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CEMENTACIONES
COMALCALCO, TABASCO
Motivación: El alumno debe sentirse atraído por adquirir nuevos conocimientos, para ello los docentes debemos despertar su interés con actividades dinámicas donde el alumno pueda aportar con ideas y tenga el deseo de aprender 19 - 4 - 2020
ÍNDICE
- Razón, misión , valores y política de Petróleos Mexicanos y propósitos de PPS
- Que es una Cementacion
- Objetivos del curso…………………………………..……………………………………………………………………………….………….…
- Introducción a la cementación…………………………………………………………………………………………………………………
- Antecedentes históricos...............................................................................................................................
- Conceptos y Definiciones...........................................................................................................................1
- Proceso de fabricación del cemento..........................................................................................................
- Cemento portland......................................................................................................................................
- El proceso de cementación primaria..........................................................................................................
- Tipos de cementaciones.............................................................................................................................1
- Accesorios para cementación.....................................................................................................................2
- Aditivos para la lechada de cemento..........................................................................................................
- Registro Dirección - Calibracion..................................................................................................................
- Procedimiento para la realización de un servicio de cementaciones........................................................
- Formulario para las operaciones................................................................................................................
- Tabla de capacidades y conversiones.........................................................................................................
- Análisis de los problemas y sus causas.......................................................................................................
- Fichas Tecnicas…………….............................................................................................................................
- Conceptos y definiciones...........................................................................................................................
- Simbología y unidades...............................................................................................................................
- Ejercicios....................................................................................................................................................
- Formatos utilizados en un servicio …………...............................................................................................
- Equipo de protección personal……………………………………………………………………………………………………………
OBJETIVO DEL CURSO
EL ENCARGADO DE UNIDAD DE ALTA PRESION CONOCERA EL PROCESO DE UNA OPERACIÓN DE CEMENTACIONES Y BOMBEOS ASI COMO LAS UNIDADES NECESARIAS, CALCULOS BASICOS Y PRINCIPALES PROBLEMATICAS EN DICHAS OPERACIONES
- CONOCER EL OBJETIVO Y PROCESO DE UNA CEMENTACIÓN.
- CONOCER COMO ESTA COMPUESTO EL CEMENTO
- CONOCER LAS UNIDADES PRINCIPALES EN UN SERVICIO DE CEMENTACIONES, BOMBEOS Y PRUEBAS DE HERMETICIDAD (UNIDADES CEMENTADORA, UNIDAD DE BOMBEO Y PATIN )
- ACCESORIOS Y HTA. QUE DEBEN DE LLEVAR LA UAP
- RECOMENDACIONES Y NOMENGLATURA
- FAMILIARIZARNOS CON CONCEPTOS Y JERGA DE LA INDUSTRIA PETROLERA.
- REALIZAR CALCULOS DE CAPACIDADES VOLUMENES CIMAS ALTURAS , PRESIONES, PESO DE LA TR EN EL AIRE Y FLOTADO TAPON POR CIRCULACION, CEMENTACION FORZADA
- IDENTIFICAR LAS DISTINTAS PROBLEMÁTICAS QUE SE PRESENTAN DURANTE EL DESEMPEÑO DE ESTAS ACTIVIDADES ANTES Y DESPUÉS DE SU PROCESO.
INTRODUCCIÓN A LA CEMENTACIÓN
Preparar y bombear cemento en su lugar en un pozo. Las operaciones de cementación pueden llevarse a cabo para sellar el espacio anular después de bajar una sarta de revestimiento, para sellar una zona de pérdida de circulación, para colocar un tapón en un pozo existente desde el cual poder efectuar desviaciones con herramientas direccionales, o taponar un pozo para que pueda ser abandonado. Antes de que comiencen las operaciones de cementación, los ingenieros determinan el volumen de cemento (generalmente con ayuda de un registro calibrador) a emplazar en el pozo y las propiedades físicas tanto de la lechada como del cemento fraguado necesario, incluidas la densidad y la viscosidad. Una brigada de cementación utiliza mezcladores y bombas especiales para desplazar los fluidos de perforación y colocar el cemento en el pozo
en 1971. Ocho años después la producción del pozo Chac marcaría el principio de la explotación de uno de los yacimientos marinos más grandes del mundo: Cantarell. En 1992 se expide una nueva Ley Orgánica de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios donde se establecen los lineamientos básicos para definir las atribuciones de Petróleos Mexicanos en su carácter de órgano descentralizado de la Administración Pública Federal, responsable de la conducción de la industria petrolera nacional. CEMENTO PORTLAND El término cemento Portland se empleó por primera vez en 1824 por el fabricante inglés de cemento Joseph Aspdin, debido a su parecido con la piedra de Portland, que era muy utilizada para la construcción en Inglaterra. En 1845 Gran Bretaña se fabricó el primer cemento “Portland” moderno hecho de calizas y arcillas o pizarras, sometidas a calentamiento hasta convertirlas en escoria (“Clinker”) que luego era triturada.
CONCEPTOS Y DEFINICIONES:
Aparejo de producción: Es el conjunto de tuberías y accesorios que se colocan dentro de un pozo con el objeto de transportar los hidrocarburos desde el yacimiento hasta la superficie. Bache lavador: Fluido que se utiliza para limpiar y diluir el lodo. Bache espaciador: Fluido que sirve de separador entre el bache lavador y la lechada. Cabeza de cementar: Herramienta con conexiones y válvulas que se instala al cople de la tubería de revestimiento que sirve para alojar a los tapones y conectar la línea de cementar a la tubería de revestimiento. Cementaciones: Son las operaciones con cemento que se efectúan con fines de dar soporte a tubos, etc., en los pozos petroleros. Cementadora (unidad de alta presión (UAP)): Equipo móvil que consta de un motor de tránsito, dos motores auxiliares y dos bombas. Equipadas de herramientas, tuberías y mangueras metálicas. Clinker: Sustancia resultante de la mezcla de varios componentes químicos. Cementaciones de Tuberías de Revestimiento: Son trabajos de mezclado y bombeo de lechadas de cemento para colocarlas en el espacio anular entre la tubería de revestimiento y la pared del pozo dentro del rango de diámetros de tubería de 30 a 3 ½ pulgadas a profundidades comprendidas entre 50 y 7000 m y densidades de lechadas menores a 1.00 gr/cc y con resistencias compresivas mínimas de 500 psi y lechadas con densidades de 1.00 gr/cc hasta 2.40 gr/cc con resistencia mínima de 1500 psi. Espacio anular: Es el espacio que queda entre al aparejo de producción y la tubería de revestimiento o casing, dentro de un pozo. Fluido de control: Fluido que esta en el pozo que sirve para perforar y controlar el pozo de posibles manifestaciones. Lechada de cemento: Mezcla de cemento y agua a diferentes proporciones. Lodo de perforación: Es un fluido circulante que se introduce dentro del agujero por el interior de la tubería, impulsado por una bomba, retornando a la superficie por el espacio anular para ejecutar las funciones requeridas durante le perforación. Pescado. Cualquier tipo de herramienta, equipo, cable, tubos, etc., que interrumpa el seguimiento del proceso y por consiguiente atrase la operación.
El cemento es una mezcla compleja de caliza (u otros materiales con alto contenido de carbonato de calcio), sílice, fierro y arcilla molidos y calcinados que al entrar en contacto con el agua forman un cuerpo sólido. Ésta mezcla de ingredientes se muelen, se calcina en hornos horizontales con corriente de aire y se convierte en “Clinker” (ver figura 3.1); donde como resultado un cemento llamado “Portland”. Definición de cemento “Portland”. Es un cemento hidráulico capaz de fraguar y de desarrollar una alta resistencia a los esfuerzos de compresión. El endurecimiento ocurre a través de un proceso de hidratación que implica reacciones químicas entre el agua agregada y los componentes del cemento. El cemento fraguado tiene baja permeabilidad, es insoluble en agua. Es un cemento hidráulico capaz de fraguar y de desarrollar una alta resistencia a los esfuerzos de compresión. El endurecimiento ocurre a través de un proceso de hidratación que implica reacciones químicas entre el agua agregada y los componentes del cemento. El cemento fraguado tiene baja permeabilidad, es insoluble en agua. Composición Química del cemento “Portland”.
- Componentes básicos:
- Silicato Di cálcico (C2s).
- Silicato Tri cálcico (C3s).
- Aluminato Tri cálcico (C3a).
- Ferro aluminato Tetra cálcico (C4af). Componentes secundarios: Figura 3.1 Molino del Clinker
- Yeso.
- Oxido De Magnesio -
- Sulfatos
- Oxido De Calcio Libre – Cao
- Álcalis- Na Estos productos (ver Figura 3.3) se forman en un horno debido a una serie de reacciones que ocurren a altas temperaturas (1500ºC) entre los elementos de la materia prima: lima; silica; alúmina y óxido de hierro. En el proceso de manufacturación la materia prima seleccionada es molida hasta alcanzar un tamaño muy fino, y su proporción es definida de manera que la mezcla de los componentes finales ya enunciados tengan una composición deseada. 60 Holcim Apasco Presentación Holcim Apasco Macuspana 03.12.2007/InitialsFilename.ppt ArcillaArcilla Caliza Caliza Mineral de FierroMineral de Fierro Yeso o anhidritaYeso o anhidrita ClinkerClinker Cemento PortlandCemento Portland Harina crudaHarina cruda Adición mineralAdición mineral
Cemento portland......................................................................................................................................
Compuesto Cemento Portland Compuesto Figura 3.3 Compuestos químicos del Cemento Portland.
EL PROCESO DE CEMENTACIÓN PRIMARIA
El proceso de cementación primaria una la tubería con la pared del pozo y evita la comunicación de fluidos en el pozo de una zona a otra. La cementación siempre está involucrada en las operaciones de un pozo petrolero; en la perforación, la terminación y la reparación de pozos. Las 3 funciones principales del cemento son: Aislamiento , Protección y Soporte. Los propósitos de un proceso de cementación en un pozo de hidrocarburos son los siguientes:
- Aislar zonas geológicas entre sí , proporcionando un sello hidráulico, protección a los mantos acuíferos y la prevención de filtraciones de fluidos de la formación.
- Proteger el revestidor de carga axial , las cuales son el pero propio y la tensión adicional que se produce al perforar después de aplicar el revestidor.
- Proteger de daños al revestidor ; como la corrosión química por fluidos con altos contenidos de sales, presencia de grases agrios, etc.
- Proteger la formación , para garantizar la productividad del revestidor a lo largo de la zona productora. El ingeniero especialista en cementación debe enfrentar muchas variables relacionadas con la perforación, configuración y estado del pozo para poder ensamblar un diseño de cementación primaria. Fundamentándose en los principios técnicos el ingeniero debe desarrollar un alto nivel de experticia que le permita afinar y determinar los valores más reales de estas variables de acuerdo a las condiciones particulares de cada pozo. Todo el compendio de variables asociadas al pozo se pueden agrupar para un mejor análisis en tres categorías:
- Características del pozo.
- Selección de lechadas.
- Colocación de la lechada en el pozo. Para una mejor comprensión del proceso de cementación es recomendable la siguiente metodología:
- Metodología de diseño.
Aditivos para la lechada de cemento..........................................................................................................
- Pasos a verificar en un programa de cementación
- Cálculos de Cementación Primaria.
- Cementación por etapas.
- Cementación a TR.
Accesorios para cementación.....................................................................................................................2
- Aditivos para la Lechada de Cemento. **TIPOS DE CEMENTACIONES
- Cementación Primaria.** Es el proceso que consiste en colocar cemento en el espacio anular, entre la tubería de revestimiento y la formación expuesta del agujero, asegurando un sello completo y permanente. Objetivos: 1. Proporcionar aislamiento entre las zonas del pozo que contienen gas, aceite y agua. 2. Soportar el peso de la propia tubería de revestimiento. 3. Reducir el proceso corrosivo de la tubería de revestimiento con los fluidos del pozo y con los fluidos inyectados de estimulación. 4. Evitar derrumbes de la pared de formaciones no consolidadas. El reto principal es obtener sólidos hidráulicos efectivos en las zonas que manejan fluidos a presión. Para lograrlo es indispensable mejorar el desplazamiento del lodo de perforación del tramo de espacio anular que se va a cementar consiguiendo así una buena adherencia sobre las caras de la formación y de la tubería de revestimiento, sin canalizaciones en la capa de cemento y con un llenado completo. 2. Cementación Secundaria o Forzada. Es la aplicación de presión hidráulica para forzar cemento dentro de espacios vacíos. La colocación precisa es la clave para un forzamiento efectivo. Su principal objetivo es: Crear un sello entre el revestidor y la formación mediante el llenado con cemento de todas las perforaciones, fracturas o canales detrás del revestidor, para eliminar un problema indeseado de comunicación en el anular. Éste tipo de cementación se lleva a cabo con el forzamiento, proceso mediante el cual se aplica presión hidráulica para dirigir la lechada de cemento hacia un punto específico del pozo y mediante esta presión se deshidrata el cemento dentro de cavidades o contra una zona porosa y permeable de la formación.
- De explotación. En la siguiente figura se muestra las 4 tipos de tubería de revestimiento y la etapa en la que se introducen: La Tubería Conductora de Revestimiento evita derrumbes de suelos y rocas de superficie mal consolidados mientras se perfora el pozo superficial. En caso de que la superficie se erosione o se torne inestable, se pondrá en riesgo la estabilidad del equipo de perforación. Las profundidades de instalación son normalmente de 90 a 150 pies y rara vez exceden los 300 pies. Ésta tubería brinda una línea de flujo lo suficientemente alta como para permitir el retorno del lodo a la presa de lodo mientras se perfora el pozo superficial. Tubería Superficial de Revestimiento , protege las arenas de agua dulce poco profundas en contra de la contaminación causada por los fluidos de perforación y los fluidos producidos. Ésta se cementa con la superficie de manera que las zonas de agua dulce cuenten con una capa de cemento y una tubería de revestimiento de acero para protegerlas. El tipo de Tubería Intermedia de Revestimiento brinda integridad del pozo durante las operaciones subsecuentes de operación. Esta sarta intermedia protege las formaciones detrás de ella en contra de altos pesos del lodo. También permite controlar el pozo al
encontrar una presión de superficie mayor que la del peso del lodo. Una de las principales ventajas de este tipo de tubería es que permite la perforación sub-balanceada de formaciones más profundas y aísla las que son problemáticas. Tubería de Revestimiento de Explotación. La sarta se instala y cimenta en la zona de explotación y actúa como un respaldo para la sarta de tubería durante la explotación. Es la principal sarta responsable por aislar los intervalos de explotación deseados y debe tener la capacidad de soportar toda la presión de cierre de la cabeza de pozo si la tubería de producción tiene fuga o falla. Los tipos de tuberías de revestimiento están ubicados dependiendo el peso que tiene que aguantar la TR (Ver figura 3.6).
ACCESORIOS DE FMC
Zapata guía Centralizadores
Tapones de
VALVULA LOC TOR (MACHO)
