Cómo los equipos flotantes de cementación pueden reducir los riesgos de control de presión durante la cementación

El equipo de flotación de cemento reduce el riesgo de control de presión durante el cemento primario actuando como una barrera unidireccional en la parte inferior de la cuerda de la carcasa.el efecto de tubos en U intenta revertir el flujo cada vez que la columna de lodo en el anillo es más pesada que la columna de fluido en la carcasaUna vez que las bombas se detienen, el mismo desequilibrio de densidad puede drenar el cemento de nuevo en la tubería.,Preservación de la presión hidrostática en la formación y transmisión de una señal de presión limpia cuando el tapón del limpiaparabrisas golpea.y calificado según la especificación API 10F / ISO 10427-2En este artículo se explican los principales riesgos de presión durante la cementación, por qué es importante la función de contrapresión,y cómo aplicar el equipo flotante dentro de un plan de gestión de la presión acústica.

¿Cuáles son los riesgos de control de presión que se presentan durante la cementación?

La operación de cementación mueve el estiércol denso en el anillo mientras la carcasa todavía está llena de barro de perforación más ligero.es más pesado que el barroA medida que avanza el desplazamiento, la columna del anillo se vuelve progresivamente más pesada que la columna de la carcasa, y las dos columnas se comportan como las patas de un tubo en U. Si el bombeo se detiene o se ralentiza, la columna del anillo se vuelve más pesada que la columna de la carcasa y las dos columnas se comportan como las patas de un tubo en U.la pierna pesada trata de caerEste efecto de tubos U es la fuente de la mayoría de los eventos de control de presión durante el cemento.

Si el anillo permanece abierto a la carcasa a través del zapato, se desarrollan varios problemas.Contamina la pista de los zapatos y desafía el propósito de los tapones de los limpiaparabrisasEn segundo lugar, la columna que cae reduce la presión hidrostática en el zapato, y si el subbalance es lo suficientemente grande, el gas de formación o el agua pueden entrar en el pozo mientras el cemento todavía es fluido.Los picos de presión ocurren cuando el enchufe aterriza o cuando las bombas se reinician contra una columna en movimientoEn cuarto lugar, durante la espera del cemento, una válvula de contrapresión con fugas o ausente permite que la columna de cemento caiga hacia atrás,apertura de una vía de flujo para la migración de gas por el anillo.

Un cuello flotante y un zapato flotante contienen una válvula de no retorno, una aletas, una bola y un asiento o un diseño cónico,que se abre para el flujo hacia abajo y se cierra cuando la presión debajo de la herramienta excede la presión por encima de ellaUna vez que la válvula se cierra, la carcasa y el anillo están aislados: la presión anular no puede empujar hacia arriba la tubería, la columna de cemento no puede caer hacia atrás,y la tripulación puede controlar la presión de la carcasa en la superficie como un indicador directo de la integridad de la cuerdaLas versiones de llenado automático añaden una función de llenado controlada durante el proceso de introducción, pero su función de sellado durante y después del cemento es idéntica.

La ventana crítica es el período después de que los enchufes golpean pero antes de que el cemento se coloque.la cabeza hidrostática de la columna de estiércol es la principal barrera del agujero inferior contra los fluidos de formación en la mayoría de los pozos, y cualquier reducción de la altura de la columna debilita directamente esa barrera.una cabeza de cementación que permite el seguimiento y el sangradoEl equipo flotante es la mitad inferior de ese sistema de barrera.

Por qué una válvula de contrapresión es fundamental para controlar la presión

El equipo flotante es a menudo tratado como un accesorio de rutina, pero su función de contrapresión es la que permite que el resto del procedimiento de cementación se ejecute de forma segura.la carcasa y el anillo permanecen conectados, y cada diferencia de densidad entre las dos columnas se traduce directamente en un flujo incontrolado cada vez que las bombas se detienen.las presiones pueden medirse, sangrado, y interpretado desde la superficie, y la columna de cemento se queda donde el desplazamiento lo colocó.

El caso económico es igualmente directo: la mayoría de los incidentes de control de presión durante el cemento terminan en una breve lista de resultados: una pista de zapato mojado que debe ser apretado,una parte superior del cemento que no alcanza la altura prevista, el gas en el anillo que requiere una presión superficial sostenida, o, en casos graves, una explosión subterránea.y cada uno es más probable cuando la función de contrapresión es débilEs por eso que muchos operadores incluyen equipos flotantes en la lista de control de pozos, revisan los certificados de prueba antes del trabajo,y exigir al contratista de cementación que demuestre la función de contrapresión a la presión de ensayo de la carcasa antes de comenzar el bombeo.

Cuatro ventajas del control de presión justifican una atención cuidadosa en la selección y ensayo de los equipos flotadores:

• Al cerrarse contra el flujo inverso, la válvula evita que el anillo drene la carcasa después del cierre de la bomba, eliminando la causa más común de pérdida de cabeza hidrostática en el zapato.
• La válvula mantiene toda la columna de estiércol en su lugar mientras el cemento se pone,preservando la barrera hidrostática contra los fluidos de formación y evitando la entrada de gas o agua durante la espera de cemento.
• Cuando el tapón superior aterriza, la presión se eleva contra un flotador cerrado; una presión de cierre estable confirma que el cemento está en su lugar y la válvula está sellada,Mientras que una presión en descomposición revela una fuga inmediatamente.
• Debido a que la presión anular no puede migrar de nuevo a la carcasa, la presión superficial se puede sangrar y monitorear de forma segura,reducción del riesgo de daños por presión atrapada en la carcasa mientras el cemento se pone.

Estas ventajas solo existen si la válvula está calificada para el servicio y probada antes del trabajo.o una válvula seleccionada por debajo del diferencial esperadoLa solución es sencilla: especificar la condición de servicio, revisar el registro de pruebas,y tratar cualquier duda sobre la función de contrapresión como una razón para investigar antes de comenzar el bombeo.

Cómo utilizar el equipo flotante para controlar la presión durante la cementación

La aplicación de equipos flotantes como herramienta de control de presión requiere la calificación correcta, el procedimiento correcto y el control adecuado.

Seleccionar las calificaciones para que coincidan con el diferencial esperado

La válvula de contrapresión debe sostener el diferencial creado por la columna de lodo más pesada esperada en el zapato.evaluado después de la parada de las bombasLas calificaciones comunes son de 5.000 y 10.000 psi, con diseños especiales a 15.000 psi para pozos de alta presión.y el sistema de sellado debe ser compatible con la temperatura estática del orificio inferior. En el servicio ácido, los materiales y los elastómeros deben cumplir con los requisitos de la NACE MR0175 / ISO 15156.

Diseñar el desplazamiento para minimizar los tubos

La válvula de flotación es la red de seguridad, pero el programa de desplazamiento debe evitar provocar el efecto de tubo en U en primer lugar.Cuando el anillo se vuelve más pesado, desplazar con un espaciador ponderado o barro para que la columna de la carcasa mantenga un equilibrio positivo, y mantener el anillo lleno para que el soporte hidrostático nunca se pierda.Elegir las tasas de desplazamiento que mantienen el funcionamiento bajo control a la presión de superficie prevista, y calcular el perfil de presión esperado para que la tripulación sepa cómo es un trabajo normal antes de comenzar.

Verifique la válvula antes y durante el trabajo

Confirmar la función de contrapresión en cada oportunidad. Durante la ejecución, monitorear el comportamiento de llenado y circular periódicamente para comprobar que la cuerda toma líquido y regresa normalmente.Después de que se desembarque la carcasa y antes de cementarla, prueba de presión contra el flotador al valor de ensayo previsto y mantenerlo durante el tiempo requerido; el ensayo prueba simultáneamente la carcasa y la válvula.rastrear la respuesta de presión para que un cambio en la firma se note inmediatamenteDespués de los golpes del tapón, mantenga la presión y verifique que se estabilice, lo que confirma la integridad del tapón y el sellado del flotador antes de que la tripulación se mueva a la espera de cemento.

Lee la señal de presión alrededor del colpador del enchufe

Los momentos alrededor de la colisión son los más informativos del trabajo.el aumento de la presión debe detenerse y estabilizarse en la presión del golpe. Una presión que continúa subiendo indica que el tapón no se ha sentado o que el flotador está goteando y la columna se mueve.una descomposición lenta significa que el fluido está pasando por el flotador, y una descomposición rápida significa una fuga grave. Registre la tendencia y compare con el perfil calculado, e informe inmediatamente al ingeniero de cementación cualquier desviación.

Integrar la integridad de la flota en el seguimiento del control adecuado

Durante la espera del cemento, siga tratando el pozo como vivo, mantenga la cabeza de cemento y los medidores conectados, controle la presión de la carcasa y el anillo y realice controles de flujo a intervalos regulares.Si la presión sangra en la superficieEn el caso de los cimientos de cemento, se debe determinar si el flotador tiene fugas antes de decidirse por un remedio, ya que el bombeo en un pozo con una válvula de contrapresión averiada puede desplazar la columna de cemento hacia arriba.Mantener el tiempo acordado de COD antes de liberar la plataforma, y documentar el comportamiento de la presión en el informe de cementación para que las tendencias puedan compararse entre pozos.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se detiene el tubo de un cuello flotante?

Un collar flotante contiene una válvula de no retorno que se abre cuando se bombea líquido por la carcasa y se cierra automáticamente cuando la presión debajo de la válvula supera la presión por encima de ella.Cuando la columna del anillo se vuelve más pesada que la columna de la carcasa, la válvula se cierra y aísla a los dos, por lo que el anillo no puede drenar el líquido de nuevo en la carcasa.

¿Qué presión debe tener el equipo flotador?

La clasificación debe exceder el peor diferencial que la válvula puede sostener, que se establece por la columna de cemento más pesada sobre el zapato después de que las bombas se detengan.000 psiLa temperatura nominal, generalmente de hasta 350-400 ° F, también debe coincidir con la temperatura estática del agujero inferior.

¿Pueden los equipos flotantes evitar la migración de gases?

La migración de gases está controlada por las propiedades de la suspensión de cemento, la presión hidrostática de la columna y el sello de cemento.El equipo flotante sostiene ese sistema manteniendo la columna en su lugar para que la presión hidrostática no se decaiga mientras el cemento es fluidoUn flotador con fugas que permite el retroceso puede crear el desequilibrio que permite la entrada de gas.

¿Por qué es tan importante la presión después de que se rompe el enchufe?

El comportamiento de la presión de la carcasa después de los baches de los enchufes superiores es la evidencia primaria de campo de que el cemento está en su lugar y el flotador se está sellando.Una presión de cierre estable confirma que la válvula de contrapresión está sosteniendo la columnaEsta información impulsa las decisiones sobre el tiempo de WOC, el sangrado y el trabajo de reparación.

¿Aumentan los equipos de llenado automático el riesgo de control de presión?

El equipo flotador de llenado automático añade una función de llenado controlada durante la entrada, y la función de sellado después del cemento es la misma que una herramienta convencional.el mecanismo de llenado debe estar correctamente ajustado o bloqueado antes de la cementación, y el comportamiento de llenado debe ser monitoreado para que la carcasa nunca se deje accidentalmente llena o vacía.

¿Qué debemos hacer si la válvula de flotación gotea durante el trabajo?

En primer lugar, confirmar la fuga: comprobar la tendencia de la presión, los retornos, y la posición del tapón antes de concluir que el flotador ha fallado.La prioridad inmediata es restablecer el control hidrostáticoDespués del trabajo, documenta el comportamiento y discute el fallo con el proveedor del equipo flotador.

Conclusión

El riesgo de control de la presión durante la cementación se gestiona con tres elementos: un diseño de lodo y desplazamiento que respete los límites de presión del pozo,una cabeza de cementación y un equipo de superficie que permitan el monitoreo y el sangradoEl equipo flotante es la barrera del pozo, seleccionando válvulas con calificaciones que coinciden con el pozo, y el equipo flotante es la barrera del pozo.verificación de las mismas de acuerdo con la especificación API 10F / ISO 10427-2, y la lectura de la firma de presión durante el trabajo convierte un accesorio de rutina en una herramienta genuina de control de pozo.margen de presión ajustado, o preocupaciones de migración de gases, póngase en contacto con nuestros ingenieros de aplicaciones para recomendaciones de cuello flotante y zapatos flotantes y una revisión de gestión de la presión de su plan de desplazamiento.