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PROBLEMAS Y BUENAS PRACTICAS
DE CEMENTACIONAcondicionamiento
Propiedades del lodo de perforacinTcnicas de circulacin y limpieza de hoyoEfectos de corrida de casing
Limpieza
Tipos de Flujo y FluidosErodabilityDiseos de EspaciadoresCentralizacin
CementacinCriterios de diseoPerdidas de CirculacinMigracin de gasPozos Desviados
Nuevas TecnologasFluidos con capacidad de frage al contacto con cementoDiseo del cemento considerando su propiedades mecnicas
y la vida del pozo
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DESPLAZAMIENTO DEL LODO
Esta ecuacin que nos permite cuantificar la descentralizacinen trminos prcticos se relaciona con el API Standoff.
STD = [c/ra- rb]x 100
ra
rb
c
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STD debe ser aproximadamente 75 % para
Asegurar flujo en el espacio anular.
STD 75 STD 90 STD 50
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FILTRATE
FILTRATE CEMENT
CASING
LOW
MOBILITYMUD
FILTER
CAKE
MOBILEMUD
FORMATION
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Standoff = C / (A-B)
Displacement
Efficiency=
Cemented Area
Annular Area
AB
Formation
Mud
Cement
Casing
C
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Propiedades del lodo Valores acordes con un buenDesplazamiento del lodo
Viscosidad Plstica < 20 cp
Punto Cedente < 10 lbs/100 ft2
Perdida por Filtrado < 15 ccGel Strength flat Profile(gel 10/10) 2/3 y no 2/10
Valores para pozos verticales
Viscosidad Plstica < 10 %
Punto Cedente < 15 %Perdida por Filtrado < 10 cc
Gel Strength flat Profile
Valores para lodos de alta densidades
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RECOMMENDED PROPERTIES
WATER BASE DISPERSED MUDS
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00
Density [ppg]
Pv[cps]a
nd%S
Solids
0.002.00
4.006.008.0010.0012.00
14.0016.0018.00
20.0022.0024.0026.00
28.0030.00
Pv Maximum Pv Minimum minimum % Solids
Maximun % Solids Yp Minimum Yp Maximun
Yp [lbs/100ft2]
RECOMMENDED PROPERTIES
PETROLMUL OIL BASE MUDS
0.00
5.00
10.00
15.00
20.0025.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00
Density [ppg]
Pv[cps]and%S
Solids
0.00
2.00
4.00
6.00
8.0010.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
Pv Maximum Pv Minimum minimum % Solids
Maximun % Solids Yp Minimum Yp Maximun
Yp [lbs/100ft2]
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TECNICAS DE CIRCULACION Y LIMPIEZA DE HOYO
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5
Hole Volumes Pumped
%H
oleCi
rculating
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40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (min)
SurfacePressure(psi)
1
2
3
4
Rate(bpm)
Rate
Pressure
0
Mtodo de Presin estable a Caudal constante
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40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (min)
SurfacePressure(psi)
30
40
50
60
%
PozoCirculado
Presion
20
%Pozo Circulado
Mtodo de Presin estable a Caudal constante
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Mtodo de Presin estable a Caudal Variable
0100
200
300
400
500600
700
800
Teimpo (sec)
Presin[psi]
01
2
3
4
5
67
8
9
Caudal(BPM)
Presion
Caudal
El punto final es cuando puedo circular un fundo arriba bajo presin estable, a caudal constante.Si el caudal aumenta la presin aumentara, pero si esta disminuye al poco tiempo, aun no estafinalizado el proceso. Finalizara cunado la presin se mantenga constante a una determinadaTasa de bombeo.
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Power LawHerschel-Bulkley
Tipo de Fluido y Caractersticas de Flujo
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Modelo Power Law
La ecuacin que describe este comportamiento es:
donde n es el ndice del modelo de potencia, es adimensional y cuantifica el grado de comporta-miento no newtoniano. K es expresada en klbf/100 ft2 y se denomina ndice de consistencia,porque es proporcional a la viscosidad aparente, la cual decrece con el decrecimiento de la
velocidad de corte.
nk .
Modelo Bingham Plastic
La ecuacin que describe este comportamiento es:
donde si > y entonces =0.Esta descripcin para fluidos que no fluyen a menos que se aplique un esfuerzollamado yield stress y el cual es muy comn en suspensiones de distinto tipo, in-cluido el cemento. El y es expresado en lbs/100 ft2 y por encima de este valor, elshear stress es lineal respecto del shear rate, donde la p es expresada en cp.
.py
Modelo Herschel-Bulkley
La ecuacin que describe este comportamiento es:
donde si > y entonces estamos en un modelo de potenciaEsta descripcin para fluidos que tienen un comportamiento combinado entremodelo de potencia y Bingham.
n
y k .
n = 1 => Bingham Plastic
0y
=> Power Law
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yy
p
k
Power Law
Herschel-Bulkley
Bingham Plastic
Shear Rate
ShearStress
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COMPORTAMIENTO DEL FLUJO PARA LECHADAS DE CEMENTO EN ESPACIO ANULAR
DV..
Re
DensidadV Caudal
D Dimetro Interno Viscosidad
Numero de Reynolds para Fluido Newtonianos
A partir de un Re de 2,100 se entra en una etapa de transicin, y a partir de Re 3,000 estamosEn lo que se denomina Flujo Turbulento.La resistencia al flujo en esta condiciones se expresa:
2
2
].log[Re1
Vfr
donde
CfrAfr
w
Fr se define como Factor de friccin de Fanning.
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Flujo Tapn Flujo Laminar Flujo Turbulento
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Tcnica de Desplazamiento Efectivo ERODABILITY (Erosionabilidad)Asuncin:
Existe un valor de Shear Stress que reducir el espesor del filter cake a un punto
donde el contenido de fluido en el filter cake es cercano a ceroDesventaja de la Asuncin:El filter cake es permeableExiste deposicin mecnica
No considera la remocin mecnica
Conceptualizacion:Shear Stress:
Resistencia a fluirFuerza tangencialDimensionalmente es una unidad de fuerza / rea
Erodability (or Required Shear Stress)E = 600/
non-dinmensional
y
El valor de Shear Stress Requerido o Erodability Numberes una propiedad del fluido que estaSiendo removido y es una medida del esfuerzo de corte (sherarforce)requerido por el fluido queBusca desplazar el primero para romper el gel strength de este en estado esttico, en la pared delPozo. La densidad, viscosidad y punto cedente son propiedades importantes en el diseo de este.
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Aplicacin:Diseo de espaciadores para un lodo en particularDiseo de un caudal en particular para una geometra de hoyo especifica
Recomendar cambios en las propiedades del los lodos a fin de reducirel gel strength
Recomendar un tamao de hoyo y dimensiones de casing para unaefectiva limpieza de hoyo, basado en un lodo en particular.
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Diseo de EspaciadoresObjetivos del diseo:
Seleccin del tipo de flujo a fin de obtener la Erosin necesaria para
romper el gel strength del lodo en estado esttico
Compatibilidad de la interfase
Suspensin de slidos
En los casos de lodos base aceite, ayudar a la hidratacin de laformacin donde se requerir la adherencia del cemento.
Proporcionar una presin hidrosttica adecuada la mecnica del pozo
Maximizar el desplazamiento del lodo.
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CONTACT TIME
For Preflushes
10,000.00
10,500.00
11,000.00
11,500.00
12,000.00
12,500.00
13,000.00
13,500.00
0 .00 5 .0 0 10 .0 0 1 5.0 0 2 0.0 0 2 5.00
Time [Min]
Depth [Ft]
Contact Time [min] TOC TVD
Determinacin del Volumen:
Depender de las caractersticas del lodo y de suspropiedades, como ser Densidad, Vp y Ty, perogeneralmente se busca que con 10 min de tiempode contacto se obtengan los resultados de erosiona-
bilidaddeseados y la hidratacin necesaria.
Es una buena practica determinar el volumen consi-derando estos 10 min, en el TOC.Si las caractersticas mecnicas del pozo permiten
la utilizacin de Lavadores qumicos, la adicin o node este tiempo depender de los resultados del ana-lisis de erodability
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Seleccin de tipo de flujo:Lavadores qumicos siempre en TurbulentoEspaciadores, depender de la factibilidad de obtener un flujo Turbulento a caudales
prcticos y seguros. Caso contrario se considerara las propiedades reologicas ne-cesarias para obtener un flujo tapn:NRe < 300
En ambos casos, se deben analizar las propiedades reologicas y simular las pro-piedades de erosin (obtencin de Erodability Number)
Compatibilidad de la Interfase:Lavadores qumicos: estos se deben estudiar en laboratorio, con el objetivo de de-terminar la no formacin de emulsiones, combinando porcentajes variables entrelodo y lavador.
Espaciadores: de la misma manera que en el caso de los lavadores, se determinala posible formacin de emulsiones, pero debido a la particularidad de la densidad deestos es necesario analizar las propiedades reologicas de las diferentes combinacio-nes de porcentajes de contaminacin, verificando que los valores de Vp, Ty y gelespresente valores coherentes con los de la reologas de ambos.
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L300 L200 L100 L60 L30 L6 L3 Vp Pc
2 1 1 1 1 1 1 1.5 0.5
2 2 1 1 1 1 1 1.5 0.5
3 3 2 2 2 1 1 1.5 1.5
7 4 3 2 2 2 2 6 1
26 25 16 12 8 4 4 15 11
70 55 38 29 20 14 10 48 22
73 58 40 31 24 15 13 49.5 23.5
Preflujo 1 vs Lodo
100-0
75-25
25-75
50-50
95-5
0-100
5-95
LECTURAS DEL VISCOSIMETRO
0
10
20
3040
50
60
70
80
100-0 95-5 75-25 50-50 25-75 5-95 0-100
Defleccion
L300 L200 L100
COMPATIBILIDAD
L300 L200 L100 L60 L30 L6 L3 Vp Pc
62 54 36 28 20 11 8 39 23
68 59 42 31 26 13 9 39 29
80 73 50 41 30 15 3 45 35
58 48 35 30 23 14 11 34.5 23.5
50 44 33 28 22 13 10 25.5 24.5
70 49 39 28 20 14 11 46.5 23.5
73 58 40 31 24 15 13 49.5 23.5
LECTURAS DEL VISCOSIMETRO
0-100
5-95
25-75
50-50
95-5
TunedSpacer vs Lodo
100-0
75-25
0
10
2030
40
50
6070
80
90
100-0 95-5 75-25 50-50 25-75 5-95 0-100
Defleccion
L300 L200 L100
COMPATIBILIDAD
Los resultados reologicos del estudio de compatibilidad debe ser coherente con losValores de cada uno de ellos. Si el espaciador posee una Vp superior a la del lodoSignifica que la Vp deberia aumentar a medida que aumenta la contaminacin delLodo con el espaciador.
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Suspensin de Slidos:A diferencia de los lavadores qumicos, los espaciadores tienen y deben poseer unadeterminada capacidad de arrastre. Esto justifica, entre otras razones la necesidad
de contar con valores reologicos superiores al los del lodo.Hidratacin de la Formacin-Lodos OBM:
Lavadores qumicos: Principalmente sern los encargados de cambiar la humecta-bilidad, a travs de sus componentes: Surfactantes y Thinner. En los casos en quelos lavadores qumicos no puedan ser utilizados, un espaciador deber ser diseadoconsiderando esta funcin.Espaciadores: Normalmente, son base agua a fin de que una vez alterada la humec-
tabilidad por el Lavador, este pueda hidratar correctamente. Pero existen ciertos tipode espaciadores, en determinadas circunstancias, que deben ser diseados paramodificar la humectabilidad. En estos casos los test de laboratorio en lo referente acompatibilidad son fundamentales.
Presin Hidrosttica Adecuada:Lavadores qumicos: Los lavadores poseen una densidad cercana a la del agua, portal razn, cuando estos pasan a travs de la zapata al anular, la presin en el fondodel pozo disminuye. Depender del balance entre Presin Poral e hidrosttica sipueden o no ser utilizados.Espaciadores: En los casos en que los lavadores no pueden ser utilizados por razonesmecnicas del pozo, los espaciadores cobran una mayor importancia, especialmenteen los pozos con lodos OBM, donde los lavadores se hacen imprescindibles y es nece-sario disear trenes espaciador-lavador-espaciador.
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Ejemplo
Zapata 9 5/8 in @ 5,840 ft
Zapata 13 3/8 in @ 2,200 ft
Zapata 7 in @ 8,450 ft
Lodo OBM 13.5 ppg => 7,890 ft x 13.5 ppg x 0.052 = 5,538 psiPp=k x 13.5 ppg x 7,890 ft = 5,417 psiPfg = k x 14 ppg x 7,890 ft = 5,743 psi
Se desean 500 ft lavador en 8 in = 13.5 bbl @ 3 bpmPhL= k x 500 ft x 8.33 ppg = 216.58 psi
Segn Pp e Hidrosttica del lodo, estos 500 ft deberan propor-Cionar 351 psi (k x 13.5 ppg x 500 ft).
Cuanto debo incrementar la densidad de un espaciador de 800 ftCon respecto al lodo, para obtener la misma P hidrosttica que seTenia con el lodo a 7, 890 ft?
351 psi 216.58 psi = 134 psi
7,890 ft PP 13.2 ppg / fg 14 ppg
ppgftx
psi57.2
1000052.0
134
13.50 ppg + 2.57 ppg = 16.07 ppg
Comprobamos:
{[(7,890 ft- 500 ft 1000ft) x 13.5] +[500 x 8.33] + [1000 x 16.07]} x 0.052= 5,538 psi
Diseo:Esp. A 1000 ft x 0.0268 bbl/ft = 26.8 bbl 27 bbl @ 3 bpm = 9 min
Lav, A 500 ft x 0.0268 bbl/ft = 13.5 bbl 13 bbl @ 3 bpm = 4 minEsp. B 1000 ft x 0.0268 bbl/ft . 27bbl @ 3 bpm = 9 min
Funcin:Espaciador A : Proveer Hidrosttica y ayudara a la humectabilidad
debe incluir SurfactantesLavador A : En flujo turbulento, proveer limpieza qumica y meca-
nica, cambiara la humectabilidad y iniciara el procesode hidratacin de la formacin.
Espaciador B ; Completara la hidratacin de la formacin, establecerel arrastre de la limpieza mecnica del lavador y pro-
porcionara una interfase adecuada al TOC.
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Centralizacin
API Spec 10D
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Hole
Standoff =Actual clearance
Concentricclearancex 100%
Espacio enPerfecta centralizacin
Casing
Actual espacio anular
Standoff
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Flex each spring 12 times
Record load-deflection in 1/16 inch to 67% standoff
Average load deflection for both test positions
Restoring force - load deflection at 67% standoff
67%
100%
Test positions
API STD 10D Restoring Force Test
(Fuerza de Restauracin)
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SF = Starting force (lbs)
W = Weight of 40 ft medium wt. casing
SF < W
API STD 10D Starting Force Test
(Fuerza de Partida)
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Centralizador instalado entre elcuello del casing
Centralizador con Aletas genera-doras de turbulencia, instaladosobre el stop collar
Bow Spring Centralizer
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Rigid Centralizer
Centralizador Rgido
Centralizador Slim Hole
Centralizadores slidos
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Solid standoff
Localized turbulence
Reciprocating - set screw type
Rotation - between limit clamps
Horizontal - between limit clamps, straight vane
Left hand Right hand
Centralizadores slidos,
generadores de turbulencia
(Turbulators)
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CentralizersCasing Hole
Minimum standoffsag point
Centralizer spacing
Casing centralization is more dependent on properCENTRALIZER SPACINGthan on the strength of individual
centralizers.
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Principales Variable en el Diseo de CentralizacinAngulo de desviacin:
Tipo de Centralizador (Bow Spring, Rgido, slido, Slim Hole, etc)OD Nominal x ID OH
Centralizadores Flexibles:Restoring Force, Starting Force & Running Force
Centralizadores Rgidos y Slidos:Largo del centralizador, Numero de Aletas
Espacio entre centralizadoresCantidad de centralizadores.
Recomendacin de posicionamiento de centralizadoresCasing Superficiales:
Uno encima de la zapara y uno cada 2 a 4 juntasCasing Intermedios:
Uno en la zapara y uno cada 2 juntasCasing Produccin:
De uno a dos por junta en zona de inters. Uno a cada dos juntas en elresto de las dems seccionesLiners:
Dos por junta en las primeras 4 juntas. Uno a dos por junta en el restoUno cada 40 ft en el overlap.
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Determinar tipo
de Centralizador
Verificar tamao
De Centralizador (largo
Nro de Flejes, etc)
Efectuar primera
Corrida de simulacin
Considerando 75 % STD
Cantidad
OK?Cambiar centralizador
De > rest. ForceCantidad
OK?
NO SI Optimizar Espacioentre centralizadores
SI
NO
Incrementar el ODNominal del central. CantidadOK?
NO
SI
Modificar cantidad de
centralizadores
STD
OK ?
NOSI
Corres simulacin
Y determinar el HookLoad
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Wire type
Cable typeWire-type
Well cleaner rotativo Well cleaner reciprocante
Wire type
Well Cleaner
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Resumen de Buenas Practicas para acondicionamiento y limpieza
de hoyo
Acondicionamiento del LodoMinimizar retortaControlar filtrado < 15 cc (preferiblemente 5 cc)Minimizar en funcin de la densidad, su Vp, Ty y geles.
Circulacin y limpieza por mtodo de hoyo estableSeleccin del Rgimen de flujo adecuadoDiseo de Lavadores y Espaciadores considerando:
Erodability number (Shear Stress mnimo; Viscosidad Plstica, Geles 10/10)
Cambio de humectabilidad (utilizacin de Surfactantes y/o solventes)En los casos de lodos PHPA se requerir altos PhTiempo de contacto mnimo (8 10 min)Adecuado balance hidrostticoTest de compatibilidad
Programa de CentralizacinConforme a geometra del pozo y caractersticas de centralizadores
Aplicacin de Movimientos de Tubera:Rotacin y/o reciprocacin (10-40 rpm / 10-20 ft/min)Anlisis de Efectos de surgencia y pistoneoUtilizacin de mud cleaner aumenta la eficiencia.
Utilizacin de Tapones de DesplazamientoMnimo un tapn blando entre lodo y fluido de limpieza.
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Que variables estudiamos y controlamos para lograr una cimentacin exitosa?
Velocidad Anular Diseo reologico de los espaciadores Centralizacin del revestidor Densidad de los fluidos
Movimiento del revestidor
Que variables Consideramos y no controlamos ?
Geometra del Hoyo Estabilidad del Hoyo y Formacin Temperatura Presin de Formacin Desviacin Remocin del Lodo
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Conductor : Neat Cement 15 / 16 ppg
Superficial : Cemento A o B, aprox. 15.5 ppgEn lechada de cola con Acelerador de FrageRelleno a 12.5 / 13.5 ppg con extendedor.
Intermedia : Cemento B o H segn ProfundidadLechada de Relleno a 13/14 ppg con aditivosLechada de cola a 15.5 / 16.5 ppg aditivosCaractersticas dependern de las necesidades, siHay gas, alta presin, agua, etc.
Liner Intermedia : Puede o no ser necesario.Comprende las mismas caractersticas del anterior
Liner Produccin: Lechada Unica, su densidad variaSegn el gradiente de fractura. Normalmente antimigratoria
Tipos de Cimentacin Primaria
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DENSIDADDE LECHADA
ResistenciaA la compresin
Tiempo Bombeable Initial Set
DuctilidadCapacidad de
absorcin de Stress
Reologa Perdida de Filtrado
Agua Libre Estabilidad
Static gel Strength
Conductor Superficial Intermedios ProduccinDensidad 15/16 ppg 12.5/13.5 Lead 13.0/14.0 ppg lead segn fra
15.5/16.2 Tail 15.5/16.5 ppg tailAgua Libre < 2 %
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Factores que Alteran un Diseo Standard
Desarrollar SGS 500 lbf-100 ft2 en 20 minIncrementar el Shear Stress en la pared del pozoReducir a
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EL SOBREBALANCE DE PRESION QUE IMPIDE LA MIGRACION DEL
GAS ES PERDIDO DEBIDO A DOS CAUSAS:
1- STATIC GEL STRENGHT
Es el desarrollo interno de rigidez en la matriz del cemento que impide que la migracindel gas por efecto de la presin de este.
2- PERDIDA DE VOLUMEN
Es la reduccin de volumen debido a la perdida de filtrado el por efecto de la reaccin de
fraguado.
p = (SGS / 300) x (L/D)
p = V / CF
Migracin de Gas
Migracin de Gas
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Migracin de Gas
0
100
200
300
400
500
600
0 20 40 60 80
Time (minutes)
StaticGelStren
gth(lbs/100ft2)
Migracin de Gas
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Migracin de Gas
G Fl P t i l
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Gas Flow PotencialO&G Journal Preventing Annular Flow by David Sutton and Ronald Faul
Los siguientes trminos son utilizados:
Phyd = 0.052 x TVD x
TVD al tope de zona de entrada de gas
OBP = Overbalance Pressure (or presin hidrosttica
menos la presin de gas)
MPR = Maximum Pressure Reduction
MPR = 1.67 x L/D
(L= Largo del Intervalo; D= Dimetro, in)
FPF = Flow Potential Factor
FPF = MPR/OBP
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TD=12,000 ft 7 in csg OH 9.86 inUltimo csg es 7000 ft 9 5/8 in
Mud = 14.5 ppgZona de gas = 11,000 ftGas Pressure = 7,936 psi (13.9 ppg)Cement TD a 7000 ft con 16.4 ppg densidad de lechada.
2.3
736
336,2
336,2
786.9
)7000000,11(67.1
736936,7672,8672,8
)4.16000,45.14000,7(0519.0
FPF
FPF
psiMPR
MPR
psiOBPpsiP
P
hyd
hyd
9 5/8 in 7000 ft
7 in 11,000 ft
OH = 9.86 in
Gas Pressure: 7,936 psi@ 11,000 ft
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GAS FLOW POTENTIAL FACTOR
Flow Condition 1
MenorFlow Condition 2
Moderado
Flow Condition 3
Severo
Fluid Los control max 50Modificar diseo considerando:Reducir el GFP por medio debackpressure o la altura de laColumna de cemento
Fluid Los control max 50Antimigration Additives:Rpido tiempo de transicinSGS 500 lbf/100 ft2 en 20 min
Condicin 8Fluid Los control max 50Antimigration Additives:Rpido tiempo de transicinmax 10 minSGS 500 lbf/100 ft2 < 5 minUtilizar en lo posible cementosexpansivos.Para condicin 9 o mayor, modificar
condiciones de pozo.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
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CEMENTACION ESPUMADA
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CEMENTACION ESPUMADA
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Excelentes propiedades mecnicas
Alta resistencia a la compresin para una relacin de
densidad y Permeabilidad.
Extremadamente baja perdida de filtrado y
Agua libre cero
La relacin de viscosidad y tixotropa permite
detener influjos de gas y/o agua
La energa interna permite la transicin del
estado liquido al slido sin problemas de desbalance
Econmicamente competitiva
Compatible para altas temperaturas, zonas de sal y
presencia de gas
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LECHADAS ULTRALIVIANAS
Alta resistencia a la compresin
Mnima permeabilidadMnimo tiempo de transicinMnima perdida de filtradoNo posee reduccin de volumenEconmicamente competitiva, considerando
posible DVD tool o cementaciones de correccin
Considerar el Transit Time de manera de poder calcular la ImpedanciaA ti fi d lib l h i t d i t d d t
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Acstica a fin de calibrar la herramienta de registro adecuadamente
Density (ppg)
T.T ( sec)x 3.04Z (mRayl) =
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212014 15 16 17 18 199 10 11 12 137 8
ESPUMA DE NITROGENO
MICROESFERAS
PUZOLANAS
CEMENTO MICROFINO
CEMENTO API C
CEMENTO API G O HSALES COMO DENSIFICANTE
CEMENTO DENSIFICADO
DENSIFICANTES DE ALTO S.G
212014 15 16 17 18 199 10 11 12 137 8
ESPUMA DE NITROGENO
GEL PREHIDRATADO O EXTENDIDA CON AGUAGEL PREHIDRATADO O EXTENDIDA CON AGUA
MICROESFERAS
PUZOLANAS
CEMENTO MICROFINO
CEMENTO API C
CEMENTO API G O HSALES COMO DENSIFICANTE
CEMENTO DENSIFICADO
DENSIFICANTES DE ALTO S.G
2500
1000
1500
2000
500
Resistencia a la Comp. [psi]
Gel Prehidratado
ULTRALIVIANAS
Lechadas Ultralivianas
Microesferas
Espumado
Fluidos de Gelicacion Inmediata
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Well Construction Seminar 2004January 20, 1997 9
Tcnica de Aplicacin
LC
Zone
Pump DownDrill Pipe
Pump Down
Annulus
FlexPlug
Spacer
Drilling
Fluid
StartDrilling
Pump downdrill pipe
and
annulus.
Apply
pressure
andsqueeze.
Fluidos de Gelicacion Inmediata
Autoportantes, cohesivos y deformables
Pozos de Alto Angulo de Desviacin y/u Horizontales
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Free Water
Cement
Solids
Pozos de Alto Angulo de Desviacin y/u Horizontales
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Consideraciones para la cementacin
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Erodability Value Remocin
5 Muy difcil de remover
10 moderadamente difcil de remover
20 - 30 moderadamente fcil de remover
30 bastante fcil de remover
Valores mnimos aceptables
18 - 25 Oil Based Muds
15 - 18 Water Based Muds
1- Considerar tcnicas de desplazamiento y remocin, a travs del Erodability Number
2- Considerar el Gas Flow Potencial en el diseo
3- Utilizar el Test de Agua Libre a 45 grados4- Aplicar test de sedimentacin a la lechada5- SGS test debe ser corrido y optimizar 500 lbf/100 ft2 en 15 min (si no hay gas) y no
mas de 10 min en presencia de gas.6- Considerar el uso de cementos expansivos7- El 95 % del volumen de caliper debe ser circulado8- Es recomendable el uso de Well Cleaner
9- Propiedades del LodoProperties PreferredFL - 15cc or Less 5
PV - 20 or Less 15
YP - 10 or Less 5
GS - 1 0 sec / 10 min flat profile*
* 5/6 not 5/25
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Fl id id d d f l t t t
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Fluidos con capacidad de frage al contacto con cemento
Fl id id d d f l t t t
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Que pueden hacer estos fluidos por el Pozo?Eliminar Canalizaciones
en la zapata en pozo desviadosEliminar el flujo cruzadoMejorar la integridad de la zaparaReducir al mnimo la necesidad de squeezeMejorar drsticamente la aislacion del
revestidorKOP o Ventanas de reentrada
Que no puede hacer por el pozo?No curara ni solucionar perdidas decirculacin
No aumentara los gradientes de fracturaNo proveer por si solo aislamiento
Fluidos con capacidad de frage al contacto con cemento
Fl id id d d f l t t t
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Donde y cuando utilizarlo?En Pozos desviadosDonde Se requiera excelente aislamiento en KOP
o zonas de alto impacto mecnico (reentry)En revestidores superficiales, donde el OH es muy
grande y se requiere buena integridad en la zapataEn Liners de produccinCuando la aislacion de una arena es crucialCuando el OH es geomtricamente irregularCuando se enfrente problemas de gas en zonas
desviadas.
Fluidos con capacidad de frage al contacto con cemento
Di d l C t C id d P i d d M i
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Hidratacin del cemento=>Reduccin de Volumen
Completacion
=> Reduccin de la presin dentro del casing Pressure Testing=> Incremento de presin dentro del casing
Estimulacin Fractura Hidrulica=> Incremento de Presin
Produccin=> Incremento de presin y temperatura dentro del tubular
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicasy la Vida del Pozo
EVENTOS EN EL POZO LUEGO DE LA CEMENTACION
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicas
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De-Bonding o falta de adherencia del cemento=>Influjo de gas, agua o ambos
Colapso de Casing
Comunicacin nter-zonalPerdida de reservasTemprana produccin de agua y/o gas no deseadoContaminacin de zonas
Fragmentacin del Cemento
Perdida de aislamientoCross flowProblemas de seguridad y medioambienteIncremento de los costos trabajos adicionales de
reparacin
PROBLEMAS OBSERVADOS COM CONSECUENCIA DE LOS EVENTOS
POSTERIORES A LA CEMENTACION
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicasy la Vida del Pozo
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicas
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HPHT, HP, HT
Deepwater
Shallow GasGas Storage
Geothermal
Steam Injection
w/ Unconsolidated Formation
w/ High Depletion Rate
Tipo de pozos bajo caractersticas de riesgo post-cimentacin
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicasy la Vida del Pozo
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicas
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Strain
Stress
s1, e1s1
e1 e3
s3
s2, e2s2
e2
Brittle
Ductile
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Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicas
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Base de Anlisis Datos de Considerados en el Diseo
Modulo deYoungs Relacin Poisson Parmetros de Resistencia a la compresin Resistencia a la Tensin Cambios efectivos de volumen por efecto de la
hidratacin del cemento
Propiedades de la Roca
Propiedades de la lechada y del cemento fraguado
Detalles Operacionales Completacion Estimulacin Produccin
Propiedades del Casing
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicasy la Vida del Pozo
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicas
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Cement System - 1 Cement System - 2 Cement System - 3
Cement Type
Rem
aining
CementCapacity(%
)
curing
temp increase(200 C)
pressure increase
(80 MPa)
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Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicas
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Well 1 Well 2Event Cement
System1
CementSystem
2
CementSystem
3
Event CementSystem
1
CementSystem
2
CementSystem
3
CementHydration
CementHydration
WellCompletion(3775 psidecrease)
WellCompletion(6656 psidecrease)
HydraulicFracturing(10,000 psiincrease)
HydraulicFracturing(10,000 psiincrease)
Failed
Failed
Failed
Intact
Intact
Intact
Intact
Intact
Intact
Intact
Intact
IntactFailed
Failed
Failed
Failed
Failed
Intact
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicasy la Vida del Pozo
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicas
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Cracking
Equivalent Plastic Strains Due to 10K Pressure Test, Top of Tieback
(1000 ft, RKB)
X
Y
Z
.434E-4
.8E-4
.117E-3
.153E-3
.19E-3
.226E-3
.263E-3
.299E-3
.336E-3
.372E-3
Shrinkage compensated Tie Back SlurryShrinkage - 0%
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Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicas
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Elastic (lower Youngs Modulus) Cement Shrinkage Compensated
No Plastic Deformation orCracking
X
Y
Z
0000000000
Equivalent Plastic Strains Due to 10K Pressure Test, Top of Tieback
(1000 ft, RKB)
Diseo del Cemento Considerando sus Propiedades Mecnicasy la Vida del Pozo
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