esculea de proceso

1. Funciones de la tubería de Revestimiento
• Prevenir el ensanchamiento o lavado del pozo por erosión.
• Prevenir la contaminación de las zonas perforadas entre sí.
• Aislar el agua de las formaciones productoras.
• Mantener confinada la producción dentro del pozo.
• Proveer los medios para controlar presiones del pozo.
• Servir de conducto para los fluidos producidos.
• Permitir la instalación de equipos para el levantamiento artificial de
los fluidos producidos.

3. Propiedades de la tubería de revestimiento
• Rango – longitud aproximada de cada tramo
• Tamaño – Diámetro Externo en el cuerpo del tubo
• Peso – Peso por unidad de longitud del tubular
• Conexión – Diseño geométrico de las roscas y el acople
• Grado – Resistencia a la Tensión (composición química y punto de
cedencia)

4. Definición
 El diseño del revestimiento involucra determinar factores que
influyen en la falla y en la selección de los grados y pesos de
tubulares más apropiados para las operaciones específicas.
 El programa de revestimiento debe contemplar los
requerimientos de completación y producción del pozo.
 Se necesita un buen análisis de los esfuerzos que estarán
presentes y la habilidad para para aplicarlos en el diseño de
las sartas de revestimiento.

5.  Básicamente se diseña es un recipiente de presión que sea
capaz de resistir las presiones interiores y exteriores, así como las
cargas axiales a que sea sometido.
 Las irregularidades dentro del pozo someterán el revestidor a
esfuerzos adicionales como flexión, que también deberán
considerarse en el proceso de selección del grado de acero.
 En general, el costo de un revestidor con un grado de acero
dado es proporcional a su peso.
 De modo tal que el ingeniero deberá asegurarse de seleccionar
el menor costo con la mejor calidad posible.

6. Criterios de diseño
Los criterios para el diseño son:
• Colapso
• Estallido
• Tensión (peso, cargas de flexión y de impacto)
• Esfuerzo triaxial
• Otras cargas de servicio (Corrosión, desgaste mecánico,
presencia de H2S, alta temperatura etc.)

7. Presión de Colapso
• Esta presión se genera por la columna de lodo de perforación o cemento
que llena el espacio anular y que actúa sobre el exterior del revestidor
vacío.
• Debido a que la presión hidrostática de una columna de lodo aumenta
con la profundidad, la presión de colapso sobre el revestidor es máxima
en el fondo y nula en la superficie.

8. Suposiciones básicas para el Diseño por Colapso:
• El revestidor está vacío debido a una pérdida de circulación total en la
zapata o la profundidad total, TD.
• La presión interna en el revestidor es cero.
• La presión exterior sobre el revestidor es ejercida por la columna de lodo
dentro del pozo al correr la sarta.
• No existe cemento alrededor del revestidor..
Colapso (C):
C = densidad del lodo x profundidad x aceleración
gravitacional,
C = rgh
C = 0.052 rh
Pr. de Colapso en la zapata = Presión Externa – Presión
Interna
Pr. de Colapso en Superficie = 0

9. Estallido:
El criterio para el Estallido se basa normalmente en la máxima presión de
formación que resulta al tomar un influjo durante la perforación de la
siguiente sección del pozo..
Gas a la superficie:
• Este es el caso extremo.
• Para mayor Factor de Seguridad al estallido se supone que un influjo
de gas ha desplazado por completo la columna de lodo dentro del
pozo.
• Esto hará que el revestidor quede sometido a los efectos de estallido
por la presión de formación actuando en su interior.
• En el tope del pozo, la presión exterior ejercida por la columna de lodo es
cero, por lo que la presión interna deberá ser soportada enteramente por
el cuerpo del CSG.
• Por lo tanto, la presión de estallido será máxima en el tope y mínima en
la zapata donde la presión interior es resistida por la presión hidrostática
de la columna de fluidos en el anular exterior al revestidor.

10. • En el diseño normal del revestidor, se acostumbra suponer que el influjo es de gas lpor
que este es el caso más desfavorable para el pozo en términos de presión.
• El gradiente del gas de un influjo se supone generalmente de 0.1 psi/pie.
• Este gradiente causará un pequeño incremento en la presión de formación debido a que
la burbuja asciende dentro del pozo.
• Se deberá seleccionar un punto para el asentamiento para el CSG tal que la presión
impuesta en el zapato sea menor que la presión de fractura de la formación debajo de
este a esa profundidad.
• En pozos exploratorios en los que se desconoce la presión del yacimiento, la presión de
formación de la siguiente sección del agujero se estima con base en el máximo peso de
lodo.

11. Tensión:
• La mayor parte de la tensión axial proviene del peso mismo del revestidor,
• Otras cargas tensionales puede deberse a:
• Arrastre
• Cargas de impacto y esfuerzos inducidos durante las pruebas de presión.
• Al diseñar el revestimiento se considera que el tramo superior de la sarta
como el punto más débil a la tensión toda vez que tendrá que soportar el
peso total de la misma.

12. Los esfuerzos de Tensión se determinan así:
 Calcular el peso del Csg en el aire empleando la
profundidad vertical
 Peso del revestidor en el aire = peso del revestidor en
(lbs/pie) x profundidad del agujero (prof vertical verdadera,
TVD pies)
 Calcular el factor de flotación
 BF = Pe (Ae - Ai) para revestidor con punta abierta (zapato
guía)
 BF = Pe Ae - Pi Ai para revestidor con punta cerrada
(zapato y collar flotadores)

14. Ejemplo:
• Revestimiento de 20”, ID = 18.71 pulg, 133 lb/pie, con extremo abierto
• Profundidad del zapato = 2800 pies
• Peso del lodo en el pozo = 10 lbs/gal.
• Solución empleando el método de Presión y Área:
• Peso en el aire = 2800 pies x 133 lbs/pie = 372,400 lbs
• Fuerza de Empuje por flotación, BF = Pe (Ae - Ai) para extremo
abierto
• BF = 0.052 x 10 x 2800 (314.16 - 274.94) = 57,104 lbs
• Peso sumergido, BW = Peso en el aire – Peso flotado
= 372,400 - 57,104 = 315,295 lbs

15. Solución empleando el método del Factor de flotación BF:
 Peso en el aire = 2800 pies x 133 lbs/pie = 372,400 lbs
 BF = ( 1- 10/65.4 ) = 0.847
 Peso sumergido = 372,400 lbs x 0.847 = 315,422 lbs que
es igual al peso sumergido calculado antes (315,295 lbs).

17. Razones para instalar la tubería de revestimiento en los pozos
 La tubería de revestimiento se asienta por dos razones de:
 Para consolidar el pozo ya perforado (protege formaciones
sensibles, fuentes de agua, etc),
 Para dar integridad al control de la presión y poder seguir
perforando (para poder manejar un influjo en forma segura).

18. Profundidades para Asentamiento de TR en Pozos Exploratorios:
 Los pozos exploratorios se planean con poca información de pozos vecinos.
 Cada revestimiento se debe asentar a la mayor profundidad a la que sea
segura para:
 Permitir el máximo de contingencia en caso de ser necesario instalar
tuberías de revestimiento adicionales.
 Reducir el número de revestidores y disminuir así el costo del pozo

19. Se asienta el menor número de sartas de TR con el objeto de:
 Reducir el costo del pozo (menos tubería de TR y tiempos de corrida)
 Correr tuberías de revestimiento más pequeñas para alcanzar el yacimiento a
un tamaño de agujero en particular, lo que a su vez, dará como resultado
importantes ahorros (las TR pequeñas son más baratas que las grandes; lo
mismo pasa con las trépanos, etc.)
 Cada sarta de la TR se asienta a una profundidad justo para que se pueda
alcanzar el punto de asentamiento de la siguiente sarta de TR
 La planeación para sartas de contingencia es menos crítica.

20. Tolerancia al influjo:
 Una sección del agujero se debe perforar sólo hasta la
profundidad a la cual sea posible circular afuera del pozo un
influjo en forma segura, con base en las presiones de la
formación, los gradientes de fractura y las políticas de
tolerancia al influjo.

22. Estabilidad del Pozo:
 Restricciones por el deterioro de la condición del
pozo con el paso del tiempo,
 Si una formación se mantiene estable con el
sistema de lodos tan sólo por 10 días entonces,
perforar durante 12 días podría impedir la toma de
registros del pozo o la corrida de la tubería de
revestimiento.

23. Requerimientos de Lodo:
 Quizá se encuentren formaciones que requieran
sistemas de lodo que se excluyan mutuamente.
 Por ejemplo, si se tiene una lutita muy
reactiva que idealmente requiere de un
Lodo-Base-Aceite de alta densidad para perforar;
pero el lodo podría causar bloqueo por emulsión en el
yacimiento, por lo que se deben separar las dos
formaciones con la TR.

24. Requerimientos Direccionales:
Se pueden anticipar problemas
relacionados con el torque y
arrastre, o pegadura diferencial
cuando la sarta permanezca
estática al perforar con motor de
fondo.
La sección de construcción
angular puede necesitar
protección antes de seguir
perforando.

25. Gradiente de fractura en la zapata:
Se debe asentar la tubería de revestimiento en una
formación resistente para seguir perforando en forma
segura.
Se busca perforar hasta el límite de la tolerancia al
influjo
en una sección del pozo, pero si el lugar donde se
asienta la tubería de revestimiento de la sección anterior
se fractura o está en una zona de baja presión, entonces
la formación en la zapata será muy débil para seguir
perforando. Ello obligaría a una variación en el diseño del
pozo o a la suspensión de la perforación.

42. TECNICAS DE CEMENTACION
• Etapa única
• Etapa múltiple
• Liner

43. ETAPA SIMPLE
• Reducción de costo y tiempo de equipo
• Toda la operación es bombeada y desplazada en una etapa
• No es necesario aguardar el fragüe de la primer etapa
• Menos volúmenes de colchones lavadores y espaciadores
• No requiere material de entubación especial

44. ETAPA SIMPLE

45. ETAPA MULTIPLE
• Razones por qué utilizar múltiples etapas:
• Formaciones débiles que se pueden fracturar debido a altas hidrostáticas de la columna
de cemento
• Reducción de costos, cuando hay que dejar un intervalo intermedio sin cementar.
• Material de entubación especial: “Collar de doble etapa”

46. DOBLE ETAPA
CANASTA
CENTRALIZADORES
TORPEDO
TAPON 1a. ETAPA
COLLAR DIFERENCIAL
ZAPATO GUIA
COLLAR DE ETAPAS
TAPON 2da. ETAPA
BAFFLE

47. SECUENCIA “APERTURA - CIERRE CAMISA CDE”

48. CEMENTACIÓN STAB - IN
• Normalmente aplicada en cementación de casing de grande diámetros
• Reduce el tiempo de operación
• Reduce el volumen de lechada utilizada

49. SECUENCIA CEMENTACION CON STINGER
Lod
o

50. CEMENTACIÓN LINER
• El liner es una cañería que no se extiende desde boca de pozo hasta la profundidad final.
• El liner se “cuelga“ del casing anterior.

51. LINERS
Drill pipe
Wiper Plug
Liner
Hanger
Liner Wiper
Plug
Running
Tool
Shear
Pin
• Puntos importantes:
– Requiere menos cañeria
– Pozos Profundos
– Anular pequeño
– Equipamiento especial

52. SECUENCIA CEMENTACION LINER

53. REMOCION DE LODO
• La contaminación del cemento puede ocasionar:
• Cemento de menor resistencia a la compresión
• Cemento con alta permeabilidad
• Canales en el anular
• Migración de fluídos (gas, petróleo y agua)
• Casing expuesto a los fluídos de formación

54. ESPACIADORES
• Los espaciadores, son fluídos densos que se utilizan para remover el lodo y separarlo de la
lechada, evitando su contaminación.
• Propiedades
• Compatible
• Estable
• Fácil preparado

55. COLCHONES QUÍMICOS
• Los colchones o lavadores químicos son fluídos con surfactantes y otros aditivos para diluir
y dispersar el lodo
• Propiedades
• Compatible
• Entrar en flujo turbulento a bajos caudales

56. LECHADA REMOVEDORA
Se trata de una lechada de baja densidad, bombeada adelante de la lechada principal. Puede
reemplazar espaciadores y lavadores
Ventajas
• Económica
• Efecto abrasivo de los sólidos puede ayudar a remover el lodo
• Entra en turbulencia a bajos caudales
Desventajas
• Mala capacidad para suspender los sólidos
• Pérdida de filtrado elevada

57. DISEÑO DE LECHADA DE CEMENTO
1. Determinar geometría del pozo, densidad y tipo de fluido de perforación, longitud del
anillo de cemento, formación expuesta.
2. Determinar la presión de fractura en el fondo para seleccionar la densidad máxima de
la lechada y el caudal máximo de bombeo.
3. Determinar la temperatura estática y en circulación en el fondo del pozo.
4. Determinar si existen condiciones especiales que requieran del control de la pérdida de
fluido, prevención de migración de gas, etc.
5. Estimar tiempo de bombeo, factor de seguridad y régimen de flujo.
6. Seleccionar el diseño inicial de la lechada para la prueba.

58. Cálculos de cementación
1) Volumen de lechada necesaria.
2) Número de bolsas de cemento.
3) Cantidad de barriles de agua para la mezcla.
4) Cantidad de barriles de desplazamiento.
5) Colchón.
6) Tiempo de operación.
7) Presión final de la operación.
8) Equilibrio de fuerzas al final de la cementación.

59. POZO TIPO
CAÑERIA GUIA 13.3/8 in 500 MTS
CAÑERIA INTERMEDIA 9.5/8 in 2000 MTS
CAÑERIA AISLACION 7 in 3500 MTS
LINER 5 in 4000 MTS
FASE 1
2 Trépanos Tricónos de 17.1/2 “
Densidad lodo 1100 gr/lts
Carga marginal u overpull 50 Tn
Máxima carga a aplicar 25 Tn

60. FASE 2
1 Trepano tricóno + 2 Trépanos PDC 12.1/4
Densidad lodo 1250 gr/ lts
Carga Marginal 50 Tn
Máxima carga a aplicar 20 Tn
FASE 3
3 Trépanos PDC 8.1/2
Densidad lodo 1400 gr/ lts
Carga Marginal 50 Tn
Máxima carga a aplicar 20 Tn

61. FASE 4
1 Trepano tricóno + 1 PDC 6 “
Densidad lodo 1200 gr/ lts
Carga Marginal 50 Tn
Máxima carga a aplicar 15 tn
Portamechas disponibles 9.1/2 ´´, 8.1/4 ´´, 7.3/4´´, 6.1/2´´, 4.3/4´´
Sondeo 5´´, 19.5 #, E, G, S, nuevas y C-2
Sondeo 3.1/2´´, S 135 13.3# Nuevo
2 Bombas triples de 7.1/2 x 12 “
Camisas disponibles
7.1/2”, 7, 6, 5.1/2
El liner de 5´´ se colgará con un overlap de 100 mts (cruce)
La fase 1 se cementará con lechada de cemento puro densidad 1860 gr/ lts
La fase 2 se cementará con una lechada de relleno de cemento más 10% bentonita densidad 1500 gr/
lts, 500 mts de anillo y una lechada principal de 500 mts de anillo, cemento puro densidad 1900 gr/ lts.
La fase 3 se cementara con una lechada principal de cemento + 0.7 % reductor de filtrado, + 0.3 %
reductor de fricción, + 0.15 % retardador de fragüe densidad 1820 gr/ lts. Altura del anillo 800 mts.
La fase 4 se cementará el liner con un lechada igual a la anterior y se levantara anillo desde fondo
hasta el colgador.

63. Profundidad 500 mbbp (1640.4 ft)
Diámetro del trépano 17.1/2
Diámetro del pozo 17.1/2
Densidad del lodo 1100 gr/lt . (9.17 ppg)
Cañería guía 13.3/8 J-55 54.4 lb/ft
ID cañería guía 12.615
FASE Nº1
Datos de lechada principal
Anillo de cemento 500 m ( Hasta superficie)
Cemento Clase A
Densidad de la Lechada 1860 g/l = 15.5 lb/gal
Desplazamiento Agua

64. No vamos a considerar exceso de lechada, cuando terminamos de desplazar la
lechada, preparamos el equipo para hacer un TOP JOB.
Volumen de Lechada
𝐶𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 =
𝐷 𝑝𝑜𝑧𝑜2 − 𝑂𝐷 𝑐𝑠𝑔2
1029,4
𝐶𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 =
17,52
− 13,3752
1029,4
𝐶𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 = 0,1237 𝑏𝑏𝑙/𝑓𝑡
𝑉𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 = 𝐶𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 × 𝐿 𝑉𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 = 0,1236
𝑏𝑏𝑙
𝑓𝑡
× 1640,4𝑓𝑡 𝑉𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 = 203 𝑏𝑏𝑙
𝐶𝑖𝑐𝑠𝑔 =
𝐼𝐷2
1029,4
𝐶𝑖𝑐𝑠𝑔 =
12,6152
1029,4
𝐶𝑖𝑐𝑠𝑔 = 0,1546 𝑏𝑏𝑙/𝑓𝑡
𝑉𝑖𝑐𝑠𝑔 = 𝐶𝑖𝑐𝑠𝑔 × 𝐿 𝑉𝑖𝑐𝑠𝑔 = 0,1546 × 12 × 0,3048 𝑉𝑖𝑐𝑠𝑔 = 6,1 𝑏𝑏𝑙
𝑉𝑡 = 𝑉𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 + 𝑉𝑖𝑐𝑠𝑔 𝑉𝑡 = 203 + 6,1 𝑉𝑡 = 210 𝑏𝑏𝑙

65. Número de bolsas de cemento
Calculamos el número de bolsas de cemento para lograr una
densidad de lechada de 1860 gr/lt
𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 =
𝑃𝑚 − 𝐷𝑒𝑛 𝑙𝑒𝑐 × 𝑉𝑚
𝐷𝑒𝑛 𝑙𝑒𝑐 − 𝐷𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎
V agua = volumen de agua por bolsa de cemento (L/bolsa)
Pm = peso de los componentes de la mezcla secos (Kg)
Den lec = densidad requerida de la lechada (Kg/L)
Den agua = densidad del agua (1 Kg/L)
Vm = volumen de la mescla de los componentes sólidos (L)
𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 =
50 − 1,86 × 15,82
1,86 − 1
𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 = 23,9 𝐿/𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎

66. Material Peso (kg) Volumen Abs. (L) Densidad (kg/L)
Cemento 50 15,8 3,16
Agua 23,9 23,9 1
Lechada 73,9 39,7 1,86
𝑁º 𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑠 =
210 × 159
39,7
𝑁º 𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑠 =
𝑉𝑡
𝑅𝑒𝑛𝑑 𝑙𝑒𝑐
𝑁º 𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑠 = 840 𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑠

67. Volumen de agua
1 bolsa de cemento -------------23,9 L
840 bolsas-------------------------X = 20079 L = 126,3 bbl
Volumen de agua para desplazar
• Vamos a usar agua
• Desplazamos hasta el collar, por tanto dejamos un caño cementado
𝑉𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝐶𝑖𝑐𝑠𝑔 × 𝐿 − 12 × 3,28
𝑉𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =
𝐼𝐷𝑐𝑠𝑔2
1029,4
× 𝐿 − 12 × 3,28
𝑉𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =
12,6152
1029,4
× 500 − 12 × 3,28
𝑉𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 248 𝑏𝑏𝑙 = 39341 L

68. Colchón Lavador
Delante de la lechada bombearemos un colchón lavador conformado por 50 bbl de agua,
para ir acondicionando la formación.
Tiempo de Operación
𝑇 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 =
𝑁º 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑠
𝑉𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎
𝑇 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 =
840 𝑏
15 𝑏/𝑚𝑖𝑛
= 56 𝑚𝑖𝑛

69. Tiempo de desplazamiento
𝑇𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑉𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜/𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
𝑇𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =
248 𝑏𝑏𝑙
5 𝑏𝑏𝑙/𝑚𝑖𝑛
𝑇𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 50 𝑚𝑖𝑛
Tiempo en largar el tapón de desplazamiento (maniobra en la cabeza de
cementación).
Depende de la cabeza de cementación usada, consideramos 10 min.
Tiempo de seguridad mínimo.
Se considera un tiempo de seguridad de 60 min.
Tiempo en inyectar el espaciador.
50 bbl / 5 bbl/min = 10 min.

70. Tiempo mínimo de bombeabilidad
Tb = T mezcla+ T desplazamiento + T maniobra + T seguridad + T espaciador
Tb = 56 + 50 + 10 + 60 + 10 = 186 min = 3 hr 6 min
Verificar con laboratorio el tiempo mínimo en que la lechada alcanza los 500 psi (35 Kg/cm2) de
resistencia a la compresión.

71. 𝑃ℎ𝑒 = 0,052 × 𝐷𝑒𝑛 𝑙𝑒𝑐 × 𝑃𝑟𝑓 𝑐𝑜𝑙𝑙𝑎𝑟
𝑃ℎ𝑒 = 0,052 × 15,5 × 1601
𝑃ℎ𝑒 = 1290 𝑝𝑠𝑖
𝑃ℎ𝑖 = 0,052 × 𝐷𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 × 𝑃𝑟𝑓 𝑐𝑜𝑙𝑙𝑎𝑟
𝑃ℎ𝑖 = 0,052 × 8,33 × 1601
𝑃ℎ𝑒 = 694 𝑝𝑠𝑖
𝚫𝑃 = 𝑃ℎ𝑒 − 𝑃ℎ𝑖 = 1290 − 694 = 596 𝑝𝑠𝑖