación

Es el tiempo mínimo requerido para el endurecimiento de la lechada por la deshidratación del cemento; este tiempo es 1.5 veces mayor que el tiempo de duración de las operaciones de cementación; es decir si las operaciones duran 5 horas, el tiempo de fraguado del cemento será 7.5 horas.

• Tiempo de espesamiento

Es el tiempo que se le da a una lechada para que permanezca lo suficientemente fluida para poder bombearse en el hoyo bajo determinadas condiciones de temperatura y presión.

• Tiempo mezclando y bombeado

Es el tiempo mínimo para mezclar y bombear la lechada de cemento dentro del pozo hasta el espacio anular. Las consideraciones técnicas. Dependen del tiempo de bombeabilidad depende del tipo de trabajo, condiciones de pozo y el volumen de cemento que se desea bombear.

• Tiempo soltando los tapones

Es el tiempo requerido para soltar los tapones antes y después de la lechada de cemento para iniciar el desplazamiento. El tiempo que dura colocando cada tapón es de aproximadamente 10 minutos.

• Tiempo de desplazamiento

Es el tiempo requerido para que la columna de cemento se desplace dentro del revestimiento hasta llegar al fondo del hoyo. Este factor está en función de la profundidad de la sección a cementar, el caudal de bombeo y las propiedades del revestidor.

Equipos de cementación

• Zapata de revestimiento

Su principal función es correr el fondo de la tubería de revestimiento. Tiene un perfil redondeado para asistir la corrida del agujero. Se le conoce como zapata flotadora cuando es corrida con una válvula de bola.

• Cuello flotador

Usualmente localizado 2 o 3 juntas sobre la zapata y actúa como un alto para los tapones de cemento. El cuello flotador asegura que habrá cemento sellando las últimas juntas de la tubería de revestimiento cuando cese el bombeo, es decir, cuando el tapón sea “golpeado”. Algunos programas de perforación permiten un desplazamiento adicional hasta un máximo de la mitad de la pista de la zapata, en un intento por corregir un error de eficiencia de bombeo y observar un golpe de tapón. Esto también minimiza el volumen de cemento a ser perforado después .El cuello flotador también contiene una válvula de bola, la cual previene que el cemento que se encuentra en el espacio anular fluya de regreso a la tubería de revestimiento, cuando el desplazamiento haya terminado. Una prueba de flujo es conducida después de bombear, para confirmar el soporte correcto. Cuando se corre la tubería de revestimiento y ya que el flotador prevendrá el flujo de retorno, es usual el tener que llenar periódicamente la tubería de perforación (cada 5 juntas). En caso de que esto no se haga se podría llegar a colapsar la tubería de revestimiento completa.

• Centralizadores

Estos son ya sea de tipo de fleje con bisagra o sólidos de tipo

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