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CEMENTACIONES SECUNDARIAS
• Squeeze cementing (a presión)
• Tapones de cemento
Razones para realizar una Cementación Squeeze
Reparar un trabajo de cementación primaria Canalización del cemento en el lodo Espacios sin cemento debido a pérdidas
Tapar zonas productoras de agua Tapar zonas gasíferas Reparar pérdidas de casing Abandonar zonas depletadas Cerrar zonas seleccionadas para la inyección
por agua Sellar zonas de pérdidas de circulación Sellar la migración de fluidos
Cementaciones squeeze
Objetivos de un squeeze Tipos de formación Métodos para cementaciones squeeze Colocación de la lechada Estableciendo un caudal de inyección Diseño de la lechada Ensayos de laboratorio Razones de fallas
Métodos de cementación a presión
Métodos de colocación: Bullhead Spotting Tapón balanceado
(Bradenhead o Packer)
Coiled Tubing
Modos de operación Baja presión Alta presión
Herramientas Packers para Squeeze Retenedores de
cemento
Procedimientos: Running squeeze
(contínuo) Squeeze con
hesitación Squeeze con
circulación
Método de un Squeeze “Bullhead”
Presión de bomba en Csg.500 - 1000 psi
Cemento
Fluido de desplazamiento
Lodo o fluido dedesplazamiento
Se bombea el cemento con el packer fijado
Se desplaza el lodo a la formación
Se mantiene la presión en anular
Se aplica la presión de squeeze
Presión de bomba en Csg.500 - 1000 psi
Método “Spotting”
Stinger fuera del packerSe ubica el cemento Se inserta en el packerSe aplica presión en Csg.Desplaza cementoSe aplica el squeeze a
presión
Presión de bomba en Csg.500 - 1000 psi
Método “Bradenhead”
Se ubica y balancea
el cemento similar a
un tapón balanceadoSe retira la sarta de
tratamientoSe cierra el anularSe aplica el squeeze a
presión
Viscous Pill
Lodo
Lodo
Packer
Espaciador
Píldora viscosa
Cemento
Squeeze a través de un PackerMétodo del tapón balanceado
Se ubica una píldora viscosa
Se retira sarta por arriba de la píldora
Se bombea el espaciador y el cemento tal como un tapón balanceado
Se corta el desplazamiento (1 a 2 barriles) para aseguar el flujo fuera del drill pipe *
Esta condición niega el principio real del método “tapón balanceado”
PackerLodo
Lodo
Píldora viscosa
Cemento
Lodo
Espaciador
Salir por arriba del tope de cemento (500 ft)
Fijar el packer y realizar el squeeze
Una vez completado el squeeze, librar el packer
Circular por inversa cualquier exceso de cemento y espaciador fuera del pozo
Squeeze a través de un PackerMétodo del tapón balanceado (cont.)
Lodo
Lodo
Retenedor
Squeeze a través de unRetenedor de cemento
Bajar en el pozo con cable o drill pipe un retenedor de cemento
Fijar el retenedor Si usa cable, bajar drill pipe
con setting tool Si usa drill pipe con el
retenedor, mantenga el setting tool en el retenedor (válvula abierta)
Retenedor
Circule el cemento hacia el fondo del drill pipe
Mantenga el setting tool dentro del retenedor y presurice (squeeze) el cemento
Lodo
Lodo
Cemento
Espaciador
Cemento
Squeeze a través de unRetenedor de cemento - (cont.)
Lodo
Lodo
Cemento
Retenedor
Salga con el setting tool fuera del retenedor y circule por inversa el exceso de cemento y espaciador
Retire la sarta fuera del pozo
Squeeze a través de unRetenedor de cemento - (cont.)
Pre-conceptos acerca de las cementaciones squeezes
“La lechada de cemento ingresa en los espacios porales de la formación”
Un mito: “todo el cemento ingresa en la matriz de la formación”
From Rike and Rike, SPE 9755
“La lechada de cemento ingresa en los espacios porales de la formación”
“Todas las perforaciones están abiertas”
Pre-conceptos acerca de las cementaciones squeezes
Un mito: “todas las perforaciones están abiertas”
From Rike and Rike, SPE 9755
“La lechada de cemento ingresa en los espacios porales de la formación”
“Todas las perforaciones están abiertas” “Altas presiones de squeeze crean un
pancake horizontal”
Pre-conceptos acerca de las cementaciones squeezes
Un mito: “se crea un pancake horizontal de cemento”
From Rike and Rike, SPE 9755
H2
H1
PF Over-burden
Squeeze a alta presiónOrientación de la fractura
Fracturas verticales donde la presión de fractura es menor que la presión de overburden (sobrecarga)
PrimaryCement
CementFilter Cake
Mud
Filtrate
Filtrate
Mud
VerticalFracture
DehydratedCementCasing
Squeezing
CementNode
PrimaryCement
Formation
DehydratedCement
Casing
CementNodes
FLUID LOSS(P = 1,000 psi)
800 ml / 30 min
150 ml / 30 min
50 ml / 30 min
15 ml / 30 min6 inchCasing
Construcción de nódulosde cemento
Cementaciones squeeze a“Baja presión”
Las presiones de fondo de pozo se mantienen por debajo de la presión de fractura de la formación
Se intenta llenar las perforaciones y cavidades conectadas con cemento deshidratado
El volumen de cemento es pequeño Se requiere control de la hidrostática para prevenir
fracturar la formación. Use un factor de seguridad Usa bajos caudales de inyección
La presión por fricción es despreciable Las perforaciones deben estar libres de lodo y/o sólidos Los nódulos de cemento deben ser pequeños
Cementaciones Squeeze a“Alta presión”
La presión de tratamiento en fondo de pozo es mayor que la presión de fractura de la formación
Las fracturas se crean en las perforaciones o adyacentes a ellas
El fluido delante del cemento es desplazado en las fracturas
La lechada de cemento llena la fractura y agujeros o canales conectados
Las presiones posteriores aplicadas deshidratan la lechada de cemento en las paredes de la fractura
Cuando se aplica una presión final de squeeze todos los canales se llenan con un revoque de filtrado
Cuándo realizar un squeezecon Alta presión?
Cuando los agujeros y canalizaciones del cemento detrás del casing no están conectados con las perforaciones
Cuando las pequeñas rajaduras o roturas dejan pasar gas pero no tomarán cemento
Aplicación para cementos Ultra Finos Cuando las perforaciones están tapadas o los
detritros delante del cemento no pueden ser removidos
Cuando no se dañan zonas productoras dañadas
Squeeze de Alta presión (cont.)
La extensión de las fracturas inducidas es función del caudal de bombeo y volumen de lechada
El volumen de lechada es dependiente del caudal de bombeo:
Alto caudal = fracturas grandes
Grandes fracturas = grandes volúmenes Deben utilizarse volúmenes mínimos de cemento que
permitan atravesar las perforaciones Lodo de perforación o fluidos de baja pérdida por
filtrado no deben bombearse delante del cemento Use un ácido débil o agua como preflujo
Ensayo de inyección
Se usa agua, lavador químico o ácido débil Usado para asegurarse que todas las
perforaciones están abiertas Ayuda a estimar el caudal de inyección …? Ayuda a estimar la presión para realizar el squeeze
…? Ayuda a estimar el volumen de cemento …? Si no se obtiene inyección, se debe utilizar un
ácido inyectado bajo condiciones matriciales para lavar las perforaciones
Porqué establecer uncaudal de inyección?
Para determinar si se puede ingresar con los fluidos a la formación y a qué caudal “POR DEBAJO DEL GRADIENTE DE FRACTURA DE LA FORMACIÓN”.
Es esto cierto?
Dos caudales de inyección
Máximo caudal al cual la formación tomará fluido
y no se fracturará la formación
Mínimo caudal necesario para desplazar el
cemento en la primer hesitación Siempre establecido con un fluido limpio
Evitar utilizar lodo
Estimación del caudal de inyección matricial (Ley de Darcy)
Profundidad
Presión poral
Presión de fractura
Presión de inyección en BH
Permeabilidad
Pseudo Skin (perfs, debris, etc.) 5 20 5 20 5 20 5 20
Caudal de inyección (BPM por 10 ft) 1.1 0.4 0.3 0.1 1 0.3 0.2 0.1
4,000 ft 10,000 ft
1700 psi 4300 psi
3000 psi 8000 psi
2500 psi 7500 psi
200 md 50 md 100 md 10 md
Volumen de lechada de cemento“Reglas de dedo” ...?
Dependiente de la longitud del intervalo a ser cementado con un squeeze
Por conveniencias de trabajo se preparan 10 a 20 barriles
Volúmenes para squeeze con alta presión deben minimizarse Fractura a bajo caudal de bombeo
Mantener presión debajo de la presión de propagación de la fractura
Qué acerca del volumen para squeeze a baja presión?
Reglas de dedo: El volumen de cemento no debe exceder el volumen
de la sarta de tratamiento para el squeeze
Use dos sacos de cemento por pie de perforación
Si el caudal de inyección luego de la fractura es 2.0
BPM o mayor: Volumen mínimo 100 sacos
Si el caudal de inyección luego de la fractura es
menor de 2.0 BPM: Volumen mínimo 50 sacos
Volumen de lechada de cemento“Reglas de dedo” ...? (cont.)
Otra “Regla de dedo” Cemento Sx = R x 20,000 / P
R - Caudal de inyección, BPM
P - Presión de inyección a R, psi Si el volumen Sx calculado es:
< 50 use 50 sacos
> 200 use 200 sacos
¿Qué puedo esperar de las “reglas de dedo”?
Volumen de lechada de cemento“Reglas de dedo” ...? (cont.)
Operaciones con Coiled Tubing (Squeeze a través de Tubing)
Ventajas Se ahorra tiempo
Se ahorra dinero
Flexibilidad en el bombeo
Mejor colocación de los fluidos
Reducción del daño de formación
Seguridad
Aplicaciones con Coiled Tubing
Estimulación de pozos
Registros de cable y producción
Perforación (cañoneo, baleo)
Cementaciones a presión
Llenado con fluidos de limpieza
Consolidación de arena
Requerimientos de cementación para Squeeze con CT
Pérdida por filtrado < 60 y > 30 cc’s/30 min.
Resistencia a la compresión 1000 psi en 12 Hrs.
Tiempo de espesamiento 6 - 8 Horas a BHTT
Fluido libre Cero cc’s con ángulo de 45°
Reologías @ R.T.
PV; 200 a 350 YP; 70 a 130
@ BHTT PV; 70 a 130 YP; 10 a 25
Nodos 0.75 a 1” Revoque de filtrado resistente
Requerimientos de cementación para Squeeze con CT - (cont.)
Desplazamiento del lodocon CT - (cont.)
Colocación del lodo Extrae boquillas hacia arriba
mientras se bombea para
mantener la interface lodo-
salmuera 10 a 15’ arriba de las
boquillas Bombea 1 bbl de exceso
Localiza el tope de lodo Lava fuera el lodo
contaminado Identifica el tope de lodo
Pildora viscosa
Perforaciones
Salmuera
Desplazamiento del cementoy Squeeze con CT - (cont.)
Circula el cemento hacia abajo Retira las boquillas hacia afuera
mientras bombea el cemento para mantener la interfase Cemento/Lodo 100 ft arriba de las boquillas
Volumen de cemento definido a partir de los registros de evaluación de cemento
Retira boquillas fuera del cemento
Cierra espacio anular y aplica una presión de squeeze de 1500 a 2000 psi por arriba de la presión de Reservorio. Presuriza y mantiene durante 40 minutos
Píldora viscosaCemento
PerforacionesAgua dulceSalmuera
Contaminación del cemento
Bombea fluido contaminante y baja las boquillas para desplazar 1 bbl de cemento por bbl de fluido contaminante
Fluido contaminante 50 ft dentro del lodo
Retira boquillas y bombea el fluido contaminante a un caudal de 1 bbl por 2 a 3 bbls de fluido contaminante de cemento anterior
Fluido contaminante
Cemento/Fluido cont.(50/50)
Nóduloss de cemento deshidratado
Lodo/Fluido contam.50/50
Nódulos de cementodeshidratado
Lodo, Cemento y contaminante
Píldora viscosa
Lavado por inversa con CT
El cemento contaminado debe ser lavado por inversa fuera del pozo al día siguiente o luego que el cemento ha fraguado.
Inyecte agua con jet mientras va a 50 ft por debajo del tope original de lodo
Lave por inversa y retire las boquillas a una caudal de 1 bbl por bbl bombeado
Repita la circulación por inversa 2 veces más o hasta que los retornos sean limpios
Evalúe con CET, repita si es necesario
Si todo está Ok, reperfore y ensaye
Controlando el desarrollodel squeeze
La presión es transmitida a la formación sobre todo el intervalo perforado
El tiempo de espesamiento de la lechada de cola es más largo que el tiempo de espesamiento de la lechada de cabeza
La deshidratación comienza en la cara de la formación
“RARAMENTE SE USA LECHADA CON CEMENTO PURO”
Diseño de lechada para Squeeze
Consideraciones: Viscosidad
Tiempo de espesamiento
Resistencia a la compresión
Control de pérdida por filtrado Presión del squeeze
Volumen de lechada
Viscosidad de lalechada de cemento
Baja viscosidad. La lechada puede ingresar en las pequeñas fracturas y
fisuras de la formación
Preferentemente, las lechadas tienen dispersantes
Alta viscosidad. Se utilizan para cementación de agujeros grandes
(cavidades)
La lechada no fluirá dentro de pequeñas restricciones a menos que se aplique alta presión
La elevada resistencia de gel restringe el movimiento de la lechada
Tiempo de espesamiento
Se requiere un tiempo para el trabajo más un
tiempo adicional para reversar el exceso de
cemento de un squeeze
Temperatura y presión Son más elevadas que en cementaciones primarias
Usa los programas de ensayos del API
Pozos poco profundos (y baja temperatura) Tiempo corto (2 a 3 hrs)
Se utilizan aceladores
Pozos profundos y squeeze con hesitación Tiempo largo (varias horas)
Resistencia a la compresión
Alta resistencia a la compresión Soporte para golpes cuando se bajan herramientas,
perforación, etc.
Para prevenir la rotura (quebradura) cuando se re-
perfora
Cemento parcialmente deshidratado (revoque de
filtrado) Desarrolla suficiente resistencia
No es una cuestión importante
Control de filtrado
Squeeze a baja presión Lechada para llenar los agujeros
Escasa formación de nódulos de cemento
Importante en formaciones permeables Muy baja permeabilidad
200 ml/30 minutos
Baja a media permeabilidad
100 a 200 ml/30 minutos
Alta permeabilidad (>100 md)
25 a 100 ml/30 minutos
Squeeze a alta presión Media a alta permeabilidad
200 a 500 ml/30 minutos
Control de filtrado (cont.)
En formaciones de carbonatos con fracturas,
fisuras naturales, el cemento puede ingresar una
distancia importante desde el borde de pozo,
difícil para la re-perforación: Alta pérdida por filtrado
300 a 800 ml/30 minutos
Los materiales para pérdida de circulación pueden ser
beneficiosos
Lechadas de cabeza y cola (con hesitación) De cabeza 300 a 800 ml/30 min
De cola < 300 ml/30 minutos
Control de filtrado (cont.)
Squeeze contínuo (“running”) sin paradas
El cemento es bombeado continuamente hasta
alcanzar la presión final de squeeze Esto puede lograrse por encima de la presión de
fractura de la formación
Cuando se detiene el bombeo, la presión final de
squeeze se mantiene y monitorea
La caída de presión debido a la filtración de la
lechada (pérdida por filtrado) debe aplicarse
nuevamente hasta alcanzar la presión final del
squeeze
Se repite el procedimiento tantas veces hasta
que la presión permenece constante durante
varios minutos
Volúmenes grandes de lechadas (10 a 100
barriles de lechada)
Squeeze contínuo (“running”) sin paradas (cont.)
Squeeze con hesitation
Es un método práctico para pequeños volúmenes de lechadas
Aplicación intermitente de presión a bajo caudal 0.25 a 0.5 bpm
Cada aplicación de presión se separa por un período de corte para permitir la pérdida por filtrado 10 a 20 minutos
Squeeze con hesitation (cont.)
La pérdida por filtrado inicial es alta A media que se va construyendo el revoque de filtrado
y aumenta la presión aplicada, decrecen las pérdidas
por filrado
Se aplican varias hesitaciones, la diferencia entre
la presión inicial y la presión final resultan cada
vez menores
2,400
2,000
1,600
1,200
800
400
00 20 40 60 80 100 120 140 160
Pre
sió
n e
n s
up
erf
icie
, p
si
Tiempo, minutos
A
B C D
Comportamiento de las presiones en un Squeeze con hesitación
A = Pérdida de agua de la lechada
B = No hay filtrado de la lechada, por lo tanto el squeeze se ha completado
C = Se alivia la presión
D = Prueba de la presión final
Técnica de hesitación (cont.)
El final del squeeze se alcanza cuando las
pérdidas por filtrado no son evidentes
Para pérdidas, en formaciones permeables un
primer período de hesitación de hasta 30 minutos
es razonable
Para formaciones muy cerradas de baja
permeabilidad, un primer período corto de
hesitación de ± 5 minutos es suficiente
Recomendacionesgenerales
Asegurarse que el agujero (pozo) está libre
Asegurarse que las perforaciones están
abiertas Realizar un lavado ácido si es necesario
Realizar un squeeze a baja presión siempre
que sea posible
Usar lechadas con baja pérdida por filtrado
El volumen de lechada no debe exceder el
volumen de la sarta de tratamiento
Recomendacionesgenerales (cont.)
No es esencial una alta presión final para el
squeeze
Mezcla de la lechada en “batches”
Disponer de un tiempo adecuado para el
fragüe del cemento basado en la resistencia a
la compresión requerida
Buenos hábitos !
Reunión de Seguridad Pre-trabajo Revisar procedimientos
Discutir potenciales problemas
Establecer procedimientos alternativos
Registrar bien los datos Presión
Tiempo
Densidades, caudales y volúmenes
Planificación
Establecer dos caudales de inyección
Determinar el gradiente de fractura
Determinar la BHSqT
Determinar el tope existente de cemento
Determinar la presión poral de formación
