-Cabezal de cementación:
Un dispositivo fijado a la unión superior de una sarta de revestimiento
para sostener un tapón de cemento antes de que sea bombeado en la
tubería de revestimiento durante la operación de cementación.
En la mayoría de las operaciones, se lanza un tapón de fondo antes del
espaciador o la lechada de cemento. El tapón superior es liberado desde
la cabeza de cementación después del fluido espaciador.
La mayoría de las cabezas de cementación pueden sostener tanto el tapón
superior como el tapón inferior. Un colector múltiple incorporado en el
arreglo de la cabeza de cementación permite la conexión de una línea de
circulación de fluido.
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Cementación para evitar la migración de gas
AJUSTE DE LA ALTURA DEL ANILLO DE CEMENTO
El método más simple y efectivo para reducir el potencial de flujo de
gas en el espacio anular después de cementar, consiste en disminuir la
altura del anillo del cemento. Esta técnica efectivamente disminuye la
cantidad de columna de cemento que se revertirá a un gradiente
hidrostático de agua de mezcla. La columna de cemento debe ser de
suficiente altura para cubrir completamente todas las zonas productivas,
con el fin de prevenir la comunicación interzonal, y proveer
sustentación adecuada para la estabilidad del casing.
Sin embargo, si la capacidad de flujo en el espacio anular está
indicada por el análisis gráfico, puede ser deseable reducir la altura
de la columna de cemento y solucionar cualquier problema de
inestabilidad en la cañería (casing) en forma anticipada de cualquier
otra manera. Los requerimientos de regulación pueden considerarse
también cuidadosamente al ajustar las alturas de las columnas de
cemento.
El siguiente grafico muestra un pozo de 8000 fts con una densidad de
lodo de 11 lbs/gal a su vez cementado con una lechada de 15,6 lbs/gal.
En este ejemplo, el tope del cemento de 600 fts (CASO II) cubriría en
forma adecuada los horizontes productivos, pero la práctica corriente
de campo en esta área ha tenido que volver a cementar a una profundidad
de 3000 fts. (CASO I)
VARIACION DE LOS TIEMPOS DE BOMBEABILIDAD DE LA LECHADA DE CEMENTO
En situaciones donde se precisan grandes columnas de cemento, los tiempos de bombeo de la lechada pueden ajustarse en el anillo de cemento con el objeto de prevenir de retardadores y aceleradores, los tiempos de bombeo pueden variar el tope del anillo. Idealmente, el cemento puesto frente a cualquier potencial de flujo en el espacio anular alcanzaría la suficiente resistencia a la compresión, para prevenir la intrusión de gas, antes que la lechada superior se revierta al gradiente hidrostático del agua de mezcla. El efecto de ajustar los tiempos de bombeabilidad de la lechada es semejante al alcanzado con cementaciones convencionales en múltiples etapas.
En la Costa del Golfo de Texas, con la ubicación del tope del cemento a los 3000 pies, un flujo potencial de gas en el espacio anular es indicado, por análisis gráfico, de formaciones por debajo de los 6400 pies. La presión hidrostática de la columna ajustada de lodo/cemento es aproximadamente de 400 psi menor que la presión poral de formación a 6700 pies. Si no se usara la técnica preventiva en esta situación, la comunicación interzonal o la migración de gas hacia la superficie seria esperada.
Con el objeto de ubicar correctamente el perfil ajustado del gradiente hidrostático hacia la derecha, la columna de cemento puede dividirse en dos lechadas separadas por el tiempo de bombeabilidad en etapas. En este ejemplo, con una diferencia en el tiempo de bombeabilidad de aproximadamente 2 horas, la lechada en el fondo tendría un cierto fragüe antes que la lechada superior alcance el fragüe inicial y pierda la mayor parte de su gradiente hidrostático inicial.
DE LA DENSIDAD DEL LODO EN EL ESPACIO ANULAR
El incremento de la densidad del lodo de perforación encima de la columna del cemento, es otra técnica preventiva que se puede usar para ubicar la totalidad del perfil hidrostático desde la superficie hasta la profundidad final.
Este grafico muestra un pozo de 8000 fts con una densidad de lodo de 10 lbs/gal y una densidad de cemento de 15,6 lbs/gal. Si el pozo fuera cementado en esas condiciones, el flujo en el espacio anular se esperaría desde numerosos intervalos bajo los 6000 pies que es el tope del cemento. Esta ubicación de la línea sería suficiente para proveer un desbalance positivo hidrostático mínimo y consecuentemente prevenir la migración de gas en el espacio anular.
El factor más importante a tenerse en cuenta, cuando se utiliza esta técnica, es la integridad de la formación. El uso de esta técnica tiene validez solamente si el pozo puede existir el efecto hidrostático adicional del aumento de la densidad del lodo. Si en pozo no puede existir la presión hidrostática total ejercida por esa columna, es probable que ocurran perdidas de circulación durante la cementación. Las perdidas pueden resultar en una migración del gas en el espacio anular y problemas de control de pozo potencialmente graves.
APLICACIÓN DE PRESION SUPERFICIAL EN EL ESPACIO ANULAR CEMENTADO
La capacidad de flujo de gas en el espacio anular puede también reducirse mediante la aplicación de una presión superficial sobre el espacio anular cementado inmediatamente después de la colocación del cemento. Esta presión aplicada, compensa la perdida de gradiente hidrostático del cemento que ocurre a medida que la lechada se fragua. Esta técnica de fuga de gas requiere la lechada se diseñe para adquirir resistencia tan rápidamente como sea posible después de su fragüe inicial.
Cuando un pozo con potencial de gas en el espacio anular determinado debajo de los 7000 pies. Existe una zona de particular interés a los 7800 pies, se estima tener un desbalance de 100 psi en menos cuando la columna de cemento de 2000 pies se revierta a una gradiente hidrostática de su agua de mezcla.
Aplicando una presión superficial de 300 psi, la totalidad del perfil ajustado hidrostático lodo/cemento, se ubica hacia la derecha. Esta ubicación de la línea provee aproximadamente 200 psi de desbalance positivo a 7800 pies, reduciendo consecuentemente la capacidad de migración del gas. Esto es imperativo de que la presión superficial sea aplicada inmediatamente después de cementar de tal manera que el gradiente de presión se transmita a lo largo de toda la longitud de la columna lodo/cemento.
Una vez que la columna de cemento ha comenzado a tomar fragüe inicial y/o la columna de cemento ha comenzado a incrementar su fuerza de Gel, es dudoso que la presión pueda transmitirse a través de la columna de fluido en el espacio anular a la profundidad que hubiese sido necesaria.
Cuando una de las técnicas más simples y económicas para la prevención de flujo de gas en el espacio anular no es práctica, las herramientas de cementación en múltiples etapas en el pozo puede ser empleadas para cementar selectivamente el casing. Cada etapa de cementación o columna debería fraguar se antes de realizar una etapa subsiguiente. Esta técnica puede prevenir la migración de gas en el espacio anular en algunos pozos mediante el uso de columnas de cemento más cortas, no continuas. Mediante la abertura sucesiva de los dispositivos de cementación, cada etapa subsiguiente, es bombeada al pozo provocando una separación física y en tiempo de cada etapa de cementación.
La siguiente figura muestra un ejemplo de un pozo que contiene numerosas zonas productivas entre 3000 y 5000 pies y de 6500 a 8000 pies.
Cementación en Múltiples Etapas
Si el pozo se cemento desde el fondo hasta los 300 pies, estarían
desbalanceadas negativamente varias zonas de gas debajo de los 6500
pies. Basado en el perfil de gradiente hidrostático ajustado
lodo/cemento que se muestra también, un incremento neto de 261 psi en la
presión hidrostática podría realizarse separando esta gran columna en 2
etapas. Este pozo seria firme candidato para la cementación en etapas,
dado que la ausencia de horizontes productivos entre los 5000 y 6000
pies no requiere que este intervalo se cemente.Aumento de la densidad de Agua de mezcla del Cement Slurry
El incremento de la densidad del agua de mezcla de la lechada de cemento es otra técnica que puede utilizarse para la prevención de gas en el espacio anular en algunos pozos. Los ensayos fueron realizados en lechada con densidades de agua de mezclas incrementadas para verificar la retrogresión hidrostática atestiguada con lechadas de agua dulce.
Aumento de la densidad de agua de mezcla de la lechada de cemento
Esta figura muestra un pozo en el cual el casing de producción fue cementado entre 6000 y 8000 pies.
Como se indica mediante la línea de gradiente de 8,34 lbs/gal, el potencial del gas en el espacio anular podría esperarse de zonas debajo de los 7000 pies. Aumentando la densidad del agua de mezcla de la lechada a 9,5 lbs/gal con el agregado del 18% de cloruro de sodio, un incremento neto de 122 psi en la presión hidrostática podría efectivizarse en el fondo del pozo. Esta presión hidrostática adicional sería suficiente para prevenir la migración de gas en el espacio anular.
Cortesia de LA COMUNIDAD PETROLERA
