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TEMA Cementaciones I. Introducción II. Definición y características del cemento III. Baches lavador y espaciador IV. Accesorios para la cementación de tuberías V. Régimen de flujo en la cementación VI. Terminología en las cementaciones VII. Cementación primaria de tuberías VIII. Cementaciones forzadas IX. Tapones de cemento X. Cementos especiales Objetivo: El alumno podrá identificar los diferentes tipos de cementos utilizados en la industria petrolera, los tipos de cementaciones que en ella se realizan, así como los cálculos para realizarlas y los accesorios que se utilizan en la cementación de TR´S. I N D I C E

Cementaciones (1)

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Procesos de Cementacion De Tuberias En Pozo

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TEMA Cementaciones

I. Introducción

II. Definición y características del cemento

III. Baches lavador y espaciador

IV. Accesorios para la cementación de tuberías

V. Régimen de flujo en la cementación

VI. Terminología en las cementaciones

VII. Cementación primaria de tuberías

VIII. Cementaciones forzadas

IX. Tapones de cemento

X. Cementos especiales

Objetivo: El alumno podrá identificar los diferentes tipos de cementos utilizados en la

industria petrolera, los tipos de cementaciones que en ella se realizan, así como los

cálculos para realizarlas y los accesorios que se utilizan en la cementación de TR´S.

I N D I C E

Page 2: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

La cementación de pozos es el proceso que consiste en mezclar y desplazar una lechada de

cemento hacia el fondo del pozo a través de la T.R. y luego hacia el espacio anular en donde

fraguara. En general las cementaciones pueden clasificarse en tres tipos:

1. Cementación primaria.

2. Cementación forzada.

3. Tapones de cemento.

1.- La cementacion primaria: Es el proceso de colocar cemento entre la

tubería de revestimiento y la pared del pozo (formación), se ejecuta

inmediatamente después de introducir la T.R. y sus principales objetivos son:

a. Aislar formaciones de alta o baja presión.

b. Aislar formaciones con flujo de agua (dulce o salada).

c. Aislar la zona productora.

d. Formar un sello hidráulico entre la T.R. y la formación.

e. Proporcionar un sostén a la T.R.

f. Reducir el proceso de corrosión exterior de la T.R,

I. Introducción

Page 3: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

I. Introducción

Una cementacion exitosa es aquella en la cual la T.R. se baja a la profundidad programada y

se llena el espacio anular con cemento que al fraguar crea un sello hidráulico entre la T.R. y

la formación.

La siguiente figura muestra esquemáticamente la operación de una cementación primaria

durante la etapa del desplazamiento.

Una cementación primaria puede realizarse en

una o dos etapas, dependiendo de las

características del pozo.

Page 4: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

2.- La cementacion forzada: Se describirse como el proceso de forzar a presión una

lechada de cemento a través de perforaciones realizadas en la T.R., en roturas de esta

y a través de la formación. Sus principales objetivos son:

I. Introducción

a. Corregir una cementacion primaria.

b. Abandonar zonas productoras agotadas.

c. Obturar roturas en la T.R.

d. Para realizar exclusiones de agua.

e. Para obturar zonas de perdida de circulación.

Page 5: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

I. Introducción

3.- Los tapones de cemento: la colocación de tapones de cemento tienen los siguientes

objetivos:

a. Abandono de pescados.

b. Para corregir desviaciones durante la perforación.

c. Abandono de intervalos agotados o invadidos

d. En operaciones de pesca para fijar el pez.

e. Como protección durante operaciones especiales.

Page 6: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

El cemento es una mezcla compleja de caliza (materiales ricos en carbonatos), sílice,

fierro y arcilla, molidos y calcinados que al entrar en contacto con el agua forma un

cuerpo solidó. El cemento fraguado tiene baja permeabilidad y es insoluble en agua,

características esenciales para obtener el sello hidráulico entre la T.R. y la formación.

II. Definición y Características del cemento.

a. Principales componentes:

1.- Silicato tricalcico (3CaO.SiO) es el componente mas abundante y factor principal

para producir la consistencia temprana ( de 1 a 28 dias).

2.- Silicato dicalcico (2CaO.SiO2) proporciona la resistencia gradual después de los 28

días.

3.- Aluminato tricalcico (3C8O.Al2O3) proporciona resistencia al ataque de los sulfatos.

4.- Aluminato ferrico tetracalcico (4C8O.Al2O3.Fe2O3)

Page 7: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición

b. Clasificación según el API

CLASE

PROFUNDIDAD

(M)

TEMPERATURA

`C OBSERVACIONES

A (Tipo I) 1830 77 Donde no re requieren propiedades especiales

B (Tipo II) 1830 77 Moderada resistencia a los sulfuros

C (Tipo III) 1830 77

Donde se requiere alta resistencia a la compresion y

moderada o alta resistencia a los sulfuros

D 1830 a 3050 110 Para moderada y alta resistencia a los sulfuros.

E 1830 a 4270 143 Para moderada y alta resistencia a los sulfuros.

F 3050 a 4880 160

Para moderada y alta resistencia a los sulfuros. Alta

presion

G y H

Para usarse hasta 2240 m asi como se fabrica y con

la adicicon de aditivos puede emplearse a cualquier

profundidad y altas temperaturas.

J 3660 a 4880 177 En etapa de experimentacion

CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS API

Page 8: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición

c. Características de las lechadas

Las principales variables que intervienen en el diseño de una lechada son:

Rendimiento.

Densidad.

Agua para el mezclado.

Tiempo de bombeabilidad.

Resistencia a la compresión.

Filtrado.

Temperatura.

El rendimiento.- Se refiere al volumen total que rinde un saco de cemento al mezclarlo

con el agua y sus aditivos y es función directa de la clase de cemento, la densidad y

cantidad de aditivos que se le agreguen.

Page 9: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición c. Características de las lechadas

La siguiente tabla muestra el rendimiento que se obtiene para clase de cemento

dependiendo de su densidad y de los aditivos que se le agreguen:

Clase

Agua

para

mezcla

lt/saco

Densidad

lechada

gr/cm3

Rendimien

to

lt/saco

A 23.03 1.88 39

B 23.03 1.88 39

C 27.09 1.8 43

D 19.04 1.98 34.86

E 19.04 1.98 34.86

F 19.04 1.98 34.86

G-H 22.14 1.9 38

Nota.- Para sacos de 50 kg

El rendimiento se calcula con la siguiente

expresión:

R = Va + Vs ( lt / saco ) donde:

Va = ( lt / saco ) P – ( Vs x D)

D – Da

R Es el rendimiento del cemento en ( lt / saco ).

Va Es el vol de agua requerido ( lt / saco )

Vs Es el volumen de un saco de cemento (lt / saco).

Ns Es el No. De sacos de cemento (sacos)

V Es el vol total de lechada (lts)

Vs = ( lt / saco ) P

Dc Ns = (saco)

V

R

D Es la densidad de la lechada (gr/cm3)

Da Es la densidad del agua (gr/cm3)

Dc Es la densidad del cemento 3.15 (gr/cm3

P Es el peso de un saco de cemento (50 kg)

Page 10: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición c. Características de las lechadas

Ejemplo de cálculo:

Para la cementación primaria de una T.R. de 7 5/8 pg, se requiere un volumen de

lechada de 26,000 lts con una densidad de 1.86 gr/cm3. Determine el rendimiento que

tendrá el cemento, el numero de sacos y el volumen de agua necesaria para mezclar el

cemento.

Vs = = 15.873 lt/saco 50 kg/saco

3.15 kg/lt

Va = = 23.8 lt (agua) /saco 50 – (15.873 x 1.86)

1.86 – 1.0

R = 23.8 + 15.873 = 39.673 lt (lechada) /saco

Ns = 26,000/39.673 = 655 sacos

Vagua = Va x Ns = 23.8 x 655 = 15,589 lts = 15.59 m3

Page 11: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

Tarea 4:

Para la cementacion primaria de una T.R. de 16 pg, se requiere un volumen total de

lechada de 47,120 lts, de los cuales, 13,120 lts se utilizaran para amarrar la zapata y

tendrán una densidad de 1.90 gr/cm3 y los 34,000 lts restantes tendrán una densidad

de 1.60 gr/cm3 . Determine el rendimiento que tendrá el cemento, el numero de sacos

totales y el volumen de agua necesaria para mezclar todo el cemento.

Page 12: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición c. Características de las lechadas

La densidad.- Para determinar la densidad en una lechada se deben tomar en cuenta dos

propiedades importantes de las formaciones perforadas: La presión de poro y la presión

de fractura. Siempre se deberá seleccionar la mayor presión ya que nos proporcionara una

mayor resistencia compresiva.

El agua para mezcla.- Las características del agua usada para preparar la mezcla ó

lechada de cemento, contiene sales minerales cuya influencia sobre el tiempo bombeable y

la resistencia a la compresión del cemento es directa, razón por la cual se recomienda que

las pruebas de tiempo bombeable se realicen con el agua que se utilizará para mezclar el

cemento evitando con esto fraguados prematuros.

Tiempo (min)

Lechada entrando al

Espacio anular

Baches entrando al

Espacio anular

Presión de fractura

Margen

operación

0 20 40 60 80 100

1.80

1.75

1.70

1.65

1.60

1.55

1.50

1.45

Den

sid

ad

gr/

cm

3

Presión de poro

ht

h1

h2

h3

Pht= p1+p2+p3

p1= gch1/10

p2= gbh2/10

p3= glh3/10

Pht > P poro

Pht < P fractura

Page 13: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición c. Características de las lechadas

Tiempo bombeable.- Es el tiempo en que la lechada puede ser bombeada utilizando

presiones razonables y es el factor más importante que interviene en el

desplazamiento del cemento y su colocación en el espacio anular. Para obtener el

tiempo bombeable se considera:

El tiempo de mezcla + soltar tapones + tiempo de desplazamiento + un tiempo de

seguridad (generalmente es el 100% del tiempo calculado).

Ejemplo.- Cual será el tiempo bombeable necesario para cementar sin riesgo de un

fraguado prematuro una tubería de revestimiento de 9 5/8” a una profundidad de 4200

m. Utilice la siguiente información:

Capacidad de la T.R. = 38.2 lt/m

Capacidad E. anular = 29 lt/m

Mezclado de cemento = 3 ton/min

Rendimiento = 39 lt/saco

Gasto para desplazar = 8 bl/min

Tiempo para soltar tapón = 8 min

4200 m

4170 m

9 5/8”

12 1/4” Calcular volumen de cemento:

Vc = V1 + v2

V1 = 4200 x 29 = 121,800 lts

V2 = 30 x 38.2 = 1,146 lts

Vc = 122,946 lts

(Vc) ton = Vc / R = 122946/39

= 3,152 sacos

= 3,152x50 = 158 ton

Calcular volumen de desplazamiento:

Vd = 4170 x 38.2 = 159,294 lts = 1,002 bls

Calcular tiempo bombeable:

Tb = Tm + Td + Tt + Ts

Tm = 158 / 3 = 52.7 min

Td = 1002 / 8 = 125 min

Tt = 8 min

Tt + Td + Tm = 185.7 min

Ts = 185.7 x 1 = 185.7 min

Tb = 371 min = 6 hrs

Page 14: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

Tarea 5:

Con los datos y resultados del problema 4 determine el tiempo bombeable necesario

para las dos lechadas.

1000 m

970 m

16”

18 1/2”

Capacidad de la T.R. = 114 lt/m

Capacidad E. anular = 43.7 lt/m

Mezclado de cemento = 1 ton/min

Gasto para desplazar = 6 bl/min

Tiempo para soltar tapón = 10 min

Page 15: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición c. Características de las lechadas

La resistencia a la compresión.- El cemento fraguado deberá desarrollar una

resistencia a la compresión para sostener la T.R. y soportar las presiones diferenciales

que se desarrollan. Generalmente se recomienda una resistencia a la compresión de

105 a 175 kg/cm2 en 24 hrs. En la actualidad se han desarrollado cementos con alta

resistencia compresiva. Esta característica mucho depende de la densidad.

El filtrado.- El filtrado es la perdida de agua de la lechada hacia la formación, a medida

que la lechada pierde agua la densidad y la viscosidad se incrementan disminuyendo el

tiempo bombeable. El cemento sin aditivos pierde agua en exceso razón por la cual es

indispensable el uso de controladores de filtrado para asegurar una buena cementación.

Temperatura.- El conocimiento de la temperatura de fondo del pozo es de suma

importancia para obtener un diseño adecuado, ya que influye directamente en el tiempo

bombeable.

El cemento sin aditivos pierde 1000 cm3/30 min

En TR´S superficiales e intermedias se recomienda filtrados de 200 cm3/30 min.

En complementos de 500 cm3/30 min

En liners de 50 cm3/30 min

Para evitar canalizaciones de gas 20 cm3/30min

Page 16: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición d. Aditivos para cementos

Los aditivos son productos químicos en estado sólido o líquido, que se adicionan a las

lechadas para modificar sus características naturales. Los aditivos más utilizados

pueden estar dentro de la siguiente clasificación:

Aceleradores.

Retardadores.

Extendedores.

Densificantes.

Dispersantes.

Controladores de filtrado.

Controladores de perdida de circulación.

Aditivos especiales.

Page 17: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición d. Aditivos para cementos

Acelerados.- Son productos que reducen el tiempo de fraguado en el cemento,

aumenta la resistencia compresiva y son utilizados únicamente en la cementación

del conductor y ocasionalmente en T.R. superficiales muy someras. Los de mayor

aplicación son:

El cloruro de calcio, en concentraciones del 2 al 4 % en peso del cemento.

El cloruro de sodio, en concentraciones del 2 al 5 % en peso de agua.

Retardadores.- Las altas temperaturas

crean la necesidad de retardar el

fraguado de las lechadas, esto es,

aumentar el tiempo de bombebilidad con

el objeto de que permita su colocación

en el espacio anular.

Retardador Concentracion

%

Rango de

Tem. C

Lignosulfonato

de calcio 0.1 al 1 < 94

Acido hidroxil-

carboxilicos 0.1 a 0.3 93 a 149

Borax 149 a 260

Retardadores

Page 18: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición d. Aditivos para cementos

Densificantes.- En pozos donde existen

altas presiones es necesario aumentar la

densidad de las lechadas y esto se logra

disminuyendo el agua de mezcla o

adicionando materiales sólidos como:

Retardador Concentracion

%

Req. de agua

lt/50 kg

Den

gr/cm3

Hematita 1.5 5.02

Ilmenita 1.5 4.67

Barita 22 4.23

Arena 0 2.65

Densificantes

Reductores de densidad.- En muchos casos la densidad normal de una lechada es

demasiado alta para las condiciones del pozo, razón por la cual es necesario bajar la

densidad y esto se logra aumentando el agua de mezcla o adicionando aditivos como:

Bentonita Puzolanas Metasilicato de sodio

Dispersantes.-Las lechadas sin tratar presentan altas viscosidades durante su

desplazamiento, razón por la cual se tratan con estos aditivos para>

• Disminuir la presión de desplazamiento.

• Alcanzar el flujo turbulento a bajos gastos.

Los más comunes son: Cloruro de sodio, lignosulfonato cálcico y los polímeros.

Page 19: Cementaciones (1)
Page 20: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición d. Aditivos para cementos

Controladores de filtrado.- Una lechada normal tiene un filtrado de 1000 cm3/30 mim,

por lo que es necesario limitar la pérdida de agua hacia la formación para:

• Minimizar la hidratación de las arcillas.

Los mas comunes son: Látex, polímetros orgánicos, carboxilmetil celulosa.

En TR´S superficiales e intermedias se recomienda filtrados de 200 cm3/30 min.

En complementos de 500 cm3/30 min

En liners de 50 cm3/30 min

Para evitar canalizaciones de gas 20 cm3/30min

Controladores de pérdida de circulación.- Cuando se va a realizar una cementación y

se sospecha que puede haber pérdida se recomienda adicionar estos aditivos:

Tipo Material Naturaleza

Concentracion

kg/saco

Agua req.

lt/50 kg

Granular

Gilsonita

Perlita

Corteza de arbol

Carbon

Granular

De expansion

Granular

Granular

2.50 a 25

0.014 a 0.028 m3

0.5 a 2.5

0.5 a 5

16.63

534 lt/m3

7.07

16.63

Hojuelas Celofan Laminar 0.063 a 0.25 0

Fibroso Nylon Fibroso 0.63 a 0.125 0

DensificantesControladores de pérdidas de circulación

Page 21: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

II. Definición d. Aditivos para cementos

Aditivos especiales.- En la actualidad existe una gran variedad de estos aditivos siendo

algunos de ellos:

• Para evitar la retrogradación.

• Generadores de espuma.

Page 22: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

III. Baches lavador y espaciador

Debido a que el lodo de perforación forma un enjarre en la formación y una película en la

T.R. que debe ser removido para permitir que el cemento entre en contacto con ambas

y para evitar la contaminación del cemento con el lodo de perforación se utilizan los

baches lavadores y espaciadores.

Bache lavador.- Es un fluido newtoniano, normalmente agua con algún surfactante que

dependerá de la base del lodo de perforación, su densidad es de 1 gr/cm3, su función

principal es la de remover el enjarre de la formación y la costra formada en el exterior de

la T.R. Es el primero que se bombea y esta en contacto con el lodo.

Bache espaciador.- Es un fluido no newtoniano, viscoso, cuya densidad debe estar

entre la densidad del lodo y la del cemento. Se bombea atrás del bache lavador y es el

que estará en contacto con el cemento.

El volumen recomendado de estos baches deberá cubrir una longitud de 150 m lineales,

tomando siempre el diámetro de mayor capacidad, ya sea, el de la TR o el del espacio

anular, el que resulte mayor y se determina mediante las siguientes ecuaciones:

Cuando la capacidad de la T R es mayor

V bache = 0.00319 D2 L

D en (pg) y L en (m)

V en (bls)

Cuando la capacidad del espacio anular es mayor

V bache = 0.00319 (D2 AG - D2ETR )

L

D en (pg) y L en (m)

V en (bls)

Page 23: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

IV. Accesorios para la cementación de tuberías

Para realizar la cementación primaria de las diferentes tuberías de revestimiento, es

necesario la utilización de diferentes accesorios mismos que nos permitirán una

cementación mas segura y eficiente, estos accesorios son:

a. Zapata guía.

b. Zapata flotadora.

c. Cople flotador.

d. Cople de retensión.

e. Cople diferencial.

f. Cople de cementación múltiple.

g. Colgador.

h. Soltador.

i. Centradores.

j. Tapones de desplazamiento (limpiador y

de desplazamiento).

k. Cabeza de cementación. Zapata

Tapón de

desplazamiento

Cople

flotador

Centrador

Tapón de

diafragma

Page 24: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

IV. Accesorios para la cementación de tuberías

Zapata guía.- Este accesorio es utilizado en la cementación de tuberías superficiales

donde no es muy importante la flotación, sirviendo únicamente como una guía para la

introducción de la T.R. Es la primera que se instala.

Zapata flotadora.- Cuando el peso de la T.R. es alto y las condiciones del equipo de

perforación no son muy adecuadas se utilizan accesorios cuyo objetivo es el de

incrementar la flotación de la T.R. para reducir los esfuerzos en el gancho y mástil. Este

accesorio lleva una válvula integrada la cual permite el flujo en sentido directo pero no

en inverso. Es la primera que se instala.

Cople flotador.- Este accesorio se instala generalmente tres tramos de T.R. arriba de la

zapata (guía o flotadora), el sistema de flotación es similar al de la zapata flotadora y se

utiliza cuando no se tiene la zapata flotadora o cuando se requiere tener una mayor

efectividad en la flotación. También sirve para alojar el tapón limpiador y desplazador.

Cople de retensión.- Cuando no se utiliza el cople flotador o diferencial se instala este

accesorio para retener el tapón limpiador y desplazador.

Cople diferencial.- Este accesorio se utiliza en T.R. intermedias someras cuando no se

utiliza la zapata flotadora pero se requiere del equipo de flotación por la alta presión

diferencian causada por el cemento. Se instala en lugar del cople flotador y se mete al

pozo como cople de retensión y cuando esta en el fondo se activa mediante una canica

de acero quedando como flotador. También sirve para alojar los tapones.

Page 25: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

IV. Accesorios para la cementación de tuberías

Centradores.- Se utilizan para centrar la T.R. y

mejorar con esto la cementación. Existen programas

de computo para calcular el número de centradores.

En general se utiliza un centrador por tramo en los

primeros cinco tramos de T.R. y después un

centrador cada tres tramos. En la zona productora

se recomienda utilizar cuando menos un centrador

por tramo en toda su longitud sobresaliendo 30 m

arriba y abajo.

Cople de cementacion múltiple.- Cuando se va a cementar una T.R. de gran longitud

donde los gradientes de presión de poro son bajos, se requiere cementar la T.R. en dos

etapas, para lo cual se utiliza es te accesorio instalándose a la profundidad programada.

Pht >>> P poro

Colgador.- Cuando una T.R. intermedia por su longitud se cementa en dos partes (1ro

como liner y después como complemento) o para cementar el liner de explotación es

necesario la utilización de este accesorio para colgar el liner en la T.R. anterior y

poderla cementar. Se instala inmediatamente abajo de la camisa soltadora .

Camisa soltadora (B.L. o C-2).- Este accesorio es el ultimo que se instala en una T.R.

corta y es la que provee el sello hidráulico para la cementación ya que tiene su interior

un pulido espejo.

Page 26: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

IV. Accesorios para la cementación de tuberías

Tie back.- Cuando una T.R. intermedia se cementa en dos etapas, a la segunda etapa

se le conoce como complemento y utiliza este accesorio el cual esta provisto de unos

sellos, mismos que al entrar a la camisa soltadora (C-2 o B.L.) formaran un sello

hidráulico para evitar que el cemento caiga a la T.R. corta. Es el primero que se instala.

Tapón limpiador.- Es un tapón de hule que se mete antes de iniciar el bombeo del

bache lavador, también se le conoce como tapón de diafragma porque se rompe

fácilmente con un mínima presión diferencial.

Tapón desplazador.- Después de bombear los baches y el cemento se suelta este

tapón que sirve para separar el cemento del lodo de desplazamiento. Este tapón es de

huele pero el centro es solidó y al llegar al cople flotador, de retención o diferencial se

incrementa la presión indicando que ya termina el desplazamiento.

Cabeza de cementar.- Es el accesorio donde se colocan los tapones limpiador y

desplazador, se instalan las líneas por donde se bombean los baches, el cemento y el

lodo de desplazamiento. Se instala en el último tramo de las T.R. superficiales,

intermedias y complemento y en el último tramo de la tubería de perforación si se trata

de una T.R. corta.

Soltador.- Es el accesorio que se utiliza para soltar la T.R. corta una ves cementada, se

instala dentro de la camisa soltadora y se une a la tubería de perforación con la cual se

bajo la T.R. El funcionamiento de este accesorio puede ser mecánico o hidráulica al

igual que el colgador.

Page 27: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

V. Régimen de flujo en la cementacion

El régimen de flujo que ha mostrado mayor eficiencia durante el desplazamiento de la

lechada de cemento en el espacio anular es el flujo turbulento, pero en muchos casos

no es posible alcanzarlo por los amplios diámetros, recomendándose desplazar al

máximo gasto posible teniendo cuidado de no rebasar la presión de fractura.

El modelo reológico que mejor describe el comportamiento de las lechadas de cemento

es el de la Ley de potencias.

Qmin = 0.05828 D2ITR

NRecK

15.522 r

96

DITR

n n

2-n

Qmin = 0.05828 D2E

NRecK

15.522 r

96

DE

n n

2-n Qmin gasto mínimo para alcanzar flujo turbulento (bls/min)

NRec Numero Reynols critico adimensional

DITR Diámetro interno de la TR (pg)

DE Diámetro equivalente (pg)

DAG Diámetro del agujero (pg)

K Índice de consistencia (lb-seg/pie2)

n Índice de comportamiento de flujo adimensional

n = 3.322 log F600

F300

K = 500 F300

511n

Donde :DE = DAG - DETR

Page 28: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

VI. Terminología en las cementaciones

Volumen de desplazamiento (Vd).- Es el

volumen de lodo utilizado para desplazar el

cemento hasta un punto determinado (hasta

el cople de retención o flotador). En una

tubería corta el Vd sera igual al volumen de

la TR y de la TP.

Espacio anular (EA).- Es el espacio que

queda entre la tubería de revestimiento y el

agujero o entre tuberías.

Volumen de cemento (Vc).- Es el volumen

de cemento necesario para sellar el espacio

anular desde la profundidad total hasta la

superficie o un punto determinado más el

volumen entre cople y zapata.

T R 9 5/8”

B L

TR corta

TP 5”

30 m

Volumen entre cople y zapata (Vcz).- Es el volumen que debe quedar entre la zapata y el

cople, con el cual nos asegura que la zapata de la TR que se esta cementando quedara bien

cementada.

TR 7 5/8”

F8 1/2”

EA

EA

TR 10 3/4”

EA

Vd

Vd1

Vd2

Cople

Zapata

Vd = Cap EA x L

T R 7”

Para tener un dato más real del diámetro de agujero (De) se toma un registro de calibración y

dependiendo de las condiciones del agujero (irregularidad) se le da un exceso del 10 al 20%.

Cap EA = 0.5067 (D2e – D2i) (lt/m) donde: D (pg) y L (m) Vd = Cap EA x L

Cap TR = 0.5067 ( D2i) (lts/m)

EA

Vcz

Page 29: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

VI. Terminología en las cementaciones

Presión de desplazamiento (Pd).- Es la

presión necesaria para desplazar el cemento

de la tubería de revestimiento y/o de la TP al

espacio anular. Es recomendable que al

faltar 15 o 20 bls de desplazamiento se baje

el gasto para evitar un golpe de ariete y un

posible desprendimiento de la TR.

Presión final (Pf).- Es la presión adicional a

la presión de desplazamiento con la cual se

termina el desplazamiento y nos indica que el

tapón superior a llegado al cople. Se

recomienda que la presión final para TR´S

superficiales e intermedias sea de 35 kg/cm2

por arriba de la presión de desplazamiento y

para TR´S cortas de 70 kg/cm2 por arriba de

la presión de desplazamiento.

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Máxima presión superficial

Presión final

Caída libre

0 20 40 60 80 100 Tiempo (min)

Pre

sió

n s

uperf

icia

l (p

si)

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Gasto

(bls

/min

)

Caída libre

0 20 40 60 80 100 Tiempo (min)

Gasto de bombeo Gasto en el espacio

anular

Page 30: Cementaciones (1)

TEMA Cementaciones

VI. Cementacion de tuberías de revestimiento (T.R.)

Tubería conductora (T.C. 30”).- Es la primera que se introduce y puede ser cementada

o hincada. Su objetivo es permitir la circulación controlada, evitar derrumbes de

formaciones no consolidadas, aislar acuíferos superficiales e instalar el sistema de

control (preventores) para la siguiente etapa.

Esta tubería es cementada hasta la superficie, al cemento se le agrega acelerador, no

requiere la utilización de baches lavadores ni espaciadores y no utiliza accesorios para la

cementación.

50 m

F = 36 pg

F = 30 pg

Cálculos para la cementación de la T.C.

R = 39 lt/sc A = 22 lt/sc Cap EA = 200 lt/m Cap TC = 456 lt/m

VEA = 50 x 200 = 10,000 lt entre 39 = 257 sacos sacos de 50 kg = 15 ton

VD = 45 x 456 = 20,520 lt entre 159 = 129 bls

VA = 257 x 22 = 5,654 lt = 6 m3

Cap EA = 0.5067 (D2e – D2i) (lt/m)

Cap TR = 0.5067 ( D2i) (lts/m)

V = Cap x L ( lt/m) Nota: el diámetro esta en pulgadas

45 m