INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ALUMNOS:

Arriaga Toxqui Alejandro Álvaro

González Hernández Jorge Armando

Huerta Díaz José Antonio

Navarro Ponce De León Dante Enrique

“CEMENTACION.”

ASIGNATURA: Procesos Químicos Para La Ing. Petrolera

PROFESOR: Barba Gutiérrez Antonio

GRUPO: 3PM2

TURNO: MATUTINO

CICLO ESCOLAR: 2014-2015

ContenidoCementaciones................................................................................................................................1

Introducción:.................................................................................................................................1

¿QUE ES LA CEMENTACION?................................................................................................1

CEMENTACION PRIMARIA......................................................................................................1

Tipos de cemento............................................................................................................................2

Objetivos...........................................................................................................................................2

METODOLOGIA DEL DISEÑO.....................................................................................................3

PRUEBAS DE TAPONES DE CEMENTO:..................................................................................4

CEMENTO:......................................................................................................................................6

Joseph Aspdin.............................................................................................................................6

Tipos de cemento........................................................................................................................7

CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS SEGÚN SU GRADO API..........................................8

PROPIEDADES DEL CEMENTO.................................................................................................9

Densidad de la Lechada...........................................................................................................10

Agua de Mezcla.........................................................................................................................10

Tiempo de Fraguado (Capacidad de Bombeo).....................................................................11

Fuerza de Compresión.............................................................................................................11

Perdida de Agua........................................................................................................................11

Permeabilidad............................................................................................................................11

Rendimiento...............................................................................................................................12

Herramientas especiales de registración...................................................................................12

PNN.............................................................................................................................................13

SIPLOS.......................................................................................................................................13

RBT (Radial Band Tools)..........................................................................................................13

Casing Inspector........................................................................................................................13

RST.............................................................................................................................................13

ECS.............................................................................................................................................13

Gamma Ray (GR)......................................................................................................................14

Tiempo de Transito (TT)...........................................................................................................15

Registro de Collares (CCL)......................................................................................................15

Registro de Adherencia de Cemento CBL (Cement Bond Log)..........................................15

COSTOS ABSOLUTOS Y RELATIVOS.....................................................................................17

COSTO TOTAL DE LA OPERACIÓN: $1, 752,627.00............................................................17

Control de calidad de la cementación.........................................................................................18

EFECTOS ECOLOGICOS.......................................................................................................18

Aplicación...................................................................................................................................19

Herramientas..................................................................................................................................19

CBL (Cement bound logging)..................................................................................................19

VDL (variable density log)........................................................................................................19

PNN.............................................................................................................................................19

SIPLOS.......................................................................................................................................20

RBT.............................................................................................................................................20

Casin Inspector..........................................................................................................................20

RST.............................................................................................................................................20

ECS.............................................................................................................................................20

Que es lo que mide.......................................................................................................................20

Tipo de herramienta......................................................................................................................21

Limitaciones de registro de cementación:..................................................................................21

En el cementado........................................................................................................................21

De análisis..................................................................................................................................21

En el equipo...............................................................................................................................21

CBL..............................................................................................................................................22

Tamaño de revestidor. VDL.....................................................................................................22

ANEXOS............................................................................................................................................22

Imagenes....................................................................................................................................22

BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................................25

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Cementaciones

Introducción:Durante la construcción de un pozo petrolero, el proceso de la cementación es de vital importancia para el mismo, dado que una deficiencia en la operación de cementación conlleva a drásticas consecuencias como:-Incremento de los costos-Riesgo de pérdida del pozo -Riesgos hacia el ambiente y la seguridadPor tal motivo al momento de diseñar y cementar un pozo petrolero se deben tomar en cuenta ciertas técnicas, así como las mejores prácticas operacionales dirigidas al proceso de cementación, cabe de resaltar que es muy indispensable este proceso en un pozo ya que como antes mencionado un pozo no puede concluir su terminación sin antes haber concluido la cementación total de su pozo.Conceptos Básicos de Cementación

La cementación es un tratamiento termoquímico en el que se aporta carbono a la superficie de una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición, impregnado la superficie y sometiéndola a continuación a un tratamiento térmico. Cementación, proceso para endurecer las superficies de productos de acero con el fin de hacerlos más resistentes a la abrasión y el desgaste, mientras que el interior permanece blando y, por tanto, más tenaz y resistente a la fractura. Presenta el inconveniente de que aumenta la fragilidad de los materiales, disminuyendo sus propiedades resistentes ante el choque y las vibraciones. Existen varias formas de realizar la cementación; carburación, consiste en disolver carbono en la superficie; cianurización, utiliza sales fundidas a base de cianuros alcalinos, y la nitrurización, que consiste en añadir nitrógeno.

¿QUE ES LA CEMENTACION?Este proceso consiste en colocar una lechada de cemento en el espacio anular entre el revestidor y la formación expuesta del hoyo (hoyo hueco) o revestidores anteriores.La cementación en los pozos petroleros consiste en dos operaciones principales:

- La cementación primaria y la cementación con fines de remediación.La cementación primaria.Es el proceso de colocación de una lechada de cemento en el espacio anular existente entre el revestidor y la formación expuesta.

CEMENTACION PRIMARIA.Es realizado cuando es corrido por primera vez en el revestidor en cualquiera de sus etapas

CEMENTACION SECUNDARIA.Es también conocida como forzamiento y su objetivo es reparar una cementación primaria.

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Tipos de cemento

Clase A y B

- Uso en poca profundidad. Composición 50% Ca3Si, 25% Ca2Si, 10% Ca3Al, 10%Ca4AlF

Clase C

- Produce alta resistencia temprana debido al alto contenido de Ca3S

Clase D, E y F

- Cementos retardados debido a molienda gruesa o inclusión de retardadores orgánicos (lingosulfanatos)

Clase G y H

- Para uso general, compatible con la mayoría de los aditivos y puede ser utilizado en un vasto rango de temperaturas y presiones. H es mas grueso - mejor retraso en pozos más profundos.

Clase G

- Es el tipo de cemento comúnmente utilizado.

ObjetivosCementación primaria Cementación secundaria-Aislamiento zonal (prevenir comunicación entre zonas.

a) Aislar zonas(de diferentes fluidos b) Aislar zonas de agua superficial y

evitar la contaminación de las mismas por el fluido de perforación o por los fluidos del pozo.

c) Proveer soporte al revestidor dentro del pozo.

d) Proteger y asegurar el revestidor (Corrosión, Formaciones platicas )

e) Proteger al apoyo de un colapso.f) Reparar pozos por problemas de

canalización de fluidos

Reparar trabajos de cementación primaria deficiente.

a) Reducir altas producciones de agua y/o gas.

b) Reparar filtración causada por faltas del revestidor.

c) Abandonar zonas no productoras o agotadas.

d) Sellar zonas de perdida de circulación.

e) Protege la migración del fluido hacia zonas productoras.

f) Tapones de cemento: operación que consiste en colocar una columna de cemento en un hoyo abierto o revestido.

g) Aislar una zona productora agotada.

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h) Pérdida de control de circulación.i) Perforación direccional.j) Abandono del pozo seco o

agotado.

METODOLOGIA DEL DISEÑODiseño de cementación primaria:El ing. Encargado de diseñar la cementación, además de conocer el objetivo de la cementación requiere la siguiente información.

a) Datos del estado mecánico del pozob) Datos de la formación.c) Datos de los fluidos usados durante la cementación.

A) datos del estado mecánico del pozo:-diámetro de agujero descubierto.-profundidad.-desviación.-diámetro.-Peso.-Grado de la (TR) cementada y de la (TR) anterior.

B) Datos de la formación:-Temperatura del fondo estática y circulante.-Tipos de formación.-Presión de poro.-Presión de fractura.-Nota de predicción de geo-presiones.

C) Datos de fluidos involucrados en la cementación.–Tiempo, reo-logia y densidad del lodo de perforación.-Lechada de cemento.-Los fluidos lavadores y espaciadores-Nota: se recomienda pruebas de compatibilidad de cemento-lodo, lodo- fluido espaciador, fluido espaciador-cemento para evitar reacciones.

-procesos de bombear. 1.-Pueden definirse como procesos de un lechado de cemento en el pozo, bajo presión forzándola bajo una formación porosa tanto en las perforaciones del revestidor o directamente del hoyo abierto.2.-por lo que cementaciones secundarias pueden ser forzadas y/o tapones de cemento.3.-cementacion forzada es el tipo más común de cementación secundaria, el proceso comprende la aplicación de presión hidráulica para forzar cemento en un orificio abierto a través de perforaciones en el revestidor para corregir ciertas anomalías.

Diseño de cementación secundaria forzada.r) tipo de cemento.

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s) tiempo total de bombeo total requerido.t) Tiempo para alcanzar las condiciones del pozo.u) Control de filtrado.v) Resistencia del cemento.w) Desplazamientos y cálculos básicos en condiciones del pozo.

PRUEBAS DE TAPONES DE CEMENTO:El método más común para probar la calidad de la resistencia de un tapón de cemento es bajar una mecha, tubería de perforación o con presión. El tiempo después de colocar el tapón va de las 8 a 72 horas, dependiendo de los aceleradores.

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CENTRADORES DE (TR)Esto sirve para guiar la tubería en su descenso hasta la profundidad donde se va a cementar. En su interior posee un mecanismo que impide que los fluidos de perforación puedan ingresar dentro de la zapata.

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CEMENTO: Se le denomina cemento aun tipo de conglomerante hidráulico, que mezclado con agregados pétreo (grava, arena etc.) y agua crea una mezcla uniforme maleable y plástica, y se endurece al reaccionar con el agua adquiriendo consistencia.El primer tipo de cemento usado en un pozo petrolero fue llamado cemento portland, el cual fue desarrollado por josep aspdin en 1824.Es un producto de mezclas quemadas de calizas y arcillas.

Joseph Aspdin. En 1817 instaló su propio negocio en el centro de Leeds. Experimentó con la fabricación del cemento durante los años siguientes, porque el 21 de octubre de 1824 le concedieron la Patente Británica BP 5022 titulada Una Innovación en el Modo de Producir una Piedra Artificial, la cual el designó con el término "Cemento Portland". Casi inmediatamente después de esto, en 1825, en sociedad con un vecino de Leeds, Guillermo Beverley, instaló una planta de producción para este producto en Kirkgate, Wakefield. Beverley permanecía en Leeds, pero Aspdin y su familia se trastearon a Wakefield. Obtuvo una segunda patente, para un método de fabricar cal, en 1825. La planta de Kirkgate fue cerrada en 1838 después de la compra forzada de tierras por la Compañía Ferroviaria Manchester y Leeds.

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Tipos de cementoExisten diversos tipos de cemento:1.-por su composición.2.-por sus propiedades de resistencia y de durabilidad.3.-Por sus destinos y uso.Pero se pueden establecer dos tipos básicos de cementos.

a) De origen Arcilloso:Obtenidos a partir de arcillas y una piedra caliza en proporción de 1 a 4 aproximadamente.

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b) De origen puzolánico.La puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico.

CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS SEGÚN SU GRADO API

Los cementos tienen ciertas características físicas y químicas y en base al uso que se les pueda dar en cuanto a rango de profundidad, presiones y temperaturas a soportar, etc. La (API) define 9 diferentes clases de cemento de (A-H) dependiendo de la porción de los cuatro componentes químicos fundamentales:

a) C3b) C2Sc) C3Ad) C4AF (siendo C= calcio, A= aluminato, F= fluoruro)

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Clase A:Usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000, cuando no se requieren propiedades especiales. La relación agua/cemento recomendada es de 5.2 gal/s”.

Clase B:Usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000, cuando se requieren condiciones moderadas a altas resistencia de sulfato. La relación agua/cemento recomendada es de 5.2 gal/s´´.

Clase C:Usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000, cuando se requieren condiciones de alto esfuerzo. La relación agua/cemento recomendada es de 6.3 gas/s´´.

Clase D:Usado generalmente para pozos desde 6000 hasta 10000, para condiciones moderadas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es de 4.3 gal/s´´.

Clase E:Usado generalmente para pozos desde 10000 hasta 14000, para condiciones altas de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/s´´.

Clase F:Usado generalmente para pozos desde 10000 hasta 16000, para condiciones extremas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es de 4.3 gal/s´´.

Clase G Y HUsado generalmente para pozos desde 8000 que pueden ser usados con aceleraciones o retardadores para cubrir una amplia variedad de rangos de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es de 5.0 gal/s´´.

PROPIEDADES DEL CEMENTO.Densidad: las lechadas se diseñan con 0.01gr/cm3 por arriba de la densidad de un fluido de perforación y por ende por debajo de la presión de la presión de fractura y por arriba del poro.De acuerdo a la densidad de la lechada de cemento estas se pueden dividir en 4 tipos.

a) Lechadas espumantes 0.66—1.06 (gr/cm3)b) Lechadas ligeras 1.05 – 1.95 (gr/cm3)c) Lechadas convencionales 1.9—1.95 (gr/cm3)d) Lechadas pesadas 2.1—2.7 (gr/s´´)e) Tiempo de fraguado (capacidad de bombeo)f) Agua libre.g) Perdida de filtrado.h) Rendimiento.i) Requerimiento de agua.j) Temperatura.

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k) Salinidad.l) Litología.m) Flujo de gas.

Condición 1Condición 2Condición 3

Densidad de la Lechada

Una mezcla estándar que comprenda 5 galones de agua y 94 libras (1 saco) de cemento, creara una lechada con una densidad de 15.8 ppg. La densidad de la lechada es ajustada variando, ya sea la proporción del agua de mezcla o el uso de aditivos. La mayoría de las densidades de lechada se encuentran en un rango 11-18.5ppg. Los aditivos para ajustar la densidad incluyen: Materiales reductores de densidad

• Bentonita (SG 2.65) – reduce una lechada de 15.8 ppg a 12.6 ppg con 12% de bentonita

• Diatomeas

• Gilsonita (SG 1.07)

• Puzol (SG 2.5) – una mezcla 50:50 con 2% de bentonita creara una lechada de 13.3 ppg Materiales incrementadores de densidad

• Baritina (SG 4.25)

• Ilmenita (SG 4.6)

• Hematites (SG 5.02)

Agua de Mezcla

Las proporciones de agua de mezcla detalladas anteriormente, dependen de:

• La necesidad de una lechada bombeable.

• Un monto mínimo de aguas libres en caso de permitir que se quede/asiente. Reducir la proporción de agua de mezcla tiene el siguiente efecto:

• Causa un incremento en la densidad, fuerza de compresión y viscosidad de la lechada

• La lechada se hace más difícil de bombear

• Se construye menos volumen de lechada por saco de cemento utilizado, es decir, baja la resistencia. Durante una operación de cementación típica una lechada de llenado o relleno y lechada principal o de amarre son muchas veces utilizados. La diferencia entre estas es debido a la reducción en la cantidad de agua de mezcla siendo usada. Un incremento en contenido de aguapara la lechada de amarre, va a permitir tiempos de bombeo y tiempo de asentamiento mas largo pero resulta en una fuerza de compresión menor y en agua libre adicional. El agua libre puede volver a ser utilizada con adicionando

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bentonita en la lechada para ligar el agua libre.

Tiempo de Fraguado (Capacidad de Bombeo)

El tiempo de fraguado es el tiempo disponible para la mezcla de una lechada, bombeada y desplazada dentro del anular antes de que comience a fraguar y a asentarse. Este tiempo va a depender de los aditivos utilizados (retardadores para incrementar el tiempo y aceleradores para reducir el tiempo) y las condiciones dentro del agujero descubierto (un incremento en la temperatura, presión y perdida de fluido o filtración va a reducir el tiempo de fraguado). El tiempo de fraguado es determinado durante las pruebas de laboratorio. El tiempo para alcanzar 100Unidades Bearden (Bc) es registrado como el tiempo de fraguado. La capacidad de bombeo normalmente cesara alrededor de 70 Bc.

Fuerza de Compresión

Una fuerza de compresión de aproximadamente un mínimo de 500psi, incluyendo el factor de seguridad, se hace necesaria para apoyar la sarta de revestimiento y soportar diferentes presiones antes de continuar perforando. Para tuberías de revestimiento o sartas de “liner” una fuerza de compresión de aproximadamente 2000 psi es muchas veces requerida para perforar. El periodo de “Esperar por Cemento” (WOC), permite a la fuerza del cemento a desarrollarse por completo. El periodo de tiempo depende de la temperatura, presión, proporción de agua de mezcla y del tiempo transcurrido desde el mezclado, en el agujero descubierto. Aceleradores (esdecir CaCI2) puede reducir el tiempo de WOC hasta menos de 3 horas.

Perdida de Agua

El proceso de asentamiento del cemento es el resultado de una reacción química que resulta en deshidratación. De modo que es importante que cualquier pérdida de agua sea controlada hasta que el cemento sea colocado para asegurar que se mantenga bombeable. La cantidad aceptable de perdida de agua dependerá del tipo de trabajo que se esta realizando.

Permeabilidad

Una vez asentado el cemento tiene una permeabilidad menor a 0.1 milidarcy (las piedras areniscas compactas tiene alrededor de 1-10 milidarcies). Disturbios durante el asentamiento, es decir, colado del gas o prueba de presión, puede incrementarse por varias ordenes de magnitud.

Cálculos de cementación

Los cálculos principales requeridos para un trabajo de cemento son:

• La cantidad de lechada requerida para llenar el espacio anular fuera de la tubería de revestimiento, hasta la altura programada.

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• La cantidad de lodo necesaria de bombear para desplazar el cemento, es decir, golpear el tapón de superficie. En todos los cálculos de cemento es necesario conocer la resistencia por saco de cemento siendo utilizado, para poder confirmar que hay suficiente material en la locasión (incluyendo material para contingencias). La resistencia/saco depende de la cantidad de aditivos en el cemento y la densidad final requerida de la lechada. Los esquemas son invaluables para clarificar los volúmenes requeridos incluyendo detalles con respecto a las capacidades anulares (agujero descubierto y agujero descubierto con tubería de revestimiento), diferentes grados de tubería de revestimiento, longitud de las secciones, etc.

Rendimiento

El rendimiento del cemento en pies cúbicos por saco, es el volumen que será ocupado por el cemento, el agua de mezcla y los aditivos una vez que la lechada este mezclada. Esto variara dependiendo de la clase de cemento.APLICACIONES

a) Perforación de pozos (exploratorios).b) Terminación y mantenimiento de pozos.c) Taponamiento de pozos no productores.d) Cementación de plataformas fijas en el mar.

PRODUCTORES Y PROVEEDORES.a) CEMENTO APASCO S.A DE C.Vb) CEMEX DE MEXICO S.A DE C.Vc) HORCALSA d) NEXTBAR e) FLASH CHEMICALS

Herramientas especiales de registración

Para determinar algunas de las características de las formaciones del subsuelo es necesario llevar a cabo la toma de registros. Para esto se utilizan herramientas como las que fueron anteriormente descritas, que constan de una unidad móvil (o estacionaria en pozos costa afuera) que contiene un sistema computarizado para la obtención y procesamiento de datos. También cuenta con el envío de potencia y señales de comando (instrucciones) a un equipo que se baja al fondo del pozo por medio de un cable electromecánico. El registro se obtiene al hacer pasar los sensores de la sonda en frente de la formación, moviendo la herramienta lentamente con el cable. Además de las mencionadas en el anterior capítulo, existen otras herramientas especiales que son empleadas en la registración, como ser:

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PNN

Es una herramienta de saturación que permite definir en tiempo real la diferenciación del gas seco con el condensado y que posterior a su procesamiento define la saturación de hidrocarburos y agua en cada zona. La herramienta PNN es una herramienta muy competente en formaciones de baja salinidad (menores a 5000 ppm) y baja porosidad (menor a 8%)

SIPLOS

Es un conjunto de herramientas de producción que permiten interpretar cuantitativamente los perfiles de producción. Con el paquete HWFlow se calculan rápidamente y correctamente las tasas de producción o inyección resolviendo asi diferentes problemas en la producción como conificación de agua o gas y los casos de flujo cruzado.

RBT (Radial Band Tools)

Es una herramienta de cementación de alta resolución que determina la adherencia de cemento ultra light detrás del Casing y entre el Casing y la formación en un radio de 360º.

Casing Inspector

Son herramientas para inspeccionar la condición de revestimiento del pozo y tubería.

RST

Que fue diseñada para la evaluación de pozos entubados.

ECS

Cuya respuesta es óptima para la determinación de litología en pozo abierto.

Los registros de cementación están entre los registros de pozos más difíciles de interpretar, debido a que éstos constan de un gran número de mediciones en comparación con muchos otros registros de pozos y adicionalmente es necesario correlacionar todas estas mediciones para poder ofrecer una interpretación con el menor grado de incertidumbre posible. El propósito de los registros de cementación es indicar la adherencia del cemento detrás del casing y producción asegurando el sello entre arenas productoras. Así mismo, la interpretación de los registros de cementación se ve afectada por la considerable cantidad de parámetros que influyen en las lecturas de las herramientas utilizadas para realizar las corridas.

Debido a lo anteriormente descrito surge la necesidad de desarrollar un mecanismo que establezca niveles de prioridades sobre cada una de las mediciones, evalúe las características que pueden presentar éstas, para luego ponderar las diferentes

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condiciones que pueden estar presentes en la zona a evaluar y así dar una interpretación del trabajo de cementación realizado.

Luego de definir el comportamiento de las herramientas bajo diferentes condiciones de adherencia del cemento, condiciones operacionales del proceso de cementación y de la corrida de la herramienta, se elabora un patrón que contiene información de cómo son afectadas las diferentes mediciones de las herramientas (curvas e imágenes), es decir, cuáles son los modelos característicos en cada uno de los formatos usados para la presentación de las mediciones, bajo diferentes condiciones de adherencia del cemento, condiciones operacionales del proceso de cementación y condiciones de la herramienta al realizar la corrida del registro. Este patrón tiene como objetivo ordenar la información recabada y de esta manera identificar de forma rápida los modelos característicos sobre las mediciones, para todas aquellas condiciones que el cemento pudiese presentar en el anular.

La metodología desarrollada para la interpretación de los registros de cementación tiene en cuenta: el control de calidad que se debe seguir para la toma y posterior interpretación de cada uno de los registros, las características de cada una de las mediciones que se realizan, datos generales de la operación de cementación y sobre las características de las formaciones atravesadas durante la perforación y por último valores obtenidos por las compañías de servicio para diferentes tipos de cemento y tamaños de revestidor tales como amplitud, tiempo de tránsito, atenuación y valores de impedancia teóricos.Interpretación de registros

La tubería de revestimiento superficial debe cementarse para proteger y sellar las formaciones de agua dulce, suministrar un ancla para el equipo preventor de reventones y dar apoyo en la superficie para las columnas de tubería de revestimiento más profundas.

Las columnas intermedias de las tuberías de perforación se cementan para sellar las formaciones con presiones anormales efectivamente, aislar formaciones no consolidadas que acusarían desprendimientos excesivos a menos que se sostengan con tuberías de revestimiento y cemento, y tapar zonas de pérdida de circulación para permitir que la perforación siga adelante. El cemento también protege, efectivamente la tubería de revestimiento de la vecindad corrosiva, principalmente fluidos corrosivos que pueden existir en las formaciones sub superficiales.Los registros de control de cementación, son: GR, TT, CCL, CBL, VDL, CET y sirven para detectar las condiciones del cemento en las paredes de la tubería y del pozo, en una cementación primaria, o sea la que se hace para fijar la tubería de revestimiento en el pozo luego de ser perforado; como después de cualquier otra cementación posterior durante trabajos de reacondicionamiento cuando el hueco ya está revestido y es necesario efectuar cementación forzada. Siempre van acompañados con un registro (CCL) y GR, con propósitos de que la herramienta pueda ubicarse a profundidad correcta.

Gamma Ray (GR)

Es, una curva de correlación ubicada en la primera pista, con igual propósito, puede servir el registro Neutrónico (NL).

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Tiempo de Transito (TT)

Esta curva es utilizada como un controlador de calidad y es el tiempo se emplea para detectar el primer arribo al receptor a través de una barrera flotante o “ventana” que es el umbral de nivel de detección. Si la herramienta está centralizada en el pozo en tubería libre el TT debería proporcionar valores razonablemente precisos. Debido a que el TT es constante, siempre y cuando se tenga tubería de las mismas características en la zona a registrarse se obtendrá una línea constante. Las únicas causas para que este valor cambie son: las descentralizaciones de la herramienta y los collares (debido al cambio de espesor). Cuando en zonas cementadas hay variaciones del TT esto puede deberse a factores que incrementan o decrementa el TT, estos son: los collares, salto de ciclo, descentralización de la herramienta y señales de formaciones rápidas.

Registro de Collares (CCL)

Es un registro localizador de collares o cuellos de la tubería de revestimiento. Es corrida en conjunto con registros de correlación como el Neutrón o GR. Los dos últimos servirán para correlacionar los registros de cementación con respecto a los registros a hueco abierto y con el CCL se puede correlacionar posteriormente nuevos registros de cementación o en operaciones de cañoneo.

Registro de Adherencia de Cemento CBL (Cement Bond Log)

El perfil de cementación CBL se basa fundamentalmente en el uso de señales acústicas para determinar la calidad de adherencia del cemento a la cañería, además el perfil CBL (cement bond log) detecta vacíos, deshidratación y contaminación causada por el lodo. Este registro solo nos proporciona información de la adherencia del cemento a la cañería.

Para indicar la buena o mala adherencia del cemento con la tubería, se basa en la medición de la atenuación que sufre la onda sónica al incidir en la tubería, lo cual se manifiesta por la amplitud que registra la curva.

En términos del oído humano, la amplitud significa "cuan ruidoso" es el efecto de golpear una campana de metal desde el interior, pero que exteriormente se encuentra sostenida con las manos, como un revestidor. En la práctica el cemento reemplaza a las manos, de tal manera que un pobre cemento aumentara la amplitud y un buen cemento la disminuirá. Tomando como constante el tamaño de la tubería, peso, espesor, resistencia del cemento a la compresibilidad de tal manera que estas constantes no afecten la interpretación cualitativa y cuantitativa del registro, en la determinación de la presencia del cemento en el espacio anular, existen las siguientes posibilidades:

o Que el registro indique que la tubería no esté cementada

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Por ausencia de cemento

Por presencia de micro-ánulo que hace incrementar la amplitud. o Que el registro indique que la tubería esta cementada

Este registro de cementación no puede ofrecernos información acerca del porcentaje del anillo de cemento, nos puede indicar puntos claros de adhesión suficiente, las limitaciones de este perfil se deben al requerimiento del líquido en la cañería de cualquier densidad. El liquido es necesario para transmitir la pulsación desde el transmisor hasta la cañería para que el registro sea bueno es menester que el cemento haya fraguado.

Los registros CBL efectuados en distintas etapas del fraguado del cemento nos muestran que la atenuación aumenta con el tiempo y llega al máximo cuando el cemento fraguó totalmente.

El registro de cementación se mide en mili voltios por lo general se recomienda para la toma de este tipo de registros el periodo de 1 día para casos de cementos puros, y de 5 días para el caso de cementos con aditivos como ser retardadores. Esto es regulado por la resistencia compresiva del cemento.Registro de Densidad Variable (VDL)

Determina la buena o mala adherencia del cemento con la formación y/o la tubería mediante el comportamiento de un conjunto de curvas gruesas de acuerdo a sus ondulaciones o paralelismos y al rango en que estas se verifiquen. Para tener una buena imagen del tren de ondas completo provenientes de 1ª formación en secciones cementadas y con buena adherencia a la tubería, requisito básico es que las señales provenientes de la formación deben ser más fuertes que las provenientes del revestidor. A continuación se tiene la interpretación del VDL la misma que se puede dividir en dos casos:

Mala adherencia del cemento a la tubería:

Se reconoce por la presencia de fuertes líneas paralelas en toda secuencia de ondas, debido a la rata constante en el tiempo del arribo de la tubería.

Se reconoce por la presencia de fuertes líneas paralelas entre 200 a 400 µ seg, debido a las señales del revestidor seguidamente las líneas son ondulatorias debido a las señales de la formación. La intensidad de estas señales onduladas indicará el grado de adherencia del cemento a la formación.

Mala adherencia del cemento a la formación:

Se reconoce por la ausencia de señales de tubería entre 200 a 400 µ seg., cuando existe buen acople acústico entre cemento y tubería, o presencia de fuertes líneas paralelas de señales de tubería en caso contrario.

Se reconoce porque entre 400 a 1000 µ seg se tendrán señales de formación muy débiles debido al mal acople entre cemento y formación, se caracteriza por la presencia

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borrosa de señales onduladas. Además puede existir la presencia de señales fuertes algo onduladas, pero paralelas de menor espesor que las anteriores al final de la pista correspondiente a las señales de lodo.

El registro simultáneo de ambos perfiles, el CBL y el VDL son necesarios para tener efectividad en la operación, puesto que el Cement Bond Log, provee una evaluación cuantitativa de la cementación. El registro Variable Density Log se utiliza para confirmar ésta evaluación en forma cualitativa, y reconocer problemas o condiciones de la cementación.

COSTOS ABSOLUTOS Y RELATIVOS.

EQUIPO UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO C.DEL SERVICIO

Calibración M 575 11.70 $12,408.50

RPFC M 575 21.58 $75,000.00

UAP HORA 30 2,500.00 $96,000.00

Pipa de agua EQUIPO 6 16,000.00 $319,500.00

Equipo fluido EQUIPO/DIA 15 21,300.00 $12,276.00

Presa metálica EQUIPO 4 3,069.00 $29,456.00

Cemento EQUIPO/DIA 14 2,104.00 $743,613.00

Agua M3 23 32,331.00 $18,000.00

Disparos M3 60 300.00 $156,000.00

Cargas de disp. UNIDAD 3 52,000.00 $31,940.00

Cables de pistolas

UNIDAD 3 10,569.00 $17,940.00

Corte de cabezal

M 1200 14.95 $6,627.00

SERVICIO 1 Subtotal $1,752,627.00

COSTO TOTAL DE LA OPERACIÓN: $1, 752,627.00

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Control de calidad de la cementación

Para realizar la evaluación cuantitativa de la calidad del cemento, además de usar la interpretación de los registros CBL y VDL, se incluye una combinación de registros de rayos gamma, un localizador de cuellos (CCL) y el tiempo de propagación (TT) que tarda la primera onda desde el transmisor hasta el receptor de tres pies.

Los objetivos del control de calidad de la cementación son confirmar que el cemento está presente para suministrar soporte al revestidor y asegurar que las zonas de interés estén hidráulicamente aisladas.

EFECTOS ECOLOGICOS1.-Durante la cementación, se utiliza una serie de químicos con distintos grados de toxicidad, siendo lo más importante el limo y la arcilla.2.-A estos se añade otros adictivos para acelerar (cloruro de sodio, silicato de sodio y carbonato de sodio) o retardar (lignina, lignosulfanata de calcio y derivadas de celulosa) el proceso de cementación.Para reducir la densidad se usa compuesto como bentonita, tierra rica en diatomeas, para aumentar se utiliza barita y arena.En la cementación se utiliza además compuestos antiespumantes, entre los que se incluyen esteres fosfatadas, ácidos grasos y alcoholes polioxilatados GENERACION DE DESECHOS Y FOCOD DE CONTAMINACION.Fluidos de reacondicionamiento de los pozos: agua de control del pozo, cemento, aditivos químicos, petróleo, agua de formación, derivados del petróleo.Fluidos y ripios de perforación: adictivos químicos, cemento, minerales, agua de formación, petróleo.La contaminación en el suelo por petróleo y sus compuestos asociados, hace que los compuestos solventes se filtren, y los sólidos y grasas permanezcan en la superficie o sean llevados hacia tierras mas bajas. La contaminación de suelo provoca la destrucción de los microorganismos del suelo produciéndose un desequilibrio ecológico general.

El registro de cementación es muy útil ya que muchas veces no se tiene suficiente información después del entubado, o pozo ya cementado. En el cual se realiza el registro de cuantificación y cualificación de calidad del cemento.

La cementación es el proceso termoquímico en el cual se reviste el tubo de acero con una capa de carbón dándole mayor tenacidad y resistencia a la abrasión y desgaste por corrosión. Teniendo varios tipos de cementación (Carburizacion, cianurizacion, nitrurizacion).

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Aplicación

Como principal aplicación del registro es el de evaluar la formación y la integridad del pozo, con el uso de las herramientas de registro sónico.

El análisis de la calidad de la cementación, sus propiedades, adherencia, consistencia, volumen en las paredes del pozo, carácter de interacción de la formación con el cemento.

Aplicación CBL.

Evalúa la cementación

Verifica la integridad del cemento

Determina la calidad del cemento

Aplicación de VDL.

Evaluar la cementación

Verificar la integridad del cemento

Verificar aislamiento hidráulico

Determinar la calidad del cemento

Separa el tope del cemento

Herramientas

CBL (Cement bound logging).

Herramienta de baja frecuencia sónica. Mide la amplitud de la señal en la pared del revestidor (alta amplitud baja cantidad de cemento).

VDL (variable density log).

Registro de densidad variable de onda, registro de amplitud de onda sónica para mil microsegundos.

PNN.

Herramienta de saturación sea de agua o hidrocarburo además de medir la salinidad y baja porosidad.

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SIPLOS.

Conjunto de herramientas que te permite medir la tasa de producción o inyección.

RBT.

Herramienta de alta resolución que define la adherencia del cemento.

Casin Inspector.

Herramienta que indica la condición de revestimiento de pozo y tubería.

RST.

Herramienta para pozos entubados.

ECS.

Para interpretación litológica en pozo.

Que es lo que mide.

Las distintas herramientas de registro de cementación miden ondas de transmisión sónica en KHz las mismas que definen las características del cemento, la interacción con la formación y el entubado.

Siendo de amplitud alta cuando la cementación es baja, o de amplitud baja cuando la cementación es muy buena en el pozo.Las unidades de medida son mV.

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Tipo de herramienta.

Es una herramienta de tipo patín en el entubado del pozo donde el transmisor Tx emite las ondas de baja frecuencia de aproximado de 20 KHz. Los que serán recibidos en número de acuerdo a la herramienta.

Limitaciones de registro de cementación:

En el cementado

Problemas de flujo de origen mecánico (mala centralización de las tuberías, agujeros derrumbes, preflujo ineficiente, régimen de flujo incorrecto).

Degradación de la lechada de cemento durante el curado (por relación de presión de poro del cemento y la presión de formación). Los poros del cemento pueden ser de 0,001 md. Pero en formaciones gaseosas este gas puede hacer que aumente hasta 5 md. Para ello se usan aditivos especiales.

De análisis

Formaciones no porosas donde las señales de llegada es la misma en el tubo y la formación, requiere consideración de salto de ciclo.

Insuficiente tiempo de cementación

Espesor del cemento menor a 2cm, limita el registro

Burbujas de gas en el revestimiento del pozo hacen decrecer la señal acústica

Espacios vacios en el cemento

Espesores de los tubos.

En el equipo

Errores de frecuencia de transmisión

Velocidad de registro para VDL, CBL no mayores a 2.000 pies/hora

Factores que afectan el registro de CBL, VDL.

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CBL.Salto de ciclo cuando la amplitud de E1 es muy pequeña, desplazándose a E3 en casos de muy buena adherencia. La temperatura y la presión controlan la amplitud de onda.Centralización selección de tamaños inadecuados de centralizadores para el revestidor. Tiempo de cementación

Tamaño de revestidor. VDL.Presencia de microanillos entre tuberías por la cementación. Tamaño, peso de la tubería y presencia de cemento espumoso.

ANEXOS

Imagenes

Típica onda de revestidor sin cemento

Definición del tiempo de transito

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Unidades del CBL milivoltios mV y las unidades del VDL microsegundos µs

Aplicación de la herramienta CBL Principios de medida

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VDL

Principios de medida VDL

Características del VDL

Aplicaciones de la Herramienta VDL

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BIBLIOGRAFÍA

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Ciccola, V. Cornielis, J. Millán, J. PDVSA INTEVEP.EVALUACIÓN DE CEMENTACIONES A TRAVÉS DEL DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA DE INTERPRETACIÓN DE REGISTROS

Chelotti L. Acosta N. 2009, PERFILES DE POZOS (sede web). http:/es.scribd.com/doc/27993174/Perfilaje-de-pozos.