Ingeniería de Cementaciones - cedip

INDICE
Ingeniería de
Cementaciones
Ingeniería de Cementaciones
CONCEPTOS GENERALES 4
Introducción 4
I. CEMENTACIONES 4
Clasificación de las cementaciones 4
Descripción de la cementación primaria 4
Descripción de la cementación forzada 5
Descripción de los tapones de cemento 5
II. CEMENTO PORTLAND 5
Definición 5
Fabricación 6
Principales compuestos del cemento y sus funciones 6
Clasificación API y ASTM de los cementos 6
Propiedades físicas de los cementos 8
Categorías de los aditivos y sus funciones 9
Lechadas de cemento 11
III. CEMENTACIÓN PRIMARIA 20
Cómo obtener la información del pozo 20
Cementación de las diferentes tuberías de revestimiento 21
IV. DISEÑO DE LABORATORIO Y RECOMENDACIONES GENERALES 22
Diseño de laboratorio 22
Tubería conductora 22
Tubería superficial 22
Tubería intermedia 24
Tubería de explotación 24
página
1

Ingeniería de Cementaciones
Información de gabinete 27
Información de laboratorio 27
V. DISEÑO DE GABINETE 27
Procedimientos de diseño de gabinete 29
Obtención de datos 29
Cálculo de cemento, agua y aditivos 31
Cálculo del requerimiento de materiales 31
Procedimientos operativos 40
Ejemplos 44
VI. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN CEMENTACIÓN PRIMARIA 50
Tecnología de lechada de baja densidad con alta resistencia compresiva 50
VII. CEMENTACIÓN DE POZOS DIRECCIONALES Y HORIZONTALES 56
Introducción 56
Clasificación de pozos horizontales 56
Resumen 64
VIII. TAPONES DE CEMENTO 64
Descripción 64
Objetivos 64
Tipos de tapón 65
Técnicas de colocación 68
Consideraciones de diseño 69
IX. HERRAMIENTAS AUXILIARES PARA LA COLOCACIÓN DEL TAPÓN 71
Dump bailer 71
Ejemplos 73
X. CEMENTACIÓN FORZADA 78
Introducción 78
XI. HERRAMIENTAS AUXILIARES PARA LA CEMENTACIÓN FORZADA 81
Teorías de aplicación sobre problemas reales 82
Problemas especiales en cementaciones forzadas 93
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Ingeniería de Cementaciones
XII. ACCESORIOS PARA TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO 97
Tipos de accesorios 97
Cementación en etapas múltiples 104
XIII. ACCESORIOS PARA TUBERÍAS CORTAS (Liner) 106
Empacadores para tuberías cortas con unidad de sellos molible 110
Colgadores para tuberías cortas 112
XIV. DESARROLLO HISTÓRICO DE LAS UNIDADES CEMENTADORAS 114
Unidades cementadoras 114
Unidades transportadoras de cemento a granel 119
Almacenaje y dosificación de cemento 120
Diseño de una planta dosificadora de cemento 121
Salud y seguridad en el manejo de aditivos 122
Instalaciones 123
XV. CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE: 123
Cementaciones primarias 123
Cementaciones a presión 124
Tapones por circulación 124
PREGUNTAS Y RESPUESTAS 125
GLOSARIO 128
BIBLIOGRAFÍA 129
3

Ingeniería de Cementaciones
Conceptos generales
En este capítulo se describen las principales operaciones
de cementación que se efectúan en los pozos
petroleros, las tecnologías, los equipos y materiales
empleados.
I. CEMENTACIONES
Son las operaciones con cemento que se efectúan
con fines específicos en los pozos petroleros.
Clasificación de las cementaciones
Se clasifican de acuerdo con los objetivos que se
persiguen en:
Cementación primaria
Cementación forzada
Tapones de cemento
Descripción de la cementación primaria
La 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
(ver figura 1).
Objetivos de las cementaciones primarias
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
Ingeniería de
Cementaciones
4. Evitar derrumbes de la pared de formaciones no
consolidadas.
El reto principal es obtener sellos 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.
Figura 1 Cementación primaria.
Cemento Completamente
fraguado sin canalización
de gas
Cemento adherido a
la formación
Cemento adherido a
la tubería
Zona de Interés

Se ha vuelto práctica común que para cumplir con
el segundo y tercer objetivos, el cemento debe desarrollar
un esfuerzo compresivo mínimo de 500 psi
(35 kg/cm2) dentro de las primeras 8 horas. Este valor
es producto de la práctica.
Descripción de la cementación forzada
Es el proceso que consiste en inyectar cemento a
presión a través de disparos o ranuras en la tubería
de revestimiento al espacio anular. Ésta es una
medida correctiva a una cementación primaria defectuosa.
• Objetivos de las cementaciones forzadas
1. Mejorar el sello hidráulico entre dos zonas que
manejan fluidos.
2. Corregir la cementación primaria en la boca de
una tubería corta, o en la zapata de una tubería
cementada, que manifieste ausencia de cemento en
la prueba de goteo. Esta prueba consiste en la aplicación
al agujero descubierto, inmediatamente después
de perforar la zapata, de una presión hidráulica
equivalente a la carga hidrostática, que ejercerá el
fluido de control con el que se perforará la siguiente
etapa. Esto se realiza durante 15 a 30 minutos, sin
abatimiento de la presión aplicada.
3. Eliminar la intrusión de agua al intervalo productor.
4. Reducir la relación gas-aceite.
5. Sellar un intervalo explotado.
6. Sellar parcialmente un intervalo que se seleccionó
incorrectamente.
7. Corregir una canalización en la cementación primaria.
8. Corregir una anomalía en la tubería de revestimiento.
Descripción de los tapones de cemento
Los tapones comprenden un cierto volumen de
lechada de cemento, colocado en el agujero o en
el interior de la tubería de revestimiento.
Objetivos de los tapones de cemento
1. Desviar la trayectoria del pozo arriba de un pescado
o para iniciar la perforación direccional.
2. Taponar una zona del pozo o taponar el pozo.
3. Resolver un problema de pérdida de circulación
en la etapa de perforación.
Ingeniería de Cementaciones
4. Proporcionar un amarre en la prueba del pozo.
II. CEMENTO PORTLAND
Definición
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 forma
un cuerpo sólido. Esta mezcla de ingredientes
se muele, se calcina en hornos horizontales con
corriente de aire y se convierte en clinker, el cual
contiene todos los componentes del cemento,
excepto el sulfato de calcio, que se le agrega como
ingrediente final.
Los componentes que forman el cemento son óxidos
superiores de oxidación lenta. Esto significa que
terminan su grado de oxidación al estar en contacto
con el aire al enfriarse.
De todos los cementos, el Portland es el más importante
en cuanto a términos de calidad. Es el
material idóneo para las operaciones de cementación
de pozos.
Algunos cementos Portland son de fabricación especial,
debido a que las condiciones de los pozos difieren
significativamente entre sí al variar su profundidad.
En la solución de algunos problemas específicos
de pozos se utilizan cementos de menor uso.
El cemento Portland es, además, el ejemplo típico de
un cemento hidráulico: fragua y desarrolla resistencias
a la compresión como resultado de la hidratación,
la cual involucra reacciones químicas entre el agua y
los componentes presentes en el cemento.
El fraguado y endurecimiento no solamente ocurre
si la mezcla de cemento y agua se deja estática al
aire, también se presenta si la mezcla se coloca en
agua. El desarrollo de resistencia es predecible, uniforme
y relativamente rápido.
El cemento fraguado tiene baja permeabilidad y es
insoluble en agua, de tal forma que expuesto a ésta
no se destruyen sus propiedades.
Tales atributos son esenciales para que un cemento
obtenga y mantenga el aislamiento entre las zonas
del subsuelo.
5

Ingeniería de Cementaciones
Fabricación
Los materiales crudos se muelen y mezclan vigorosamente,
así se obtiene una mezcla homogénea en
las proporciones requeridas, para lograrlo existen
dos procesos: seco y húmedo (figura 2, proceso de
fabricación del cemento Portland).
Proceso seco
Se preparan las materias primas y se pasan a un
molino para homogeneizar el tamaño de las partículas
y su cantidad. Se pasan por un separador de aire
y se les lleva a silos mezcladores para su almacenamiento
antes de pasarse al horno rotatorio.
Proceso húmedo
A diferencia del anterior, este proceso efectúa una
mezcla de las materias primas con agua para mantener
en forma más homogénea la mezcla. También
se les pasa por un molino para uniformar el tamaño
de partícula y, posteriormente, se pasa a unos contenedores
que mantienen en movimiento la mezcla
antes de pasarla al horno rotatorio.
Esta mezcla de materia cruda seca o húmeda, según
el proceso de fabricación, se alimenta en la parte
más elevada del horno rotatorio inclinado, a un gasto
uniforme, y viaja lentamente por gravedad a la
parte inferior del mismo.
El horno se calienta con gas a temperaturas de 1430
a 1540°C.
Estas temperaturas originan reacciones químicas
entre los ingredientes de la mezcla cruda, resultando
un material llamado clinker.
El clinker se deja enfriar a temperatura ambiente con
corriente de aire, en un área inmediata al horno, construida
bajo diseño para controlar la velocidad de enfriamiento.
Una vez frío, se almacena y se muele posteriormente
en molinos de bolas, para darle el tamaño
deseado a las partículas.
El clinker se alimenta al molino de cemento conjuntamente
con una dosificación de sulfato de calcio
dihidratado, con lo que se obtiene el producto terminado
de cemento Portland, figura 2.
6
Principales compuestos del cemento y sus funciones
1. Silicato tricálcico (3CaO.SiO 2 ) habitualmente conocido
como C 3 S.
Es el componente más abundante en la mayoría de
los cementos y, además, el factor principal para producir
la consistencia temprana o inmediata (1 a 28 días).
Generalmente, los cementos de alta consistencia inmediata
contienen en mayor concentración este compuesto;
más que el Portland común y los retardados.
2. Silicato dicálcico (2CaO.SiO 2 ) habitualmente conocido
como C 2 S.
Compuesto de hidratación lenta que proporciona la
ganancia gradual de resistencia. Ocurre en un periodo
largo: después de 28 días.
3. Aluminato tricálcico (3C a O.Al 2 O 3 ) habitualmente
conocido como C 3 A.
Tiene influencia en el tiempo de espesamiento de la
lechada. Es responsable de la susceptibilidad al ataque
químico de los sulfatos sobre los cementos. Esta
susceptibilidad se clasifica en moderada y alta resistencia
al ataque químico, cuando contienen este
compuesto en 8 y 3% respectivamente.
4. Alúmino ferrito tetracálcico (4C a O.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 ) habitualmente
conocido como C 4 AF.
Este compuesto es de bajo calor de hidratación y no
influye en el fraguado inicial.
Clasificación API Y ASTM de los cementos
Las Normas API se refieren a clase de cemento; las
Normas ASTM a tipo de cemento.
1. Cemento clase A o tipo I
Está diseñado para emplearse a 1830 m de profundidad
como máximo, con temperatura de 77°C, y
donde no se requieran propiedades especiales.
2. Cemento clase B o tipo II
Diseñado para emplearse hasta a 1830 m de
profundidad, con temperatura de hasta 77°C, y en
donde se requiere moderada resistencia a los sulfatos.

Caliza
Alimentadores de
materias primas
Al horno
yes
o
Materiales
proporcionados
Materias primas calcinadas a 2700 o F Entrada de
combustible
yeso
Separador de aire
Partículas mayores
Molino
Molino de bolas
Horno Rotatorio
Separador
de aire
Colector de
polvos
Enfriador del clinker
con aire
Bomba de
cemento
Silos de
Almacenaje
Clinker
Fig. No. )LJXUD 8.4.01 Proceso )DEULFDFLyQ de Fabricación GHO &HPHQWR del Cemento 3RUWODQG
Figura 2 Proceso de fabricación del cemento Portland.
Portland
Fino
A la bomba
neumática
Colector de polvo
Cámara de aire
caliente
Silos de mezclado en
seco
Materiales almacenados
separadamente
Clinker y yeso convergen
al molino
Líneas de carga de cemento a
unidades transportadoras
Ingeniería de Cementaciones
Silo de almacenaje de materia
mezclada
Yeso
Ensacadora
Al horno
7

Ingeniería de Cementaciones
3. Cemento clase C o tipo III
Está diseñado para emplearse hasta 1830 m de profundidad
como máximo, con temperatura de 77°C,
donde se requiere alta resistencia a la compresión
temprana; se fabrica en moderada y alta resistencia
a los sulfatos
4. Cemento clase D
Este cemento se emplea de 1830 hasta 3050 m de
profundidad con temperatura de hasta 110°C y presión
moderada. Se fabrica en moderada y alta resistencia
a los sulfatos.
5. Cemento clase E
Este cemento se usa de 1830 hasta 4270 m de profundidad
con temperatura de 143°C y alta presión. Se fabrica
en moderada y alta resistencia a los sulfatos.
6. Cemento clase F
Este cemento se usa de 3050 hasta 4880 m de profundidad
con temperatura de 160°C, en donde exista
alta presión. Se fabrica en moderada y alta resistencia
a los sulfatos.
7. Cementos clase G Y H
Comúnmente conocidos como cementos petroleros, son
básicos para emplearse desde la superficie hasta 2240 m
tal como se fabrican. Pueden modificarse con
aceleradores y retardadores para usarlos en un amplio
rango de condiciones de presión y temperatura.
En cuanto a su composición química son similares
al cemento API Clase B. Están fabricados con especificaciones
más rigurosas tanto físicas como químicas,
por ello son productos más uniformes.
8. Cemento clase J
Se quedó en fase de experimentación y fue diseñado
para usarse a temperatura estática de 351°F
(177°C) de 3660 a 4880 metros de profundidad, sin
necesidad del empleo de harina sílica, que evite la
regresión de la resistencia a la compresión.
Propiedades físicas de los cementos
Los cementos de clasificación API (Instituto Ameri-
8
cano del Petróleo) tienen propiedades físicas específicas
para cada clase de cemento, mismas que básicamente
definen sus características.
Las principales propiedades físicas de los cementos son:
Ge = Gravedad específica
Denota el peso por unidad de volumen, sin tomar
en consideración otros materiales, tales como el aire
o el agua; es decir, el peso de los granos de cemento
específicamente; sus unidades son gr/cm 3 , kg/lt
y ton/m 3 .
PV= Peso volumétrico
Denota el volumen por unidad de masa. Se toma en
consideración el aire contenido entre los granos de
cemento; sus unidades son gr/cm 3 , kg/lt y ton/m 3 .
Blaine. Fineza de los granos de cemento
Indica el tamaño de los granos del cemento. Su mayor
influencia se da sobre el requerimiento de agua para la
preparación de la lechada. Esta característica es un factor
determinante, pero no único, para la clasificación de los
cementos. Sus unidades son cm 2 /gr,m 2 /kg Representa el
área expuesta al contacto con el agua y se determina
como una función de permeabilidad al aire.
Distribución del tamaño de partícula
Indica la eficiencia con la que se llevó a cabo la selección,
la molienda y el resto del proceso de fabricación sobre la
homogeneización de los materiales crudos molidos.
Tamaño promedio de partículas
Es el tamaño de grano que ocupa el 50% de un peso
determinado de cemento, dentro de la gama de tamaños
de grano que integran el cemento.
Requerimiento de agua normal
Es el agua necesaria para la lechada con cemento solo.
Debe dar 11 Uc a los 20 minutos de agitarse en el
consistómetro de presión atmosférica a temperatura ambiente;
se expresa en por ciento por peso de cemento.
Requerimiento de agua mínima
Denota el agua necesaria para la lechada de cemen-

to. Debe dar 30 Uc a los 20 minutos de agitarse en
el consistómetro de presión atmosférica a temperatura
ambiente; se expresa en por ciento por peso
de cemento.
Densidad de la lechada
Es el peso de la mezcla del cemento con agua y está
en función de la relación de agua por emplear. Sus
unidades son gr/cm 3 , kg/lt y ton/m 3 .
Ángulo de talud natural del cemento
Es el ángulo que forma el material granulado cuando
se deposita en una superficie plana horizontal;
sirve para el diseño de la planta dosificadora de cemento
y para recipientes a presión.
Categorías de los aditivos y sus funciones
Aceleradores
Son productos químicos que reducen el tiempo de
fraguado de los sistemas de cemento. Incrementan
la velocidad de desarrollo de resistencia compresiva.
Retardadores
Son productos químicos que prolongan el tiempo
de fraguado de los sistemas de cemento.
Extendedores
Son materiales que bajan la densidad de los sistemas
de cemento y/o reducen la cantidad de cemento
por unidad de volumen del producto fraguado.
Densificantes
Son materiales que incrementan la densidad de los
sistemas del cemento.
Dispersantes
Son productos químicos que reducen la viscosidad
de las lechadas de cemento.
Controladores de filtrado
Son materiales que controlan la pérdida de la fase
acuosa de los sistemas de cemento, frente a zonas
permeables.
Controlador de pérdida de circulación
Ingeniería de Cementaciones
Son materiales que controlan la pérdida de cemento
hacia zonas débiles de la formación o fracturas.
Aditivos especiales
Es la miscelánea de aditivos complementarios para
la cementación, tales como antiespumantes,
controladores de la regresión de la resistencia
compresiva, etcétera.
clases de Aceleradores
Estos aditivos químicos acortan el tiempo de bombeo
e incrementan el desarrollo de resistencia
compresiva; disminuyendo el tiempo equipo de perforación.
Los aceleradores de mayor aplicación son:
• Cloruro de calcio (CaCl 2 )
Esta sal se dosifica del 2 al 4 % por peso de cemento,
dependiendo del tiempo de bombeo que se desea
obtener. Es el producto que exhibe mayor control
en el tiempo bombeable .
• Cloruro de sodio (NaCl)
Actúa como acelerador en concentraciones de hasta
un 10 % por peso de agua, entre el 10 y 18 %
produce un tiempo de bombeo similar al obtenido
con agua dulce. A concentraciones mayores del 18
% causa retardamiento. La típica concentración de
acelerador es del 2 al 5 % por peso de agua.
• Sulfato de calcio (CaSO 4 )
Es un material que por sí mismo posee características
cementantes y tiene fuerte influencia en expandir
el cemento fraguado; como acelerador se dosifica
basándose en el tiempo que se desea y la temperatura
a la cual va a trabajar. Su concentración varía
del 50 al 100% por peso del cemento.
Retardadores del fraguado del cemento
Son aditivos químicos que incrementan el tiempo
de fraguado inicial y brindan la posibilidad de
trabajar el cemento en un amplio rango de temperatura
y presión.
9

Ingeniería de Cementaciones
Como la aceleración, los mecanismos para retardar
el fraguado del cemento Portland son aún materia
de controversia. Así han surgido varias teorías que
intentan explicar el proceso retardante. Éstas son:
de la adsorción, la precipitación, la nucleación y la
complejidad. Consideran dos factores: la naturaleza
química del retardador y la fase del cemento (silicato
o aluminato) sobre la cual actúa el retardador.
Los retardadores más conocidos son los lignosulfonatos
de calcio y los cromolignosulfonatos de calcio, así como
otros que son mezclas químicas. Unos trabajan a temperaturas
bajas y otros a temperaturas altas. Su dosificación
es de 0.1 a 2.5% por peso de cemento.
Los retardadores más empleados son:
• Lignosulfonatos
Se componen de sales de ácidos lignosulfónicos de
sodio y calcio. Son polímeros derivados de la pulpa
de la madera. Usualmente son compuestos no refinados
y contienen varias cantidades de compuestos
sacaroides con un peso promedio molecular que
varía de 20,000 a 30,000.
Debido a que los lignosulfonatos purificados pierden
mucho poder retardante, la acción retardante
de esos aditivos se atribuye a la presencia de
carbohidratos de bajo peso molecular.
Los retardadores de lignosulfonatos son efectivos
con todos los cementos Portland y se dosifican de
0.1 a 1.5 % por peso de cemento.
Son efectivos hasta 250 °F (122 °C) de temperatura de
circulación en el fondo del pozo (BHCT) y hasta 600 °F
(315 °C) cuando se mezclan con borato de sodio.
Hasta el momento se ha comprobado que los
retardadores de lignosulfonatos afectan principalmente
la cinética de la hidratación de C 3 S; sin embargo,
sus efectos sobre la hidratación del C 3 A no
son significativos.
• Ácidos hidroxilcarboxílicos
Los ácidos hidroxilcarboxílicos contienen grupos
hidroxílicos (OH) y carboxílicos (CHn) en su estructura
molecular. Son retardadores poderosos y se aplican
en un rango de temperatura de 200 °F (93 °C) a
300 °F (149 °C).
10
Otro ácido hidroxilcarboxílico con un fuerte efecto
retardante, es el ácido cítrico. Éste también es efectivo
como dispersante de cemento y normalmente
se usa en concentraciones de 0.1 a 0.3% por peso
de cemento.
Los ácidos de hidroxilcarboxílico de manera similar
que los lignosulfonatos actúan más eficientemente
con cementos de bajo contenido de C 3 A.
• Compuestos sacáridos
Los sacáridos son excelentes retardadores del cemento
Portland.
Se usan ocasionalmente en la cementación de pozos,
por ser muy sensibles a pequeñas variaciones
en sus concentraciones.
• Derivados de la celulosa
Los polímeros de la celulosa son polisacáridos derivados
de la madera o de otros vegetales. Son estables
a las condiciones alcalinas de la lechada de cemento.
El retardador celulósico más común es el
carboximetil hidroxietil celulosa (CMHEC). Es efectivo
a temperaturas superiores de 250 °F (120 °C).
También la CMHEC se usa como agente de control
de pérdida de fluido; además, incrementa significativamente
la viscosidad de la lechada.
• Organofosfonatos
Se aplican a temperaturas de circulación tan altas como
400 °F (204 °C). Presentan insensibilidad a variaciones
sutiles en la composición del cemento, y tienden a
bajar la viscosidad de lechadas densificadas.
Reductores de fricción (dispersantes)
Son productos que ayudan a obtener con gastos
bajos de bombeo el régimen turbulento. Reducen la
fricción entre granos, y entre éstos y las paredes.
De acuerdo con varias investigaciones realizadas en
diferentes países se ha demostrado que la mayor
eficiencia en la limpieza del lodo del espacio anular
se logra en régimen turbulento; es decir, cuando la
lechada de cemento y los colchones de limpieza se

desplazan a una velocidad tal que corresponda a un
número de Reynolds de 3000 a 4000 o mayor, en función
de sus características reológicas: n' = índice de
comportamiento de flujo y k' = índice de consistencia.
Generalmente, son sales de ácidos grasos y se
dosifican del 0.2 al 2.5% por peso de cemento.
Lechadas de cemento
Las lechadas de cemento son suspensiones altamente
concentradas de partículas sólidas en agua.
El contenido de sólidos de una lechada de cemento
puede llegar hasta un 70%.
La reología de la lechada de cemento está relacionada
con la del líquido de soporte, la fracción
volumétrica de los sólidos (volumen de partículas/
volumen total) y la interacción entre las partículas.
En una lechada de cemento, el fluido intersticial es
una solución acuosa de varias clases de iones y aditivos
orgánicos. Por lo tanto, la reología de la lechada
difiere de la reología del agua.
Los sólidos en una lechada están en función directa
a su densidad.
Las interacciones de las partículas
dependen principalmente de
la distribución de las cargas superficiales.
Los dispersantes del
cemento, también conocidos
como "superplastificadores", ajustan
las cargas superficiales de las
partículas para obtener las propiedades
reológicas deseadas de la
lechada (figura 3)
Ionización superficial de las partículas
del cemento en un medio
acuoso
La hidrólisis de algunos compuestos
orgánicos e inorgánicos conducen
a su ionización y, por consiguiente,
a cargas superficiales. Éste
es el caso de la sílice que forma la
mayor parte de los elementos del
cemento, y cuya fórmula es:
-Si - OH + OH- -Si - O- + H 2 O
Ingeniería de Cementaciones
Los iones libres de calcio en la solución reaccionarán
con los grupos cargados negativamente sobre
la superficie de los granos. Un ion de calcio puede
unirse a dos grupos, Si-O- los cuales pueden estar
en un mismo grano o en dos granos diferentes.
El puenteo entre dos granos se debe a que el área
superficial del cemento es grande y compiten por
los iones de calcio entre los sitios de adsorción. Una
parte de los granos del cemento puede estar cargada
positivamente, debido a la adsorción de calcio,
mientras que otra parte está cargada negativamente;
como resultado, ocurren las interacciones entre
las porciones cargadas positivamente.
• Viscoplasticidad de las lechadas de cemento y mecanismo
de dispersión
Cuando se mezcla cemento en polvo y agua se forma
una estructura de gel en toda la lechada, que
impide flujos con esfuerzo cortante menor al esfuerzo
de corte dado por el valor de cedencia. Esto es
resultado de la interacción electrostática entre las
partículas. A esfuerzos de corte menores al valor de
cedencia, la lechada se comporta como un sólido.
Esto puede originar algunas deformaciones finitas,
Figura 3 Interacción de partículas.
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Ingeniería de Cementaciones
de compresión o, eventualmente, de deslizamiento,
pero no fluye.
Arriba del valor de cedencia, la lechada se comporta
como un líquido comprendido en el modelo
Bingham, con viscosidad plástica bien definida.
Como se puede ver en la figura 4, experimentalmente,
las curvas de esfuerzo cortante y velocidad de
corte son aproximadamente lineales; la pendiente
de la línea es la viscosidad plástica y su ordenada al
origen es el valor de cedencia.
Velocidad de de corte corte (Lecturas (Lecturas del disco) del
Sin embargo, la "viscosidad aparente", representada
por la relación entre el esfuerzo de corte/velocidad
de corte, no es una constante; en su lugar ésta
disminuye con el incremento del esfuerzo de corte.
Una vez que el valor de cedencia es rebasado, la
lechada ya no se comporta como unidad: se rompe
en partes y agregados de partículas que se mueven
entre unas y otras. Estos agregados contienen agua
intersticial, lo que da como resultado que el volumen
efectivo de la fase dispersa sea mayor que el
volumen de los granos de cemento.
El volumen de la fase dispersa es el factor clave para
determinar la reología de la dispersión. Por ejemplo,
en el primer orden de análisis éste conduce a la relación
de Einstein.
m = mo(1 + 2.5 fs)
La viscosidad de una dispersión (m), hecha con un
fluido base de viscosidad (mo), depende solamente
12
cemento solo
Cemento disperso
Velocidad de corte (r.p.m.) .
de la fracción de volumen (fs) ocupado por la fase
dispersa.
En modelos más sofisticados, para dispersiones concentradas,
la fracción de volumen de la fase dispersa
determina el parámetro.
Un grupo hidrolizado silícico o alumínico sobre la
superficie de los granos del cemento (-Si- -O-- +
Ca+) lleva cargas negativas, las cuales pueden
adsorberse sobre los iones de calcio.
Las partículas de cemento se tornan
uniformemente con cargas negativas.
Este efecto puede observarse midiendo
el potencial Z, que es una función
de las cargas electrostáticas de las partículas
de una suspensión de cemento
diluido.
En el caso de polímeros no iónicos y
para algunas extensiones con polielectrolitos,
la repulsión de las partículas
puede asegurarse mediante mecanismos
diferentes a la repulsión electrostática.
Las contribuciones entrópicas y entálpicas
pueden impedir el enlace desordenado
de los polímeros, evitando así el
contacto cerrado entre dos partículas cubiertas por
una capa de polímero adsorbido.
Composición química de los dispersantes del
cemento
Los sulfonatos son los dispersantes más comunes
del cemento.
Generalmente, los materiales preferidos para la
cementación tienen de 5 a 50 grupos de sulfonatos
adheridos a un gran polímero ramificado.
Los polímeros ramificados son los más deseables
debido a su rango de concentración, con lo cual
pueden puentear dos partículas mucho más pequeñas.
El sulfonato de polinaftalina (PNS o NSFC) es un producto
condensado del sulfonato b -naftalina y
formaldehído-. Tiene una alta variabilidad en el grado
de ramificación y de su peso molecular.

La representación comercial de este producto es en
forma de polvo o solución acuosa al 40%.
Para una dispersión de lechada de agua dulce, normalmente
se requiere de 0.5 al 1.5% por peso de
cemento activo.
Para lechadas que contienen NaCl se requieren concentraciones
tan altas como el 4% por peso de cemento.
La habilidad de dispersión del PNS es muy variable,
lo cual depende del cemento.
Generalmente, el PNS es el dispersante más utilizado
en la cementación de pozos. Aunque los
lignosulfonatos frecuentemente son los más empleados
como dispersantes en las formulaciones de
lodos de perforación, pero también son efectivos en
las lechadas de cemento.
El PNS y los lignosulfonatos actúan simultáneamente
como retardadores, por lo cual no pueden usarse
a bajas temperaturas. Otros derivados de la lignina,
tal como las ligninas del ácido carboxílico, son más
efectivos como dispersantes del cemento que las
ligninas del ácido sulfónico, aunque éstas también
retardan el fraguado.
Los derivados de la lignina se obtienen de subproductos
de la industria del papel, son baratos y tienden
a ser químicamente indefinidos.
Otros dispersantes efectivos del cemento son los
sulfonatos de poliestireno, pero debido a su alto costo,
se emplean poco.
Los poliacrilatos y los copolímeros, tales como el
sulfonato de estireno o anhídrido maléico, también tienen
buenas propiedades fluidizantes. Se usan conjuntamente
con compuestos inorgánicos tales como los
álcalis metálicos o sales de amonio, carbonatos,
bicarbonatos, oxalatos, silicatos, aluminatos y boratos.
Los polisacáridos hidroxilatados de bajo peso
molecular tienen propiedades dispersantes cuando
están formados por hidrólisis del almidón, celulosa
o hemicelulosa. Otros polímeros no iónicos como
los derivados de la celulosa, polímeros de óxido de
etileno, alcohol polivínilico y polialcohol, también tienen
propiedades dispersantes pero ellos retardan el
fraguado.
Ingeniería de Cementaciones
Algunos productos químicos como los ácidos
hidroxilcarboxílicos, también tienen propiedades
dispersantes pero son fuertes retardadores del fraguado.
Un ejemplo de éstos es el ácido cítrico el cual
se usa a menudo en sistemas de cemento salado.
Reología de las lechadas dispersas
La lechada con suficiente dispersante tiene como
valor de cedencia cero y se comporta como un fluido
newtoniano; de aquí se puede inferir que el valor
de la cedencia varía de acuerdo con la concentración
del dispersante.
Con PNS el valor de cedencia empieza a incrementarse
con la concentración de dispersante y decrece
escalonadamente a cero.
Cuando existen concentraciones bajas de dispersante
hay un exceso de sitios cargados positivamente.
El máximo valor de cedencia refleja el punto de máxima
interacción de las partículas cuando existe un
balance exacto entre los sitios cargados positiva y
negativamente.
En concentraciones de dispersante más altas, las
superficies de los granos son completamente cubiertas
por cargas negativas; consecuentemente, el valor
de cedencia es cero debido a la repulsión
electrostática.
El efecto de los dispersantes sobre la viscosidad
de las lechadas de cemento es diferente del observado
con el valor de cedencia; aunque la
interacción electrostática entre las partículas del
cemento se incrementa inicialmente con la concentración
de dispersante, el tamaño de las partículas
agregadas empieza a decrecer inmediatamente.
En consecuencia, el volumen de agua
inmovilizada decrece y la viscosidad de la lechada
también decrece continuamente con la concentración
de dispersante (figura 5).
Asentamiento de las partículas y agua libre
Como efectos laterales de la adición de dispersantes,
la lechada puede mostrar sedimentación, tener un
gradiente de densidad uniforme de la cima al fondo
de un contenedor, mostrar agua libre, o bien, tener
una capa de fluido sin carga de partículas sólidas
sobre la parte superior de la lechada. Es posible que
13

Ingeniería de Cementaciones
en la parte superior se tenga agua libre y exista una
lechada homogénea en el fondo; también es posible
que ocurra la sedimentación sin desprendimiento
de agua libre.
Agua libre
Cuando las partículas del cemento están en suspensión
no se encuentran completamente dispersas, e
interactúan a través de fuerzas electrostáticas que
forman una estructura floculada que soporta el peso
de una partícula dada. Si el espacio anular en el pozo
es suficientemente estrecho, el peso de las partículas
se transmite a las paredes y la lechada se soporta
a sí misma.
Es raro que lo descrito ocurra, consecuentemente el
peso de las partículas del cemento se transmite al
fondo a través del gel y ocurre la deformación de la
estructura. El agua es forzada a salir de la porción
más baja de la lechada y se acomoda en las capas
superiores que sufren el menor esfuerzo.
La habilidad de las capas superiores para acomodar
el agua adicional es limitada; así, una capa de agua
puede formarse en la cima de la lechada, como se
muestra en la figura 6.
Sedimentación
Los dispersantes suprimen las interacciones entre
las partículas del cemento por la neutralización de
los sitios cargados positivamente. Cuando el proceso
se termina, las partículas se repelen entre sí a través
de interacciones de doble capa. El rango de acción
de estas fuerzas es muy corto debido a la alta
14
Sistema Floculado Sistema Disperso
Sistema floculado Sistema disperso
Figura 5 Sistemas floculado y disperso.
Figura 6 Agua libre, sedimentación y segregación.
ionización del medio, de tal forma que las fuerzas
repulsivas permiten el empacamiento uniforme de
las partículas. En una lechada completamente dispersada,
las partículas se encuentran libres para
moverse y libres para caer en el campo gravitacional
y así colectarse en el fondo del contenedor. En la
realidad esta situación ideal nunca ocurre; en su lugar
se establece un gradiente de densidad.
El fenómeno descrito se explica a través de tres propuestas,
las cuales comprenden el concepto de
polidispersión de las partículas y que, sin importar
su tamaño, se comporten de manera diferente.
Las tres propuestas son:
1. Las partículas más pequeñas aún no se han
asentado.
2. Las partículas más pequeñas estan prevenidas del
asentamiento por movimiento browniano.
3. El gel floculado no sea lo suficientemente fuerte
para soportar las partículas más grandes.
Prevención del agua libre y la sedimentación de la
lechada
Cuando el pozo está altamente desviado y horizontal
no acepta columnas de cemento heterogéneas,
pues se requiere suficiente fuerza mecánica del cemento
fraguado y un aislamiento más apropiado de
las zonas.
Un estudio minucioso con una gráfica del agua libre
y valores de cedencia contra la concentración del
dispersante revela que, con un rango entre 0.2 y 0.3%
por peso de cemento, la lechada es lo suficientemente
fluida y estable.

En el campo, el control de la concentración del aditivo
en un rango tan estrecho es difícil. Así, los agentes
antiprecipitación son a menudo adicionados para
ampliar el rango de concentración dentro del cual
bajan los valores de cedencia y puede originarse
agua libre.
Los agentes antiprecipitación son materiales que restauran
parte del valor de cedencia, a un nivel compatible
con las condiciones de bombeo y la presión de
fricción, donde la formación del pozo puede soportar.
La bentonita se puede emplear para reducir el asentamiento
de la lechada. Ésta absorbe grandes cantidades
de agua, y así la lechada se mantiene homogénea.
Varios polímeros solubles en agua reducen la sedimentación
mediante el incremento de la viscosidad
del agua intersticial. Los materiales usados más comúnmente
son derivados celulósicos, tal como el
hidroxietil celulosa.
El agua de mar y los silicatos pueden mejorar la estabilidad
de la lechada; además algunas sales metálicas
tales como NaCl 2 y MgCl 2 construyen débiles,
pero extensas estructuras de hidroxilos a través del
volumen de la lechada.
La eficiencia de los aditivos antiprecipitación se puede
evaluar midiendo el gradiente de densidad en una
columna de cemento fraguado.
Para hacerlo, se coloca con la lechada en una probeta
y se deja fraguar. De la cima, parte media y del
fondo de la columna se extraen obleas de cemento
fraguado.
La diferencia en peso entre las obleas da un índice
del grado de sedimentación de la lechada.
Reductores del filtrado
El control de filtrado es un factor de vital importancia
en la cementación de tuberías de revestimiento
y en las cementaciones forzadas para colocar el cemento
en el lugar deseado, sin que sufra deshidratación
fuerte al pasar por zonas permeables o bien
al estar forzando la lechada.
Generalmente, los reductores de filtrado son pro-
Ingeniería de Cementaciones
ductos derivados de celulosa y se dosifican del 0.3%
al 1.5%, por peso de cemento. El valor de filtrado
estipulado por el API varía de acuerdo con el tipo de
operación y es como sigue:
• Cementación de T.R. = no mayor de 200 cm 3
• Tubería corta = no mayor de 50 cm 3
• Cementación forzada = de 30 a 50 cm 3
El valor del filtrado API se mide en cm 3 a 30 minutos
bajo una presión diferencial de 1000 psi.
Cuando una lechada de cemento se coloca a través
de una formación permeable bajo presión ocurre el
proceso de filtración. La fase acuosa de la lechada
escapa al interior de la formación y deja las partículas
sólidas detrás. Este proceso se conoce comúnmente
como filtrado.
Si el filtrado no se controla puede afectar seriamente
el trabajo que se esté realizando. A medida que la
fase acuosa decrece, la densidad de la lechada se
incrementa. Como resultado, el comportamiento de
la lechada diverge del diseño original (reología, tiempo
de espesamiento). Si es mucho el fluido filtrado a
la formación, la lechada no se puede bombear.
El API marca un filtrado para las lechadas de cemento
solo, del orden de 1500 cm 3 /30 min. En la
mayoría de las operaciones se requiere mantener
un valor de filtrado menor de 50 cm 3 /30 min para
un trabajo adecuado de la lechada, por ello se
emplean materiales conocidos como agentes de
control de filtrado, los cuales están incluidos en
el diseño de la lechada.
Actualmente, los mecanismos exactos mediante los
cuales operan los agentes de control de filtrado no
son completamente conocidos aunque se supone que
existen varios procesos. Una vez iniciado el filtrado a
través de la formación, un enjarre de los sólidos del
cemento es depositado sobre la cara de la formación.
Los agentes de filtrado disminuyen la velocidad de filtración
reduciendo la permeabilidad del enjarre y/o
incrementando la viscosidad de la fase acuosa.
Existen dos clases principales de aditivos para el control
de filtrado:
Materiales sólidos con partículas finamente divididos.
Polímeros solubles en agua.
15

Ingeniería de Cementaciones
La naturaleza química y física de cada tipo de material
y sus mecanismos hipotéticos se explican a continuación.
Materiales pulverizados
El primer agente de control de filtrado empleado
para lechadas de cemento fue la bentonita, en 1949.
Debido al tamaño pequeño de sus plaquetas, la
bentonita puede entrar al enjarre y alojarse entre
las partículas de cemento, como resultado la permeabilidad
del enjarre decrece. Además, para determinar
el filtrado se usan sistemas particulares
tales como el polvo de carbonato, asfaltos, resinas
termoplásticas, etc.
El látex es un excelente agente de control de filtrado.
Forma redes entre sus moléculas por ser
polímeros emulsionados. Usualmente se suministra
como una suspensión lechosa, de partículas esféricas
pequeñas del polímero (generalmente entre 200
y 500 um de diámetro). La mayoría de las dispersiones
de látex contienen aproximadamente 50% de
sólidos. Como la bentonita, contiene partículas tan
pequeñas que pueden taponar físicamente los poros
en el enjarre del cemento.
Las redes más comunes para cementos petroleros
son las de cloruro de vinilo, acetato de polivinilo y
más recientemente el butadieno del estireno. Los
primeros dos materiales están limitados a temperaturas
menores de 122 °F (50 °C). El látex de butadieno
del estireno ha sido aplicado a temperaturas hasta
de 350 °F (176 °C).
Polímeros solubles en agua
A principios de 1940, los polímeros solubles en agua
se emplearon como agentes de filtración en la perforación.
Actualmente, estos materiales se usan extensivamente
como agentes de control de filtrado en
lechadas de cemento para pozos. Generalmente,
operan simultáneamente incrementando la viscosidad
de la fase acuosa y disminuyendo la permeabilidad
del enjarre.
La viscosidad de una solución de polímeros depende
de su concentración y peso molecular. Por ejemplo,
una solución al 2% de hidroxietil celulosa de bajo peso
molecular puede tener una viscosidad de 500 cp, pero
16
la viscosidad de una solución igualmente concentrada
de HCE de alto peso molecular puede ser tan alta
como 50,000 cp. La alta viscosidad debiera elevar la
velocidad de filtración; sin embargo, esta estrategia
por sí sola no puede ser confiable para proporcionar
un control de filtrado, debido a que el mezclado de la
lechada sería imposible.
La reducción de la permeabilidad del enjarre es el
parámetro más importante observado en el control
del filtrado. Cuando una lechada con suficiente agente
de control proporciona una velocidad de filtrado
API de 25 cm 3 /30 min, el enjarre resultante es aproximadamente
1000 veces menos permeable que el obtenido
con una lechada de cemento solo; considerando
que el incremento de viscosidad del agua intersticial
es cinco veces mayor, como se muestra en la tabla 1:
ADITIVO PERM. VISC. REL. FILT.
Enj.(md) FILT. EFIC. (cm 3 /30 min)
S/A 5100 1 1 1600
A – 0.35% 924 2.24 0.280 450
A – 0.60% 140 4.48 0.077 173
A – 0.80% 6.1 3.70 0.018 45
A – 1.00% 4.9 3.32 0.017 20
B – 0.30% 770 3.10 0.217 300
B – 0.80% 5.1 4.80 0.014 26
B – 1.30% 1.3 2.30 0.011 12
C – 0.08 GPS 1825 1.01 0.596 240
C – 0.20 GPS 21 1.05 0.058 43
C – 0.40 GPS 15 2.05 0.038 14
Tabla 1
El tamaño de los poros en el enjarre del cemento
puede evaluarse empleando un porosímetro de mercurio.
La distribución de tamaño típico muestra el
diámetro medio que es de 1 mm.
El radio de giro típico de una molécula de polímero
es menor de 1000 A° (0.1mm); de tal manera que
los conjuntos de moléculas deberán ser suficientemente
grandes como para obstruir u obturar un poro
en el enjarre.
Los polímeros solubles en agua pueden formar agregados
coloidales adheridos débilmente en la solución,
los cuales son suficientemente estables para el
acuñamiento y la constricción del enjarre. Tales
polímeros pueden también adsorberse sobre la superficie
de los granos del cemento y, de esta manera,
reducir el tamaño de los poros. Probablemente, una
superposición de estos dos fenómenos, adsorción más

agregación, es el mecanismo real de acción de los
agentes de filtración poliméricos.
Las lechadas de cemento que contienen polímeros
solubles en agua deben ser bien dispersadas para
obtener óptimo control de la filtración. Los polímeros
aromáticos sulfonados o sales son casi siempre adicionados
en conjunto con estos materiales.
Como se explicó, los dispersantes mejoran el acomodo
o empacamiento de los granos del cemento (y tal
vez los agregados de polímero) en el enjarre. Por otro
lado, los dispersantes reducen la permeabilidad del
enjarre del cemento y pueden proporcionar algún grado
de control de la filtración en sí mismos.
Derivados de la celulosa
El primer polímero usado como aditivo de control
de filtrado fue una proteína (polipeptina) extraída de
frijol de soya. Recientemente, la etilendiamina
carboximetil celulosa y otros derivados de la celulosa
fueron introducidos. A finales de los años 50 la
carboximetil hidroxietil celulosa (CMHEC) fue introducida
como un aditivo de la filtración para las
lechadas de cemento y aún es ampliamente usado.
Recientemente, la ejecución de la CMHEC se ha mejorado.
Se han ajustado el grado de sustitución (DS)
de 0.1 a 0.7 (carboximetil) y la proporción mol (MS) de
óxido de etileno a anhidro glucosa aproximadamente
de 0.7 a 2.5. El agente más común para el control de
filtrado celulósico es la hidroxietil celulosa (HEC), con
un grado de sustitución entre 0.25 y 2.5.
Todos los aditivos celulósicos de filtrado tienen ciertas
desventajas, pues como suelen ser efectivos
viscosificantes del agua, pueden incrementar la dificultad
del mezclado de la lechada y causar viscosidad
indeseable en la lechada del cemento.
A temperaturas menores de 150 °F (65 °C), los aditivos
de filtrados celulósicos son retardadores eficientes;
se debe tener cuidado para evitar el sobre retardamiento
de la lechada. También la eficiencia de
los polímeros celulósicos decrece a medida que se
incrementa la temperatura. Los agentes de control
de filtrado celulósico no se usan a temperaturas de
circulación arriba de 200 °F (93 °C).
Polímeros sintéticos no iónicos
El polivinil pirolidón (PVP) puede emplearse con
Ingeniería de Cementaciones
formaldehído de naftalen sulfonato condensado como
dispersante. También se usa para mejorar el control
de filtrado cuando se le adiciona CMHEC o HEC.
Las mezclas complejas que contienen polivinil
pirolidón, anhídrido maléico - N - vinil pirolidón
copolímero y poli (aril vinil benzil) cloruro de amonio
que es un policatión, son efectivos aditivos de control
de filtrado. Además, el N - vinil pirolidón puede
ser copolimerizado con estiren sulfonato para formar
un producto con propiedades satisfactorias de
control de filtrado.
El alcohol polivinílico (PVAL) se usa frecuentemente
como aditivo de control de filtrado.
Este material es efectivo para aplicaciones a bajas
temperaturas, aproximadamente de 100°F (38°C) y
menores, debido a que no tiene efecto retardante a
temperaturas mayores y es compatible con los
aceleradores tales como el cloruro de calcio.
Polímeros sintéticos aniónicos
Los grupos más importantes de aditivos de filtración
de polímeros aniónicos están compuestos de
polímeros cortos, derivados de la acril amina (AAm).
La poli acrilamina es no iónica y no se usa sola en
lechadas de cemento.
Los copolímeros de acrilamina muy a menudo descritos
en literatura de patente, contienen un
monómero sulfonado: 2-acrilamida-2-ácido metil
propano sulfónico (AMPS).
Para producir agentes de control de filtrado la AMPS
ha sido copolimerizada con los materiales siguientes:
· Acrilamida
· N,N-dimetilacrilamida (NNDMA)
Los terpolímeros de la AMPS se usan como se
describe:
· AMPS + AAm + ácido itacónico (IA)
· AMPS + AA + N-metil-N-vinil acetamida (NMVA)
· AAm + vinil sulfonato + NMVA
· AA(AAm) + NMVA + AMPS
La AMPS también puede ser parte de un copolímero
o un terpolímero solos o injertados a la columna vertebral
de una lignina, asociado con acrilo nitrilo,
17

Ingeniería de Cementaciones
NNDMA o AA. Estos polímeros complejos trabajan
eficientemente como agentes de control de filtrado
en lechadas saladas.
Los polivinil aromáticos sulfonados, tal como el
poliestireno sulfonado (SPS) y el polivinil tolueno
sulfonado (SPVT), han sido identificados como buenos
agentes de control de filtrado. Una mezcla de SPVT,
PNS y un copolímero sulfonado de estireno y anhídrido
maléico es efectivo en sistemas de cemento salado.
Polímeros Catiónicos
La polietilenamina es un ejemplo de un polialquil
poliamina, mismo que ha sido ampliamente usado
como aditivo de filtración.
El rango del peso molecular dentro del cual la
polietilenamina es efectiva: de 10,000 a un millón.
Su estructura es probable que esté ampliamente
ramificada; de tal forma que los tres tipos de grupo
aminas (primarias, secundarias y terciarias) deberán
estar presentes en la cadena.
El dispersante PNS debe estar presente con la
polietilenamina para obtener un control de filtrado
significativo. Entre los dos polímeros se forma una
asociación insoluble para crear partículas, las cuales
proporcionan el control de filtrado.
La ventaja principal de la polietilenamina como un
agente de filtrado es su efectividad a altas temperaturas.
Proporciona un excelente control de filtrado
a temperaturas de circulación tan altas como
436°F(225°C), como se muestra en la tabla 2:
Las pruebas de filtrado se han corrido a presiones
18
FLA
%
PPC
PNS
% ppc
ILMENITA
lb/saco
PESO
LECHADA
lb/gal
TEMP
(°F)
FILT.
Cm 3
0.1 0.5 - 16.2 290 20
0.1 0.5 - 16.2 315 30
0.13 0.5 - 16.2 337 18
0.15 1.0 - 16.8 299 8
0.15 1.5 - 19.0 380 34
0.15 1.5 - 20.0 370 40
0.18 1.0 5 17.4 342 30
0.18 1.0 30 18.2 370 90
0.18 1.0 25 18.0 400 78
0.2 1.2 95 19.2 436 16
0.25 1.5 70 19.0 380 10
0.25 1.5 70 19.0 380 11
Tabla 2
diferenciales de 500 psi (750 psi con 250 psi de
contrapresión).
Una notable desventaja de la polietilenamina es su
tendencia a promover la sedimentación de la
lechada. Aunque la sedimentación es previsible, el
diseño de la lechada puede dificultarse.
La polialilamina ha sido reportada por Roark como
un efectivo agente de control de filtrado. En lugar de
ser parte de la columna vertebral, el grupo amina es
derivado de ésta.
Este material puede ser ligeramente cruzado para
disminuir la sedimentación de la lechada. La tabla
siguiente muestra el control de filtrado ejecutado con
la polialilamina de dos pesos moleculares.
PESO MOLECULAR FILTRADO API cm 3 /30 min
10.000
150.000
121
142
En esta tabla se muestra la comparación del filtrado
de dos pesos moleculares diferentes. Con polímeros
polialilamina, adicionados al 2% ppc con 0.66% de
lignosulfonato, las pruebas de filtrado se ejecutaron
a 150 °F (66 °C) usando cemento clase G.
Diversos radicales de amonio cuaternario o
monómeros sulfonados pueden ser copolimerizados
con varios materiales para obtener efectivos agentes
de control de filtrado.
A continuación se describen varios productos de
este tipo:
· Cloruro alquil amonio o cloruro sulfónico
· Cloruro dimetil dialil amonio
· Cloruro metacrilamida propil trimetil amonio
El alquil amonio y los cloruros sulfónicos son
copolimerizados con vinilbenzeno para obtener
poliaril-vinilbenzeno alquilamonio o cloruros
sulfónicos. El DMDAAC es copolimerizado con ácido
acrílico (AA) o ácido metacrílico. El MATAC es
copolimerizado con sulfonato de estireno (SS) o
acrilamida (AAm), tales materiales son polímeros
amfolíticos cargados negativamente y positivamente
a pH tan altos como la fase acuosa de una lechada
de cemento Portland.

Reductores de densidad
Los reductores de densidad incrementan el rendimiento
y reducen la densidad de la lechada. Tienen
la habilidad de manejar grandes volúmenes
de agua. Esta característica se aprovecha cuando
se desean cubrir columnas largas con cemento,
sin llegar a rebasar la presión de fracturamiento,
pues al usar grandes volúmenes de agua, se reduce
la densidad de la lechada; además, son mezclas
más económicas.
Estos productos reducen la resistencia a la compresión
inmediata, por lo mismo, debe tenerse mucho
cuidado al emplearlos en operaciones prácticas de
campo para no dosificarlos en concentraciones que
den valores de resistencia a la compresión inferiores
a los 35 kg./cm 2 , mínimo estimado para cementos
con aditivos en 24 horas para soportar la tubería
de revestimiento.
Los agentes que se usan comúnmente son:
1. Bentonita
Requiere el 530% de agua de su propio peso; es
decir, 5.3 litros de agua por Kg de bentonita; se
puede dosificar hasta un 4% por peso de cemento
(ppc) sin que perjudique al producto fraguado,
dado que en concentraciones mayores el cemento
hidratado presenta en corto tiempo una regresión
de su resistencia a la compresión por la alta
hidroscopía de la bentonita presente.
2. Puzolana
Son cenizas volcánicas que por sí solas no tienen
características cementantes, pero que mezcladas con
el cemento, reaccionan con la cal libre de éste y las
adquieren.
El cemento fraguado que contiene puzolana contrae
algunas características que son benéficas, como:
· Plasticidad, pues soporta vibraciones y golpes de
tubería al seguir perforando.
· Evita resquebrajamiento del anillo de cemento al
efectuar los disparos en las zonas de interés.
· Alta resistencia a la compresión secundaria.
Ingeniería de Cementaciones
Con esto, se demuestra la no-regresión de la resistencia
mencionada, por efecto de temperatura moderadamente
alta.
3. Metasilicato de sodio anhidro
Este expandidor es muy eficiente y económico. Es
compatible con el mayor número de aditivos químicos;
maneja un porcentaje variable de agua en función
del porcentaje que se utilice. Se dosifica del 1
al 3% por peso de cemento.
Existen otros agentes reductores de densidad, tales
como el spherelite o el kolite.
Densificantes
Son materiales químicos inertes, de alto peso específico
y que manejan poco agua.
Los densificantes comúnmente empleados son:
1. Barita
Tiene un peso específico de 4.23 gr/cm 3 y requiere
22% de agua de su propio peso. No tiene influencia
en el tiempo de bombeo, pero es recomendable
correr pruebas de tiempo de
espesamiento en cada caso. Se dosifica del 20 al
40% por peso de cemento, donde se desea usar
una lechada de alta densidad.
2. Limadura de fierro
Este producto tiene un peso específico de 5.02
gr/cm 3 y requiere el 3% de agua de su propio peso.
Se emplea hasta el 50% por peso de cemento,
dependiendo del peso que se desea obtener de
lechada.
Otro procedimiento que se emplea para aumentar
la densidad de lechada es reducir el agua de mezcla,
adicionando un agente reductor de fricción para disminuir
el efecto de incremento de viscosidad.
Agentes de control de regresión de la resistencia a
la compresión (harina de sílice)
Estos agentes evitan la regresión de la resistencia a
la compresión por efectos de la temperatura. Son
silicatos de alta pureza, con una textura que va de
malla 100 a 325 para poder tener una distribución
grande y homogénea en el cuerpo del cemento;
19

Ingeniería de Cementaciones
normalmente se dosifican al 35% por peso de cemento
y requiere el 40% de agua de su propio peso
para la malla 325, para la malla 100 no requiere agua.
En pozos geotérmicos con temperaturas mayores
(hasta de 600°F (315°C) se emplea harina de sílice al
50% (malla 325).
Aditivos especiales
• Antiespumantes
• Agentes expandidores del cemento fraguado
Debido a la velocidad con que se maneja el cemento
en el campo cuando se está haciendo la lechada
(aproximadamente 1 tonelada por minuto), el cemento
tiende a mantener gran cantidad de aire. Esto
propicia que el control de densidad de la misma sea
erróneo; asimismo, algunos de los productos químicos
ayudan a mantener el aire dentro de la mezcla
y dificultan el trabajo de las bombas de alta presión
con que se maneja ésta para ser bombeada
al pozo.
El problema se minimiza mediante el uso de los agentes
antiespumantes, los que eliminan la mayor parte
de burbujas de aire. Generalmente, son sales orgánicas
ácidas de solubilidad media y se dosifican del
0.2 al 0.3% por peso de cemento.
Los antiespumantes son aditivos que dilatan el producto
hidratado, sin que esto sea originado por efecto
de temperatura.
Los expandidores empleados comúnmente son
· Cloruro de sodio. Su máxima dilatación se obtiene
al 18% por peso de agua y a concentraciones
mayores se obtiene ligera contracción del cemento
fraguado.
· Cloruro de potasio. Este producto, además de
ser un eficiente estabilizador de arcillas, al 5%
por peso de agua de mezcla exhibe la misma
dilatación que el 18% de cloruro de sodio en el
cemento.
Otra característica positiva del cloruro de potasio es
que al 2% por peso de agua hace que el filtrado de
las lechadas que lo contienen sea compatible con la
mayoría de los aceites, porque reduce considerable-
20
mente la tensión de la interface, evitando la formación
de emulsiones estables y el hinchamiento de
las arcillas de la formación.
Todas las expansiones de cemento obtenidas con
cloruro de sodio y con cloruro de potasio son controladas.
Así no se presentan agrietamientos en el
cuerpo del cemento.
· Sulfato de calcio anhidro solo o combinado con cloruro
de sodio. Se usa en la dilatación del cemento
fraguado del 3 al 5% por peso de cemento. Estas
mismas concentraciones complementadas con cloruro
de sodio al 18% por peso de agua, proporcionan
máxima eficiencia en la expansión lineal.
Problemas más frecuentes con las cementaciones
· Baja eficiencia en el desplazamiento, que conduce
a una pobre calidad de las cementaciones primarias
· Diseños de lechadas demasiado complejos, que
se tornan altamente costosos y poco eficientes
· Bajo Porcentaje de éxito en la colocación de tapones
balanceados
· Diversificación de los cementos empleados, con
pobre control de calidad.
· Pérdida de circulación
· Migración de gas
III. CEMENTACIÓN PRIMARIA
Cómo obtener la información del pozo
Para lograr un buen desarrollo operativo en cada una
de las etapas de la cementación primaria se deben
conocer conceptos técnicos básicos del tema. Así,
es necesario adentrarse en tópicos como:
· Especificaciones de tuberías de revestimiento (TR)
que se utilizan en el área de trabajo
· Diseño de TR por cargas máximas
· Accesorios y equipos de flotación para tuberías
superficiales, intermedias, explotación y complementos
· Apriete computarizado
· Anclaje de las tuberías
· Lechadas de cemento para las diferentes cementaciones
· Empacadores recuperables y permanentes
· Manejo de H 2 S y CO 2 en las cementaciones
· Uso de empacadores en tuberías de explotación.

La información del pozo se consigue de su expediente
y es la base para diseñar la sarta de la tubería
de revestimiento por cementar. Con la información
del diseño, el ingeniero de campo verifica en el pozo
que los materiales recibidos correspondan al diseño.
Aquí se deben tomar en cuenta los siguientes
aspectos:
· Revisar especificaciones de los accesorios (tipo,
marca, grado, peso y diámetro)
· Verificar circulaciones y reología del fluido de
control
· Revisar probables resistencias con la barrena.
· Verificar que el volumen de lodo sea suficiente
para la operación de cementación, tomando en
cuenta probables pérdidas
· Realizar entrevista con el ingeniero de proyecto,
para verificar las condiciones del pozo:
. Tiempo de circulación, presión y gasto
. Diámetro de combinaciones que se van a utilizar
. Densidad del lodo de entrada y salida (reología)
. Peso de la polea viajera durante la introducción
de la TR para verificar su peso
. Condiciones de las bombas de lodo (dimensiones,
camisa, pistón y eficiencia)
. Debe asegurarse que las líneas superficiales queden
limpias de sólidos para el buen suministro
de agua y lodo.
Cementación de las diferentes tuberías de revestimiento
Es importante contar con un manual de procedimientos
operativos que facilite y sirva de guía a los ingenieros
de nuevo ingreso; asimismo normar operaciones
para que en lo sucesivo se realicen como se
indica y tratar de evitar problemas durante la operación
en los pozos.
El objetivo principal es presentar la secuencia
operativa que se ha de seguir en las cementaciones
de las tuberías para mejorar la eficiencia en la operación
de campo, disminuir los problemas que se
presentan, el cuidado en el entorno ecológico y el
ahorro de nuestros recursos económicos.
Cementación de tuberías de revestimiento superficiales
La función principal de la cementación de estas tuberías
es aislar formaciones no consolidadas y evi-
Ingeniería de Cementaciones
tar la contaminación de mantos acuíferos que se encuentren
a profundidades someras; mantener el
agujero íntegro y evitar la probable migración de
aceite, agua y gas de alguna arena productora superficial,
además de permitir la continuación de la
etapa de perforación. Es importante señalar que se
incluye en las tuberías de revestimiento superficiales
a la tubería conductora. Su función principal es
la de permitir la circulación y evitar derrumbes de
arenas poco consolidadas, además de ser el primer
medio de circulación de lodo a la superficie. Esta
tubería de revestimiento puede cementarse o hincarse
según lo permita el terreno. Los rangos de estas
TR superficiales van de 9 5/8" a 30". El filtrado
promedio (Q30 ) es de 150-200 cm3/30 min.
En esta etapa se instalan los preventores para el control
del pozo. Uno de los problemas que frecuentemente
se encuentra en esta etapa es el bajo gradiente
de fractura. Para esto hay que tener un buen diseño
de lechada y evitar en la cementación una
pérdida de circulación; así también hay que evitar el
colapso de la tubería de revestimiento debido a la
carga hidrostática generada por la lechada en el
espacio anular.
Las bajas temperaturas de la formación prolongan
los tiempos de fraguado del cemento; además, la
irregularidad del agujero por condiciones del tipo de
formación dificulta durante la operación obtener una
eficiente remoción del lodo.
Cementación de tuberías de revestimiento intermedias
Esta tubería es necesaria para mantener la integridad
del pozo al continuar la perforación para profundizarlo.
Sus rangos de diámetro varían de 6 5/8"
a 13 3/8" y su profundidad de asentamiento varía de
300 a 4,600 m. Normalmente es la sección más larga
de las tuberías en el pozo y van corridas hasta la
superficie, por lo cual los preventores se instalan en
estas tuberías para perforar las siguientes etapas.
Estas sartas generalmente se emplean para cubrir
zonas débiles que pueden ser fracturadas con
densidades de lodo mayores, que son necesarias
al profundizar el pozo y así evitar pérdidas de circulación.
También aíslan zonas de presiones anormales
y la cementación se puede realizar con una
sola lechada o con dos diseños si el pozo y el
gradiente de fractura lo requieren. Su filtrado
(Q30) es de 100 - 150 cm 3 /-30 min.
21

Ingeniería de Cementaciones
Cementación de tuberías de revestimiento de explotación
La sarta de explotación es el propio pozo y la profundidad
de asentamiento de esta tubería es uno de
los principales objetivos.
Esta tubería sirve para aislar los yacimientos de hidrocarburos
de fluidos indeseables, pero deben conservar
la formación productora aislada. Es, también,
el revestimiento protector de la sarta de producción
y otros equipos usados en el pozo.
La cementación de esta sarta de tubería es objeto de
cuidados minuciosos debido a la calidad exigida y a
los atributos requeridos para considerarse como una
operación exitosa.
El aislamiento eficiente de esta tubería nos permite
efectuar apropiadamente tratamientos de estimulación
necesarios para mejorar la producción del
pozo.
IV. DISEÑO DE LABORATORIO Y RECOMENDA-
CIONES GENERALES
Diseño de laboratorio
Todos los procedimientos de pruebas de laboratorio
son establecidos por el American Petroleum
Institute (API) en sus especificaciones Spec 10, 10A
y 10B y en función de la Normatividad de Materiales
que se van a emplear.
Tubería conductora
Para la cementación de la tubería conductora los requerimientos
son mínimos, debido a la poca profundidad
de asentamiento de esta sarta (promedio
50m). De hecho, únicamente dos factores deben
cumplirse:
1. El tiempo de bombeo, el cual debe ser suficiente
para efectuar la preparación de la lechada bombeando
al pozo y el desplazamiento de la misma.
2..El desarrollo de la resistencia a la compresión a
las 8 horas que debe ser mínimo de 105 kg/cm 2
en condiciones ambientales de presión y temperatura.
22
Cuando hablamos del tiempo mínimo necesario para
la operación, consideramos el tiempo para hacer la
lechada bombeando al pozo, a una velocidad de
mezclado de 0.5 a 0.75 ton/min., más el tiempo de
desplazamiento a un gasto moderado de 4 a 5 bl/
min. y un factor de seguridad de 1 hora adicional.
Como se puede observar, ambos parámetros están
íntimamente ligados pues si controlamos el tiempo
de bombeo, ajustado al mínimo necesario para efectuar
con seguridad el trabajo, automáticamente estamos
favoreciendo el desarrollo de la resistencia a
la compresión del cemento.
Cuando se emplea cemento clase G o H es posible
que se requiera de un aditivo que acelere la velocidad
de reacción de hidratación del cemento acortando
el tiempo de bombeo y favoreciendo el desarrollo
de la resistencia a la compresión, todo depende
de la cantidad de cemento que se va a emplear.
En estas operaciones generalmente se usa cemento
solo y agua, como se mencionó anteriormente, un
aditivo acelerador para ayudar al desarrollo de compresión.
También se puede adicionar un frente
lavador de agua sola, con pirofosfato tetrasódico, o,
en su caso, cualquier frente lavador disponible comercialmente.
Tubería superficial
Para perforar la sección del pozo donde se introducen
las tuberías superficiales, se emplean fluidos de
control con densidades bajas, debido a que el agujero
atraviesa zonas poco consolidadas que no soportan
cargas hidrostáticas mayores.
En la cementación de esta tubería de revestimiento se
emplean generalmente dos lechadas de cemento:
Una lechada extendida con:
1. La mayor densidad posible sin perder de vista
evitar fracturar la formación.
Los silicatos de baja gravedad específca por naturaleza
y con alto requerimiento de agua, como: las
puzolanas activadas, la esferelita, la kaolinita, la perlita,
las tierras diatomacias o, en su defecto, el
metasilicato de sodio anhidro que es un agente
extendedor de lechada empleado para disminuir la
densidad.

2. El diseño de esta lechada se ajusta a un valor de
filtrado. Para lograrlo se emplea un agente controlador
de filtrado especial para lechadas extendidas,
combinado con un porcentaje bajo 0.2 %
de un agente fluidizante que ayude al agente de
control de filtrado. Se deben dispersar las partículas
sólidas para obtener una mejor distribución
de éstas en la lechada, y cuidar que no se origine
asentamiento de sólidos y liberación de agua. Se
tiene preferencia por un valor del orden de 150
cm3/30 minutos, o menor, a temperatura de circulación
de fondo.
3. Fluidez. Normalmente las lechadas extendidas
emplean una relación alta de agua/cemento. Esto
origina que la viscosidad tenga valores bajos y no
requiera la adición de más agente fluidizante que
el empleado conjuntamente con el agente de control
de filtrado.
4. El tiempo de bombeo se regula usando un agente
retardador de fraguado para temperaturas bajas
o moderadas, con un tiempo de bombeo equivalente
al tiempo mínimo necesario para la operación.
Es decir, el tiempo necesario para preparar y
bombear la lechada a una velocidad de mezclado
de 1 ton/min, más el tiempo de desplazamiento
de la lechada al espacio anular al gasto máximo
permisible, de acuerdo con el gasto determinado
por el sistema computarizado de análisis hidráulico,
más un factor de seguridad en tiempo de 1
hora; en los casos en donde este tiempo total sea
mayor o igual a 5:30 horas, por el volumen de
cemento empleado, se debe efectuar el trabajo
con dos o más unidades cementadoras.
5. El contenido de agua libre de la lechada deberá
tener, invariablemente, un valor de 0 cm 3 , debido
a que la liberación de agua generalmente
está acompañada de precipitación de sólidos.
En otras palabras, el punto de cedencia de la
lechada tiene un valor numérico de 0 o inferior
a 0 y el fluido deja de ser no-newtoniano para
convertirse en newtoniano. Cuando sucede este
fenómeno con lechadas extendidas, se debe
aumentar el porcentaje del agente extendedor
o cambiarlo por otro que tenga mayor capacidad
de manejo de agua.
6. Por otro lado, la resistencia a la compresión desarrollada
por esta mezcla no debe tener valores inferiores
a los 35 kgs/cm2, en un tiempo de 12 hrs
Ingeniería de Cementaciones
de reposo a las condiciones de fondo. Este cemento
cubre la mayor longitud de la tubería que
se va a cementar.
La segunda lechada con:
1. Densidad normal, es decir se emplea el requerimiento
API de agua normal de la mezcla. El API
marca en su normatividad Spec 10 que el agua
normal es aquélla en la que la lechada obtiene 11
Uc a los 20 min. después de agitarse en el
consistómetro de presión atmosférica a condiciones
ambientales de presión y temperatura.
2. Se regula el filtrado con un agente de control para
lechadas con densidad normal y un dispersante a
una concentración baja del orden de 0.2 o 0.3 %
por peso de cemento, bajo condiciones de temperatura
de circulación de fondo, para obtener una
mejor distribución del tamaño de partícula y ayudar
al agente de control de filtrado en su trabajo,
así se vuelve impermeable el enjarre del cemento
formado.
3. Después de obtener el valor de filtrado deseado,
se procede a mejorar la fluidez de la lechada; se
aumenta un poco el porcentaje del agente
dispersante, de tal manera, que se reduzcan al
máximo las pérdidas de presión debidas a la fricción
durante el desplazamiento en el espacio anular.
Es importante considerar, cuando se pondera
este parámetro, que de acuerdo con las investigaciones
en laboratorios de reología, la eficiencia
del desplazamiento se mejora cuando el cemento
viaja en el espacio anular a una velocidad mínima
de 80 m/min, 1.33 m/seg, 4.37 pie/seg, y a medida
que se incrementa esta velocidad, la eficiencia
aumenta. Con las características reológicas del fluido,
a temperatura de circulación de fondo y la
geometría del pozo, se calculan el gasto, las pérdidas
de presión por fricción y la presión de fondo
de cementación. Esta última se debe vigilar durante
toda la operación, para que su valor no llegue
a ser igual o mayor que la presión de fractura
de la formación.
4. El tiempo de bombeo debe considerar únicamente
el tiempo de mezclado y bombeo de este último
cemento, a una velocidad de 1 ton/min, más
el tiempo de desplazamiento al mayor gasto posible
sin fracturar la formación y un factor de seguridad
máximo de 1hora.
23

Ingeniería de Cementaciones
5. El contenido de agua libre de la lechada debe tener,
invariablemente, un valor de 0 cm 3 , debido a que la
liberación de agua generalmente está acompañada
de precipitación de sólidos. En otras palabras, el
punto de cedencia de la lechada tiene un valor numérico
de 0 o inferior a 0 y el fluido deja de ser nonewtoniano
para convertirse en newtoniano.
6. Debe desarrollar alta resistencia a la compresión
bajo condiciones de temperatura estáticas de fondo,
dentro de las primeras 12 horas de reposo
después del desplazamiento, debido a que sirve
de amarre a la zapata; este cemento comúnmente
se proyecta para cubrir de 300 a 400 metros del
fondo hacia arriba.
Tubería intermedia
En la perforación del agujero en donde se introducen
las tuberías intermedias, también se emplean
fluidos de control de baja densidad, del orden de
1.40 gr/cm 3 , debido a que se atraviesan zonas débiles
poco consistentes.
Los procedimientos de diseño de esta lechada son
similares a los descritos para las tuberías de revestimiento
superficiales, es decir:
En la cementación de esta tubería de revestimiento se
emplean, generalmente, dos lechadas de cemento:
Una lechada extendida con:
1. La densidad de 1.60 gr/cm 3 sin perder de vista la
posibilidad de llegar a fracturar la formación y, por
otro lado, que la resistencia a la compresión desarrollada
por esta mezcla no caiga a valores inferiores
a los 70 kg/cm 2 en un tiempo de 12 a 24 hrs
de reposo, bajo las condiciones de fondo. Este
cemento cubre la mayor longitud de la tubería que
se va a cementar en el espacio anular.
El agente extendedor de lechada empleado para
disminuir la densidad puede ser un silicato de baja
gravedad específica por naturaleza y con alto requerimiento
de agua, tales como las puzolanas
activadas, la esferelita, la kaolinita, la perlita o las
tierras diatomacias.
2. El diseño de esta lechada es similar al descrito
anteriormente para tuberías superficiales, correspondiente
al cemento de baja densidad.
24
La segunda lechada con:
1. Densidad normal, es decir se emplea el requerimiento
de agua normal de la mezcla.
2. El diseño de esta lechada es similar al descrito
anteriormente para tuberías superficiales, correspondiente
al cemento de densidad normal.
Con las características reológicas del fluido a temperatura
de circulación de fondo y la geometría
del pozo, se calcula: el valor de velocidad en el
anular, el gasto, las pérdidas de presión por fricción
y la presión de fondo de cementación, que
se debe vigilar durante toda la operación, para que
no llegue a ser igual o mayor que la presión de
fractura de la formación. En algunas tuberías intermedias
que se cementan a temperaturas estáticas
de fondo superiores a los 100ºC, el diseño
de las lechadas requiere de la adición de harina
de sílice, para atacar el efecto de regresión de la
resistencia a la compresión por temperatura. Se
debe emplear para este fin, un 35 % de harina de
sílice por peso de cemento.
Tubería de explotación
En la mayoría de los pozos del sistema, la primera
tubería de revestimiento de explotación cementada
es una tubería corta de 7" de diámetro y la segunda
es una tubería corta de 5 ½ A 3 ½ pg de diámetro.
En la cementación de estas tuberías de revestimiento
se emplean las siguientes alternativas de lechada:
Lechadas con densidad normal
- Densidad. Debido a la profundidad de asentamiento
de estas sartas, se requiere de la adición de
harina sílica malla 325 para evitar la regresión de
la resistencia a la compresión. En este caso, la
densidad es de 1.93 gr/cm 3 con cemento clase "H"
y 52% de agua por peso de cemento.
- Control de filtrado. Se procede a moderar el filtrado
empleando un agente de control de filtrado
para lechadas de densidad normal, combinado
con un porcentaje bajo de un agente fluidizante
del orden de 0.3% por peso de cemento. El valor
que se debe obtener es de aproximadamente
50cm 3 /30min. bajo una presión diferencial de
1,000 psi.

- Fluidez. Con el filtrado controlado, se procede a
mejorar la fluidez de la lechada, aumentando un
poco el porcentaje de fluidizante a manera de reducir
al máximo las pérdidas de presión por fricción
durante el desplazamiento en el espacio anular.
Es importante tomar en consideración durante
la ponderación de este parámetro, que de acuerdo
con las investigaciones en laboratorio de
reología, la eficiencia del desplazamiento se mejora
cuando el cemento viaja en el espacio anular
a una velocidad mínima de 80 m/min, 1.33 m/seg.,
4.37 pie/seg. y a medida que se incrementa esta
velocidad, la eficiencia mejora.
- Tiempo de bombeo. El siguiente paso es determinar
el tiempo de bombeo mediante la dosificación
de un retardador del fraguado para alta temperatura.
Esto se hace, generalmente, con base en la respuesta
que el retardador muestre al cemento que
se usó en trabajos anteriores o por ensayo y error.
En este caso se recomienda iniciar las pruebas de
tiempo de bombeo con porcentajes bajos y hacer
incrementos del orden de un décimo en la dosificación
del producto hasta lograr el tiempo deseado.
El tiempo de bombeo que se debe dar a una lechada
es el necesario para efectuar la operación en el pozo;
es decir, el tiempo para preparar y bombear la totalidad
de la lechada a una velocidad de mezclado de
1 ton/min., más el tiempo de desplazamiento de la
lechada al espacio anular al gasto máximo permisible,
de acuerdo con el gasto determinado por el
sistema computarizado de análisis hidráulico, más
un factor de seguridad en tiempo de 1 1/2 hr. Cuando
este tiempo sea mayor o igual a 5 horas, debido
al volumen de cemento empleado, se debe efectuar
el trabajo con dos unidades cementadoras.
- El contenido de agua libre de la lechada debe tener,
invariablemente, un valor de 0 cm 3 .
- El contenido de agua libre de la lechada debe
tener siempre un valor de 0 cm 3 . El agua, al liberarse
de la lechada, es atraída por cargas
electrostáticas a las caras de la tubería y de la formación.
Tiende a ascender y a dar lugar a la
formación alterna de puentes de agua y sólidos
asentados, con deslaves y/o micro anulares.
Resistencia a la compresión. Se deben correr pruebas
de resistencia a la compresión, con base en el
diseño completo de la lechada, para saber en cuánto
tiempo el cemento fraguado desarrolla su resis-
Ingeniería de Cementaciones
tencia a la compresión y así poder continuar en el
pozo con la perforación de la siguiente etapa o con
las operaciones de terminación. En la práctica se asume
un valor aceptable de resistencia a la compresión
de 35 kg/cm 2 , como mínimo, para que la capa
de cemento soporte el peso de la tubería. Este valor
de resistencia a la compresión con lechadas de densidad
normal se obtiene, generalmente, dentro de
las primeras 8 horas de estar en reposo a las condiciones
de fondo.
Lechadas de alta densidad
- Densidad. Debido a la profundidad de asentamiento
de estas sartas, se requiere de la adición de
harina sílica, para evitar la regresión de la resistencia
a la compresión. Así la densidad es ajustada
tomando en consideración la presencia del 35
% de harina sílica o de arena de sílice. En estos
casos de incremento de densidad es preferible
usar arena malla 100, debido a que no requiere
de agua adicional y el valor de la densidad estará
en función de la densidad del fluido de control.
El incremento de la densidad se logra empleando
un agente densificante de alto peso específico que
no requiera de la adición de agua, tal como la
hematita y la limadura de fierro. Otro material
densificante es la barita, sulfato de bario, el cual es
empleado comúnmente en los lodos de perforación
para darle peso al fluido; pero para usarlo en las
lechadas es poco recomendable por su bajo grado
de pureza. Estos materiales densificantes se emplean
a porcentajes relativamente altos con respecto
a los aditivos comunes, siempre calculando que
se obtenga el peso de lechada deseado mediante
balance de materiales. También se puede efectuar
el incremento de la densidad mediante la disminución
del agua de mezcla. En estos casos, se
incrementa el porcentaje del agente dispersante para
contrarrestar el incremento de la viscosidad.
Control de filtrado. Ya que se tiene la densidad deseada,
se procede a regular el filtrado. Se emplea
entonces un agente de control de filtrado para
lechadas de densidad normal a un porcentaje bajo
del orden de 0.3 a 0.4% por peso de cemento, combinado
con un porcentaje bajo de un agente
fluidizante que le ayude en su trabajo del orden de
0.3% por peso de cemento. El valor que se debe
obtener es de aproximadamente 50 cm 3 /30min. bajo
una presión diferencial de 1,000 psi.
25

Ingeniería de Cementaciones
Fluidez. Con el filtrado controlado, se procede a
mejorar la fluidez de la lechada, aumentando el
porcentaje de fluidizante a manera de reducir al
máximo las pérdidas de presión por fricción durante
el desplazamiento en el espacio anular. Es
importante considerar durante la ponderación de
este parámetro, que de acuerdo con las investigaciones
en laboratorios de reología, la eficiencia
del desplazamiento se mejora cuando el cemento
viaja en el espacio anular a una velocidad mínima
de 80 m/min, 1.33 m/seg., 4.37 pie/seg., y a medida
que se incrementa esta velocidad, la eficiencia
mejora, en este caso de lechadas densificadas, el
porcentaje de fluidizante empleado es mayor debido
a la baja relación agua sólidos.
Tiempo de bombeo. El paso siguiente es determinar
el tiempo de bombeo mediante la dosificación
de un retardador del fraguado para alta temperatura.
Esto generalmente se hace con base en
la respuesta que muestre el retardador al cemento
que se esté usando de acuerdo con trabajos
anteriores, por el empleo de gráficas proporcionadas
por la compañía de servicio, o por ensayo
y error, en cuyo caso se recomienda iniciar las
pruebas de tiempo de fraguado con porcentajes
bajos y hacer incrementos del orden de un décimo
en la dosificación del producto, hasta lograr
el tiempo deseado. El tiempo de fraguado inicial
que se debe dar a una lechada es el tiempo necesario
para efectuar la operación en el pozo; es
decir, el tiempo para preparar y bombear la totalidad
de la lechada a una velocidad de mezclado
de 1 ton/min., más el tiempo de desplazamiento
de la lechada al espacio anular al gasto máximo
permisible, de acuerdo con el gasto determinado
por el programa computarizado de análisis hidráulico,
más un factor de seguridad en tiempo de 1
1/2 h, en los casos en donde este tiempo sea mayor
o igual a 5:30 h, debido al volumen de cemento
empleado, se debe efectuar el trabajo con
dos unidades cementadoras.
El contenido de agua libre. La lechada debe manifestar,
invariablemente, un valor de 0 cm 3 de agua
libre, debido a que la liberación de agua generalmente
está acompañada de precipitación de sólidos;
en otras palabras, el punto de cedencia de la
lechada tiene un valor numérico de 0 o inferior a
0 y el fluido deja de ser no-newtoniano para convertirse
en newtoniano. Además al liberarse el
26
agua de la lechada es atraída por cargas
hidrostáticas a las caras de la tubería y de la formación.
Tiende a ascender dando lugar a la formación
alterna de puentes de agua y sólidos asentados,
con deslaves o microanulares.
Resistencia a la compresión. Se deben correr pruebas
de resistencia a la compresión con el diseño de
la lechada completo, para saber en cuanto tiempo
desarrolla el cemento fraguado, su resistencia a la
compresión y así poder continuar en el pozo con la
perforación de la siguiente etapa o con las operaciones
de la terminación del mismo. En la práctica
se asume un valor aceptable de resistencia a la compresión
de 35 kg/cm2, como mínimo, para que la
capa de cemento soporte el peso de la tubería. Este
valor de resistencia a la compresión con lechadas
de alta densidad se obtiene generalmente dentro
de las primeras 4 horas de estar en reposo a las
condiciones de fondo.
Lechadas de baja densidad
Densidad. Debido a la profundidad de asentamiento
de estas sartas, se requiere de la adición de
harina sílica para evitar la regresión de la resistencia
a la compresión. La densidad se debe ajustar
entonces tomando en consideración la presencia
del 35 % de harina sílica. En estos casos de
disminución de densidad es preferible usar harina
de sílice malla 325, debido a que ésta requiere
del 40 % de su propio peso de agua adicional.
El diseño completo de esta lechada es similar al
procedimiento descrito para las tuberías anteriores
con lechadas de baja densidad.
El contenido de agua libre de la lechada debe tener,
invariablemente, un valor de 0 cm 3 , debido a que la
liberación de agua generalmente indica una inestabilidad
del sistema diseñado; en otras palabras, el
punto de cedencia de la lechada tiene un valor numérico
de 0 o inferior a 0 y el fluido deja de ser nonewtoniano
para convertirse en newtoniano.
En pozos direccionales y horizontales el factor de
estabilidad de la lechada se torna crítico debido a
que el agua libre puede formar un canal en la parte
alta del espacio anular a lo largo del intervalo cementado.
Esto favorece el flujo de fluidos de las capas
a través de éste.

Información de gabinete
Como se ha mencionando anteriormente la información
es parte esencial para una buena cementación.
La planeación de gabinete nos permite predecir el
comportamiento mediante la simulación de la
cementación del pozo. La información que se requiere
es la siguiente:
· Definir el objetivo particular de la operación
· Recopilar información del pozo:
Estado mecánico
Historia de perforación
Diseño de TR (Memoria de cálculo)
Programa de introducción de TR (accesorios, combinaciones,
centradores)
· Registros:
Calibración y desviación con temperatura de fondo
del agujero
Información litológica
· Cálculos correspondientes
Tubo Conductor
TR 20"
TR 13 3 / 8"
TR 9 5 / 8"
TR 7"
TR Corta 5"
Figura 7 Arreglo típico de las tuberías de revestimiento.
Información de laboratorio
Ingeniería de Cementaciones
La información básica de laboratorio se refiere a los
diseños de la lechada, en función de la tubería que
se va a cementar.
• Cemento. Diseño de lechada que va a utilizarse en
el pozo. Para hacerlo se deben considerar
parámetros reológicos en función del fluido de control
de la perforación, valor de filtrado, agua libre,
tiempo de bombeo y resistencia a la compresión,
de acuerdo con los diseños de laboratorio.
• Frentes de limpieza. Normalmente se bombean
dos tipos: un frente lavador y un frente espaciador
con la finalidad de lavar y de acarrear los sólidos
que genera la barrena. El frente lavador normalmente
tiene densidad de 1.0 gr./cm 3 y el del frente
espaciador dependerá de la densidad que tenga
el fluido de control que se tenga en el pozo.
De tal manera que los frentes reúnen requisitos
como: tipo, volumen, densidad y compatibilidad
con el fluido de control y con la lechada (más
detalles en el diseño de gabinete).
Materiales
Los materiales utilizados en la cementación de las tuberías
de revestimiento son similares a los empleados
en las tuberías superficial, intermedia y de explotación.
Éstos dependen de la tubería que se va a cementar.
Estos materiales se describirán posteriormente.
V. DISEÑO DE GABINETE
El diseño de gabinete de la cementación inicia con el
empleo del programa de cómputo para efectuar el
estudio reológico de las lechadas de cemento y de los
demás fluidos que formarán parte de la operación de
cementación. Esta parte del diseño está muy ligada al
trabajo de laboratorio y, si se combinan, se obtienen
las bases de las alternativas de diseño que habrán de
seguirse. Para su aplicación en el pozo, un buen diseño
de lechada de cemento dará lecturas del
viscosímetro rotacional bajas y aportará valores de los
parámetros reológicos más apropiados. Así se obtendrá
un Número de Reynolds mayor al Número de
Reynolds Crítico, con gastos relativamente bajos, posibles
de ser efectuados con la bomba del equipo de
cementación durante el desplazamiento, acorde a la
27

Ingeniería de Cementaciones
geometría del anular entre tubería de revestimiento,
agujero y tubería ya cementada.
Cuando un diseño que se está analizando presenta
lecturas altas en el viscosímetro rotacional, se
debe modificar la proporción de los aditivos; en
especial, debe vigilarse que el agente fluidizante
no origine el asentamiento de sólidos y la liberación
de agua. La interrelación del fluidizante con
el agente de control de filtrado juega, también,
un papel importante en el diseño y siempre se
debe buscar un estado de equilibrio entre ambos
en función de la temperatura. Los agentes retardadores
del fraguado basado en lignosulfonato y
cromolignosulfonato presentan un efecto dispersante
en las lechadas de cemento, el cual debe
ser tomado en cuenta al diseñar. Todo esto nos
indica la facilidad de cambio de los parámetros
reológicos y en general obtener el diseño que más
favorezca a la eficiencia del desplazamiento en el
espacio anular.
No se debe perder de vista que el gasto máximo
que puede darse con una bomba del equipo de
cementación que emplea una línea de alta presión
de 2 pulgadas de diámetro, es de aproximadamente
7 bl/min y que cuando se requiere dar un gasto mayor
se debe emplear una línea de mayor diámetro o
tender dos líneas o más hasta la cabeza de
cementación.
El siguiente paso es efectuar el estudio hidráulico
de la operación de cementación. Se debe utilizar el
mismo programa de cómputo, que se alimentará con
la información de los parámetros reológicos y físicos
que caracterizan a cada lechada y fluidos tales
como el fluido de control, frente lavador, frente
espaciador y fluido de desplazamiento.
Al programa también se le suministra la información
del estado mecánico del pozo, aparejo de cementación,
gradiente de fractura del pozo o presión de
fractura de alguna zona débil, presión de poro alta
que se tenga detectada durante la perforación. El
sistema efectúa el análisis de esfuerzos a que se verá
sometido el pozo durante la operación de cementación.
Se debe tener especial cuidado de comparar
continuamente las presiones de cementación en el
fondo, contra la presión de fractura sobre la base
del gasto aplicado, recomendado por el estudio
reológico.
28
El sistema indica cuando un gasto es tan alto que no
es posible efectuar la operación en esas condiciones.
Esto sucede cuando se alcanza la presión de
fractura de la formación mediante una gráfica del
comportamiento de la presión de fondo y la presión
de fractura en todo el tiempo que dura la operación.
En este caso se debe disminuir el gasto, sacrificando
eficiencia del desplazamiento de lodo del espacio
anular; pero compensándolo con movimientos
de la tubería, tanto rotacional como reciprocante,
cuando sea posible. El análisis gráfico indica cuándo
es posible aplicar un gasto mayor al crítico obtenido
en el estudio reológico, sin riesgo de fracturar
la formación o abrir zonas de pérdida, manifestadas
durante el proceso de perforación del pozo.
El sistema establece un estado de esfuerzos en todo
el pozo durante el tiempo que dura la operación y
presenta un parámetro permanente de comparación
del esfuerzo ejercido sobre las paredes y fondo del
pozo y de la presión de fractura, a fin de evitar en lo
posible el llegar a fracturar y tener pérdidas de circulación
durante la operación.
Toda la información que se le suministra al sistema
y los datos reportados del proceso, se pueden almacenar
en un archivo binario o incluirlos en la base
de datos, según lo estime conveniente el usuario.
Para cada pozo es necesario efectuar el análisis del
proceso de la operación de cementación primaria,
variando los parámetros factibles, como es el caso
del gasto, el diseño de la lechada, densidad de
lechada, las características reológicas del lodo, etc.
a manera de poder contar con varias alternativas y
seleccionar la que favorezca más al pozo por cementar.
La alternativa que se seleccione deberá contar
con el mejor diseño de lechada, la velocidad más
baja de viaje de la lechada en el espacio anular con
el menor gasto de bomba posible y estar lo más arriba
de la zona de transición del régimen laminar a
turbulento; es decir, se debe tener la menor caída
de presión originada por la fricción con los fluidos
que se están manejando en el pozo durante la operación
de cementación primaria.
El programa computarizado maneja de forma gráfica
para mayor apreciación, los principales parámetros de
control de la operación con 24 gráficas. Muestra el
comportamiento del tiempo de bombeo contra: presión
en la superficie, presión de fondo o

presión de cementación, presión hidrostática anular,
presión de fricción en el anular, presión hidrostática
en tubería de revestimiento, presión de fricción en el
interior de la tubería de revestimiento, densidad equivalente,
comparación de presión hidrostática en el
anular e interior de la tubería de revestimiento, comparación
del valor de presión de fricción en anular y
en el interior de la tubería de revestimiento, gasto de
entrada y salida, tirante en caída libre y la velocidad
de viaje de la lechada en el espacio anular; por otro
lado, estas mismas gráficas se obtienen, pero relacionando
estos mismos parámetros con el volumen de
bombeo en sustitución del tiempo de bombeo.
El sistema también obtiene una cédula de bombeo y
análisis, detallando en columnas, minuto a minuto,
toda la operación.
De igual forma, el sistema de cómputo proporciona
un reporte integrado de tres secciones: la primera,
contiene los datos del pozo, su ubicación y características
de la operación de cementación que se va a
efectuar; la segunda, contiene los principales
parámetros hidráulicos de la operación como son:
presión máxima de cementación en el fondo, presión
máxima en superficie, potencia hidráulica requerida,
tiempo total de operación, presión de fractura
de la formación, gasto de desplazamiento o gasto
de la lechada al salir ésta al espacio anular.
La tercera sección presenta un listado de los materiales
que intervienen en la operación de cementación, tales
como el cemento y los aditivos según diseño, volumen
de lechada, volumen total de agua de mezcla, porcentaje
de exceso de la lechada, rendimiento de la lechada y el
tiempo de bombeo de que se dispone.
El procedimiento de operación del sistema computarizado
se detalla en el manual del usuario.
Si se desea tener mayor información sobre cualquier
parte del proceso de operación del simulador de
cementaciones primarias, se deberá consultar el
Manual del Usuario.
Procedimientos de diseño de gabinete
Obtención de datos
Los datos que se deben obtener para efectuar el diseño
completo de una cementación primaria son:
Características del pozo:
Tipo de operación
Ingeniería de Cementaciones
D= Diámetro promedio de agujero, (pg)
H = Profundidad del agujero, (m)
Te=Temperatura estática de fondo, (ºC)
Ángulo de desviación, en grados con respecto
a la vertical
Punto de desviación, (m)
Manifestación de flujo de agua dulce, salada,
sulfurosa, gas, aceite, a la profundidad de, (m)
Pérdida de circulación, moderada, parcial, total, a la
profundidad de (m)
r fc = Densidad de control, (gr/cm 3 )
r = Densidad equivalente de fractura, (gr/cm 3 )
Características de la tubería que se va a cementar
D= Diámetro ( pg)
Gr=Grado
W= Peso, (lb/pie)
Zapata tipo a la profundidad, (m)
Cople tipo a la profundidad, (m)
Centradores: cantidad, marca, disposición en las
zonas de interés.
Cople de cementación múltiple: a la profundidad de
(m), marca.
Colgador T.R. corta: a la profundidad de (m),
Marca.
Conector complemento de T.R. corta, tamaño,
profundidad (m)
D TP = Diámetro de tubería de perforación (pg), peso
(lb/pie)
Tubería anterior
D=Diámetro (pg)
Gr=Grado
W=Peso (lb/pie)
H=Profundidad (m)
Características del fluido de perforación
Base del fluido
r = Densidad (gr/cm 3 )
Viscosidad (cp)
Punto de cedencia (lb/100 pies 2 )
Información adicional
Cima del cemento (m)
Zonas de interés localizadas (m)
Determinación de las bombas para efectuar el
29

Ingeniería de Cementaciones
desplazamiento (las del equipo de perforación o las
del equipo de cementación)
Número de etapas, primera con cima de cemento a
____m., segunda con cima de cemento a ____m.
Obtención del diámetro promedio del agujero
El diámetro promedio del agujero se define por medio
de un registro de calibración reciente del pozo que se va
a cementar. Se consideran secciones en donde predomine
cierto diámetro o dividiendo en secciones cortas
de igual longitud, determinando en cada sección un diámetro
promedio o predominante.
Otro procedimiento es tomar el diámetro de la barrena
y adicionar un porcentaje de exceso que variará
en función del tipo de formación del 10 al 50%,
para rocas compactas a poco consolidadas, respectivamente.
Cálculo del volumen de lechada necesario para la
operación de cementación primaria
El volumen de la lechada es una función directa de
la geometría del pozo, del diámetro de la tubería que
se va a cementar y de la longitud de espacio anular
por cubrir.
Con el diámetro promedio del pozo, determinado
de acuerdo con el punto anterior, y el diámetro externo
de la tubería que se va a cementar, se puede
calcular la capacidad del espacio anular por unidad
de longitud, por medio de la fórmula:
En el caso de otra tubería cementada con anterioridad
en la sección que se cubrirá con cemento, se
debe emplear para el cálculo el diámetro interno de
la tubería ya cementada y el diámetro externo de la
tubería por cementar y así calcular el volumen correspondiente
a esta parte.
La ecuación dimensional está en función del sistema
de unidades que se esté trabajando.
También se obtienen estos valores empleando una
tabla de volúmenes de las compañías de servicio.
30
2 2 [ ]
9ROXPHQ = 0 785 × ' − ' × K
. .
Con la capacidad del espacio anular entre tubería de
revestimiento y agujero por unidad de longitud (o
cualquiera de las capacidades que a continuación
se citan) se aplica la siguiente fórmula para determinar
el volumen en la longitud que se desea cubrir
con cemento:
OW
9ROXPHQ = &DSDFLGDG ( . $ . × /RQJLWXG
P
En los casos en donde se aplique un porcentaje de
exceso de lechada para compensar la falta de uniformidad
del diámetro del pozo, el porcentaje se
aplica únicamente al volumen de lechada calculado
del espacio anular entre tubería a cementar y el agujero
descubierto.
Además se calcula el volumen de lechada que queda
dentro de la tubería de revestimiento, del cople a
la zapata, empleando la siguiente fórmula:
En muchos casos, el cemento cubre toda la longitud
del agujero y un traslape entre la tubería por cementar
y la última tubería cementada, como es el caso de la
cementación de tuberías de revestimiento cortas. Algunas
tuberías superficiales se cementan hasta la superficie;
otras superficiales e intermedias se cementan
en parte de la longitud entre tuberías. En estos
casos el volumen de lechada entre tuberías, se debe
calcular con el diámetro interior de la tubería
cementada con anterioridad y el diámetro exterior de
la tubería por cementar, con la siguiente formula:
=
=
.
El volumen de lechada por emplear es la suma de
los volúmenes calculados, según el caso.
Definición de la densidad de la lechada
.
D FXEULU P
La densidad de la lechada debe ser, invariablemente,
un poco mayor que la densidad del fluido de perforación
para mantener el control del pozo.
La densidad del fluido de perforación está directamente
ligada a la presión de fractura de la formación
y a la existencia de zonas de presión anormal o
existencia de zonas débiles, por lo cual, la densidad
de la lechada no puede diferir drásticamente de este
juego de presiones.
×
×

La diferencia de densidades entre la lechada de cemento
y el fluido de perforación generalmente está
en el orden de 0.1 a 0.4 gr/cm 3 .
Cálculo de cemento, agua y aditivos
La cantidad de cemento idónea para obtener el volumen
de lechada necesario, se calcula sobre la base
del rendimiento que se obtiene de cada saco de cemento.
Se debe considerar el diseño por medio de
un balance de materiales, como se presenta en el
siguiente ejemplo:
Si la densidad del fluido de perforación es igual a
1.70 gr/cm 3 y la temperatura estática del fondo, es
mayor de 100ºC, se emplea una densidad de lechada
de 1.93 gr/cm 3 .
ÃÃÃ ÃÈÃÃÃÃÃ
ÃÃÃÈ ÃÃÃ ÈÃÃÃÃÃÃÃ ÃÃ
ÃÃ ÃÃÃ ÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃ
à ÃÃÃ
Tabla 3
De este balance de materiales se desprenden los siguientes
parámetros:
3HVR 93.
5NJ
'HQVLGDG = = = 1.
93JU/
FP
9ROXPHQ 48.
4OW
Rendimiento 48.4 lt/saco
Agua = 26 lt/sc
Cálculo del requerimiento de materiales
Suponiendo que se deseara tener un volumen de
lechada de 90,000 lt con características apropiadas
para obtener un flujo turbulento o poder desplazar
al mayor gasto posible.
Empleando los datos de la lechada a usar, determinados
en el balance de materiales se tiene:
Volumen de lechada lt 90,000 lt
Núm. sacos de.cemento =
=
= 1,
860 sacos
Rendimiento
lt/saco 48.4 lt /saco
Peso de cemento = 1,860 sacos x 50 kg./saco =
93,000 kg = 93 ton.
Harina sílica 1,860 sacos x 17.5 kg./saco = 32,550 kg
= 32.55 ton
3
Ingeniería de Cementaciones
Agua de mezcla = 1,860 sacos x 26 lt/saco = 48,360
lt= 48.36 m3
Asumiendo que del estudio de laboratorio se obtuvo
el siguiente diseño:
Los porcentajes son por peso de cemento.
Agente de control de filtrado 0.6 % 558 kg
Agente fluidizante 0.4 % 372 kg.
Antiespumante 0.2 % 186 kg
Retardador del fraguado 0.4 % 372 kg
Agente de control de migración de gas 1.0 % 930 kg
Peso de la mezcla sólida en seco 127.968 ton
Cálculo del tiempo de mezclado
Suponiendo que únicamente se emplee una lechada,
con dos frentes de 4 m 3 cada uno, lavador y
separador, asumiendo una velocidad de mezclado
normal de una tonelada por minuto, se tiene un tiempo
de mezclado de 128 minutos, para preparar y
bombear al pozo las 128 toneladas de producto seco,
este tiempo de mezclado tan prolongado, denota la
necesidad de utilizar dos unidades de cementar con
lo que el tiempo de mezclado se reduce aproximadamente
a una hora o mezclar con centrífuga y destinar
las dos bombas de desplazamiento positivo a
mandar lechada al pozo tendiendo doble línea de 2
pg. de la unidad de cementar al pozo, o una sola
línea de 3 pg, con esto también se reduce el tiempo
de mezclado aproximadamente a 90 minutos por
mezclar aproximadamente 2 ton/min., la línea de alta
presión de 2 pg de diámetro, es capaz de manejar
aproximadamente hasta 7 bl/min.
Volumen de los frentes lavador y separador
El objetivo principal de emplear un frente lavador es
dispersar el lodo de perforación del espacio anular.
Para lograrlo se incorpora al flujo el fluido floculado
que se encuentra depositado en regiones del anular
en donde no exista circulación. Si no se centra la
tubería que se va a cementar, o si se desprende gran
parte de la película de lodo (enjarre), generalmente
la densidad del frente lavador es igual a la del agua
o muy próxima.
Otros de los objetivos de emplear un frente
separador es levantar el lodo dispersado por el frente
lavador eliminándolo del espacio anular por cubrir
con cemento, en función a su viscosidad; también
separar el fluido de perforación de la lechada
31

Ingeniería de Cementaciones
de cemento, ya que su incompatibilidad normal puede
originar alta viscosidad e, inclusive, un problema
de fraguado prematuro o de no fraguado, dependiendo
de la base del lodo, de las sales que contenga
y del porcentaje de contaminación.
Los frentes separadores son diseñados cuidadosamente
en cuanto a sus propiedades reológicas, pérdida
de filtrado y densidades. Su densidad siempre
se procura que sea un poco mayor que la densidad
del fluido de perforación y menor de la densidad de
la lechada de cemento. Es práctica común de campo
adecuarla a la media aritmética de la diferencia
de densidades del lodo y lechada.
Si el fluido de perforación es a base de aceite,
ambos frentes deben ser diseñados especialmente
para que tengan la capacidad de eliminar la película
de aceite que cubre las paredes de la formación
y de la tubería que estará en contacto con el
cemento.
Ambos frentes, lavador y separador, deben ser compatibles,
tanto con el fluido de perforación como con
la lechada de cemento. Esto se prueba en el laboratorio
antes de emplearse en los pozos.
Estudios experimentales en los laboratorios de
reología, las prácticas de campo y consideraciones
económicas han mostrado que los volúmenes
que se van a emplear deben cubrir, cada uno,
un mínimo de 300 metros lineales del espacio anular
en diámetros grandes, y 400 m. en diámetros
menores.
Régimen de bombeo del frente lavador y del frente
separador
Los frentes lavadores son fluidos newtonianos que
exhiben una relación constante entre el esfuerzo cortante
aplicado al fluido y la velocidad de corte. Esta
relación se denomina viscosidad plástica. Estos fluidos,
como el agua o la gasolina, tienen la particularidad
que a bajos gastos de bombeo entran en flujo
turbulento.
Los frentes separadores generalmente tienen un
comportamiento de fluidos no newtonianos similares
a las lechadas de cemento. Su viscosidad es una
función de la velocidad de corte y también del esfuerzo
cortante.
32
Muchos de los espaciadores o separadores entran
en flujo turbulento a velocidades de bombeo menores
que las lechadas de cemento; es decir que en
muchos, a las velocidades de bombeo que se programa
el desplazamiento de la lechada, el frente
separador ya está en régimen turbulento y se aleja
más de la zona de transición del régimen laminar a
turbulento. En otros casos no adquiere el régimen
turbulento, aunque en realidad esto no es necesario
para que cumpla con su objetivo ya que su diseño
está dirigido a evitar la digitación de los fluidos en
contacto y levantamiento de los sólidos que componen
el lodo de perforación. De cualquier manera,
se prefiere que el espaciador entre en turbulencia
debido a que mejora la eficiencia del desplazamiento
del lodo y ayuda al desprendimiento del enjarre.
Régimen de bombeo de la lechada de cemento durante
su desplazamiento al espacio anular
De acuerdo con los estudios reológicos de investigación
tendientes a mejorar la eficiencia del desplazamiento
del fluido de perforación del espacio anular,
los frentes lavador-separador y las lechadas de
cemento deben estar en régimen turbulento. En donde
no sea posible lograrlo, debido a la geometría del
pozo, diámetro de la tubería o al límite de presión de
fractura de la formación, se debe desplazar al mayor
gasto posible.
También se ha establecido en las investigaciones
reológicas que para tener una buena eficiencia en el
desplazamiento del fluido de perforación del espacio
anular durante las cementaciones primarias, las
lechadas deben viajar a una velocidad mínima de 80
m/min y, donde no sea posible dar esta velocidad, se
recomienda desplazar a la mayor velocidad posible.
La reología de la lechada se puede modificar por
medio de aditivos químicos, con el fin de adecuar
los valores de sus parámetros a las características
que se consideren más apropiadas para cada trabajo
de cementación primaria en particular, pero siempre
buscando la mayor fluidez posible sin que se
presente asentamiento de sólidos y liberación de
agua, lo cual está asociado.
Con las lecturas obtenidas en el viscosímetro rotacional
de 300, 200, 100, 6 y 3 rpm más la densidad de
la lechada y la geometría del pozo, el sistema
computarizado para el estudio reológico determina los

parámetros que caracterizan cada lechada con su acoplamiento
al pozo, hasta llegar a determinar la velocidad
de la lechada en el espacio anular y el gasto de
bombeo que se debe efectuar para tener esa velocidad.
Las principales fórmulas empleadas en los cálculos
son:
γ = 1. 7023 × 1
donde:
τ = 0.
01065 × θ
Donde
• Comportamiento en ley de potencia
Cuando la lechada tiene un comportamiento como
Ley de Potencia, la mejor línea recta deberá ser trazada
a través de los puntos de los datos calculados
en la gráfica logarítmica, de la velocidad de corte
contra el esfuerzo cortante.
Parámetros generalizados
’
η = η
’
η =
’
η =
’
=
⎡ 3η
+ 1⎤
⎢
4η
⎥
⎣ ⎦
:
Número de Reynolds
η
η ’ , κ ’
=
γ = 9HORFLGDG GH FRUWH,
V
1 = 9HORFLGDG
τ =
θ =
−1
GHO YLVFRVtPHWUR
HQ USP
' = ' − '
=
=
=
ÃÃ ÃÃ
.
2
.
.
.
/
η’
2
ÃÃÃÃÃÃÃÃ ÃÃ
ÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃ
ÃÃÃÃÃ
Ã
1086
=
’
( 96 /
= 17.
16×
(
:
=
2
2−η
’
ρ
η ’
−
)
2
)
.
.
.
ÃÃÃÃ
.
/
Ingeniería de Cementaciones
La pérdida de presión debida a la fricción se calcula
con la siguiente formula:
∆
ρ
= 0.
03875
=
=
=
2
ÃÃÃÃÃÃ
ÃÃÃÃÃÃÃ
=
16
:
ÃÃÃÃÃÃÃ
Tabla de correspondencia de valores de n´ y el Número
de Reynolds Crítico para fluidos en Ley de Potencia.
Rango de n´ de: A No. Reynolds Crít.
0.95 1 3,000
0.85 0.94 3,100
0.75 0.84 3,200
0.65 0.74 3,300
0.55 0.64 3,400
0.45 0.54 3,500
0.35 0.44 3,600
0.25 0.34 3,700
0.00 0.24 3,800
Tabla 4.
Gasto de bombeo mínimo para estar en régimen turbulento
=
=
=
=
Ã
=
= 0.
05828(
:
2
2
’ ( 96/
)
ÃÃÃÃÃÃÃ
=
ÃÃÃÃÃÃÃÃ
ÃÃÃÃ
ÃÃÃÃÃ
ÃÃÃÃÃÃ
−
⎡
) ⎢
⎣
ÃÃÃÃÃ
Comportamiento en plástico Bingham
1.
86ρ
Cuando la lechada tiene un comportamiento como
un plástico de Bingham, la mejor línea debe ser
trazada a través de los puntos de los datos en la
gráfica lineal de la velocidad de corte contra el
esfuerzo cortante.
η
’ ⎤ 2
⎥
⎦
1
−η
’
33

Ingeniería de Cementaciones
Debe obtenerse la pendiente y la interceptación de
la línea a la velocidad de corte igual a cero. El cruce
de la línea es el esfuerzo cortante de cedencia de la
lechada, la pendiente de la línea es usada para calcular
la viscosidad plástica de la lechada por medio
de la siguiente relación:
Número de Hedstrom
El Número de Reynolds y el Número de Hedstrom
son definidos por las siguientes relaciones:
donde:
PC = Punto de Cedencia........( lbf/100 pie 2 )
VP= Viscosidad Plástica en.....( cp )
Cálculo de la pérdida de presión por fricción
En la gráfica que relaciona al Número de Reynolds
con el Factor de Fricción de Fanning y el Número de
Hedstrom, así como el punto de transición del régimen
laminar a régimen turbulento, se toma como el
punto de intersección de la línea de flujo laminar dado
(línea del Número de Hedstrom) y la línea oscura
gruesa (curva para flujo turbulento de fluidos newtonianos).
Detrás de esta intersección, el factor de fricción
deberá leerse de la curva de flujo turbulento
para fluidos newtonianos. Con el factor de fricción
determinado de la gráfica, la pérdida de presión debido
a la fricción deberá calcularse, usando las
ecuaciones para ambos flujos laminar y turbulento,
con la relación:
34
η = J × ( SHQGLHQWH)
GRQGH:
η = 9LVFRVLGDG SOiVWLFD
’
Re
ρ
= 0.
6234
η
=
2
τ ρ
= 1.
6714 2
η
:
=
=
I
OEP SLH VHJ
ÃÃÃÃÃÃÃ
ÃÃÃÃ
2
ÃÃÃÃÃÃ
=
1
16
’
( )
η = 93 = . θ −θ
τ = 3& = θ − 93
15 300 100
300
Re.
O de la misma gráfica distinguiendo las zonas en
función del Número de Reynolds.
El Número de Reynolds Crítico se lee en la gráfica
en el punto de intersección como se indicó con anterioridad.
El gasto mínimo para obtener flujo turbulento se determina
con la siguiente relación:
Cálculo del tiempo de desplazamiento de la
lechada
4
Para obtener el tiempo de desplazamiento de la
lechada al espacio anular, se procede a calcular el
volumen de la tubería de revestimiento que se está
cementando, sin considerar el volumen del cople a
la zapata. El volumen determinado por desplazar se
maneja generalmente en unidades inglesas de campo
barriles (un barril=159 litros), para facilitar el
cálculo y la operación, ya que el equipo de
cementación tiene cubicadas las cajas de fluidos en
barriles (de 10 o 18 barriles por caja) y las tablas de
volúmenes manejan bl/pie, m 3 /m y el gasto
volumétrico de las bombas se maneja en bl /min.
Por lo tanto, el tiempo de desplazamiento de la
lechada se obtiene de la siguiente relación:
Determinación del tiempo de fraguado
Tdesplazamiento= Volumen de t.r. bl/Q.bl/min.
donde
=
0.
09348
( ' − ' )
1
ρ
4
9 =
&DSDFLGDG HVS . DQXODU
’
Re .
GRQGH
9 9HORFLGDG HQ HO DQXODU SLHV PLQXWR
&DSDFLGDG HQ HO HVSDFLR DQXODU EO SLH
T=tiempo de desplazamiento .....minutos.
η
..... EO / PLQ
El tiempo de fraguado se debe ajustar empleando
un agente retardador o un acelerador dependiendo
del tiempo necesario para efectuar la operación
completa de cementación, que comprende: el tiempo
para preparar y bombear la lechada al pozo, asumiendo
una velocidad de mezclado de una tonela-

da de mezcla seca por minuto, en todas las
cementaciones primarias, excepto la cementación
de la tubería conductora donde la velocidad de mezclado
es de 0.5 a 0.75 toneladas por minuto; el tiempo
para soltar el tapón ciego de limpieza y el tiempo
para efectuar el desplazamiento al gasto de bombeo
determinado en el análisis hidráulico, más un
factor de seguridad de una a una y media horas,
debido a la variación en la respuesta que los cementos
presentan a los aditivos.
Aditivos para el control de agua libre
Los principales agentes de control de agua libre
son aditivos cuyo objetivo principal no es el control
del agua libre. Actúan adicionando agua a sus
moléculas, como una de sus características de
comportamiento en las lechadas de cemento, con
lo cual evitan que las lechadas presenten agua libre.
Dentro de éstos se tiene a los agentes de control
de filtrado, que desarrollan una débil estructura
de gel al hidratarse y los agentes
extendedores de las lechadas de cemento, cuyos
objetivos son: reducir la densidad de la lechada,
con grandes cantidades de agua para aumentar
de esta forma su rendimiento; los agentes de bloqueo
de migración de gas a través del cuerpo de
cemento, que controlan el desarrollo prematuro
de gel, le regulan drásticamente el filtrado de la
lechada y evitan la presencia de agua libre por
adherirla a su retícula estructural.
Cuando se diseñan lechadas de baja densidad es frecuente
que, por obtener densidades menores, se
manejen volúmenes de agua superiores a la capacidad
o requerimiento de agua del extendedor, lo que
provoca una excesiva agua libre. En estos casos se
debe aumentar un poco la concentración del
extendedor.
También los agentes dispersantes tienden a liberar
agua de la lechada, acción que contrarresta el agente
de control de filtrado.
En general, cuando se diseñan las lechadas para las
cementaciones primarias, se debe tener un valor de
agua libre de 0 cm 3 ; pero cuando se trata de la
cementación de agujeros desviados u horizontales,
se debe tener especial atención a los fenómenos de
asentamiento de sólidos y liberación de agua que
siempre están asociados.
Aditivos para el control de filtrado
Ingeniería de Cementaciones
Cuando las lechadas son expuestas a presión durante
el desplazamiento a zonas permeables, ocurre
un proceso de filtrado: la fase acuosa escapa de
la lechada a través de los poros de la formación, lo
que origina, por una parte, daño a la formación y,
por otra, que las características reológicas de la
lechada cambien drásticamente, hasta el extremo
de producir problemas como no poder bombear o
un empacamiento de sólidos en el frente de la región
permeable y arriba de ésta. Por esta razón es
importante controlar el filtrado de las lechadas de
cemento.
Los mecanismos exactos y actuales de trabajo de
los agentes de control y regulación del filtrado son
poco entendibles. Pero si al iniciarse el proceso de
filtración, las partículas sólidas se depositan en la
cara de la superficie permeable y forman un enjarre;
los agentes de control de filtrado bajan la velocidad
de filtración y reducen la permeabilidad del enjarre
y/o incrementan la viscosidad de la fase acuosa.
Existen dos clases principales de aditivos de control
de filtrado: materiales sólidos granulares finamente
divididos y polímeros solubles en agua.
Los agentes de control de filtrado trabajan conjuntamente
con los dispersantes. Efectúan una distribución
homogénea de las partículas sólidas, disminuyen
el porcentaje de agente de control de filtrado
necesario para obtener el valor de filtrado deseado,
con respecto a cuando se utiliza sólo el agente de
control de filtrado.
Aditivos dispersantes de la lechada de cemento
Las lechadas de cemento son suspensiones altamente
concentradas de partículas sólidas en agua,
hasta con un 70 % de contenido de sólidos. La
reología de estas suspensiones está relacionada con
la reología del líquido que soporta los sólidos, a la
fracción volumétrica de los sólidos (volumen de
partículas / volumen total) y a las interacciones entre
las partículas. En la lechada, el fluido intersticial
es una solución acuosa de varias especies iónicas y
aditivos orgánicos; de esta forma su reología puede
diferir grandemente de la reología del agua. Las
interacciones entre las partículas dependen principalmente
de la distribución de las cargas sobre la
35

Ingeniería de Cementaciones
superficie del sólido. Los dispersantes del cemento
ajustan las cargas superficiales de las partículas sólidas
para obtener las propiedades reológicas de las
lechadas deseadas.
Los dispersantes del cemento más comunes son los
sulfonatos poliméricos que se ionizan al estar en solución
con el agua y son atraídos por las cargas
electrostáticas de la superficie de las partículas sólidas
del cemento. Forman una fina capa alrededor
del grano, reducen la pérdida de presión por la fricción
al ser bombeados y efectúan una distribución
homogénea del tamaño de las partículas.Todo esto
influye fuertemente en el control del filtrado.
Los dispersantes disminuyen la viscosidad y punto
de cedencia de las lechadas y tienden a favorecer el
asentamiento de los sólidos y liberación de agua,
por lo que no se recomienda su empleo sin el agente
de control de filtrado.
Aditivos de control de tiempo de espesamiento
Los agentes retardadores del fraguado del cemento,
al igual que los agentes aceleradores, son comprendidos
como agentes catalizadores en el proceso
de reacción de hidratación del cemento. Se
les consideran catalizadores positivos los que aumentan
la velocidad de reacción de hidratación,
acortando el tiempo de espesamiento (aceleradores)
y catalizadores negativos los que disminuyen
la velocidad de hidratación, aumentando el
tiempo de espesamiento. Los mecanismos de
cómo trabajan los catalizadores en general,
incrementando o disminuyendo la velocidad de
reacción, es a la fecha tema de discusión.
El acelerador del tiempo de espesamiento del cemento
más confiable en su trabajo es el cloruro
de calcio. Se dosifica de 0.5 % a 6 % por peso de
cemento.
Otros aceleradores son el cloruro de sodio y el
sulfato de calcio.
Los retardadores del tiempo de espesamiento se clasifican
en orgánicos e inorgánicos; éstos a su vez
en de alta, media y baja temperatura de trabajo.
Los retardadores del tiempo de espesamiento más
comúnmente empleados son:
36
Lignosulfonatos ácidos de calcio y de sodio
Cromolignosulfonatos de calcio
Hidroxicarboxil celulosa ácida
Compuestos sacáridos
Compuestos derivados de la celulosa
Compuestos organofosfonatos
Sales del ácido fosfórico
Ácido bórico
Sales del ácido fluorhídrico
Óxido de zinc
Óxido de plomo
Siempre deben verificarse en el laboratorio los
parámetros reológicos, el valor de filtrado, espesor
de enjarre, agua libre, su tiempo de espesamiento y
su resistencia a la compresión, a las 8, 12 y 24 horas
bajo condiciones de presión y temperatura de los
diseños de lechada propuestos para cualquier
cementación primaria.
El tiempo de espesamiento debe ser suficiente para
realizar la operación de cementación en el campo,
pero no debe ser significativo en el desarrollo de la
resistencia a la compresión.
Verificación de la resistencia a la compresión de los
diseños ideados de las lechadas
En cuanto a los diseños de lechada que se aplican
en cualquier cementación primaria, se debe verificar
el desarrollo de su resistencia a la compresión
en 8, 12 y 24 horas de permanecer en reposo a las
condiciones de fondo de presión y temperatura, basándose
en las Normas API SPEC 10.
Los valores de resistencia estipulados para cemento
solo, aplicable al control de calidad del cemento
clase H, son:
300 psi (21 kg/cm 2 ) a las 8 horas de curado a 100ºF
(38ºC) y presión atmosférica
1,500 psi (105.6 kg/cm 2 ) a las 8 horas de curado a
140ºF (60ºC) y presión atmosférica
En cuanto a la resistencia a la compresión que
debe desarrollar la lechada diseñada para cualquier
cementación primaria, se acepta como la resistencia
mínima que debe tener el cemento para
soportar el peso de la tubería, de 500 psi (35 kg/
cm 2 ) a las condiciones de 3,000 psi y la tempera-

tura estática de fondo del pozo, generalmente
se espera que esta resistencia a la compresión
se adquiera dentro de las primeras 8 horas de
curado.
En el laboratorio, las cédulas de bombeo vienen elaboradas
en las Normas API SPEC 10 y dentro de éstas
las dirigidas a la cementación primaria de tuberías
corridas hasta la superficie son de la 1g a la 11g,
con las siguientes características:
Cédulas de bombeo
Ã
Ã
Ã
1g 305 1,000 0.9 80
2g 610 1,500 0.9 89
3g 1,220 2,600 0.9 99
4g 1,830 3,900 0.9 112
5g 2,440 5,200 1.1 129
6g 3,050 7,500 1.1 146
7g 3,660 10,200 1.3 185
8g 4,270 13,400 1.3 215
9g 4,880 16,100 1.3 245
10g 5,490 18,800 1.5 308
11g 6,100 22,000 1.5 348
Tabla 5
Cuando se va a efectuar una cementación primaria
a profundidad mayor de 6,100 m, se deberá elaborar
la cédula de bombeo correspondiente. Se deben
tomar en cuenta la nueva profundidad, la temperatura
estática de fondo medida y la presión
hidrostática en el fondo, ejercida por el fluido de
control y presión de bomba.
En el campo, el sistema computarizado elabora una
cédula de bombeo de la secuencia de la operación,
narrando cada minuto o cada dos minutos las condiciones
que prevalecen en el pozo, de acuerdo con
el análisis hidráulico efectuado por el simulador. Esta
información es tomada de la cédula de bombeo por
el sistema y transportada a la forma gráfica para
mayor interpretación.
Cálculos, fórmulas y procedimientos
Cálculos de la operación de una tubería de revesti-
Ingeniería de Cementaciones
miento superficial. Para determinar su peso se toman
en cuenta los siguientes parámetros:
Información disponible:
Densidad del Fluido de Control r fc (gr/cm 3 )
Densidad del Acero r ac =( 7.85 gr/cm 3 )
Densidad del Cemento r c (gr/cm 3 )
Grado de la Tubería Gr
Peso de la Tubería W TR (lb/pie)
Longitud de cada grado de la tubería (m) LTR
Capacidad de la tubería de revestimiento CTR (lt/m)
- Información por calcular:
Factor de Flotación F F
Peso Teórico de la tubería W T (lb)
Peso Físico de la tubería W F (lb)
Volumen de la lechada Vlc (lt)
Volumen de agua de mezcla Va (lt)
Volumen de desplazamiento Vd (lt)
Tiempo de desplazamiento T (min)
Gasto de desplazamiento Q (lt/emb)
Presión diferencial Pdif (kg/cm 2 )
Factor de flotación (F F ). Este factor se calcula de
acuerdo con la siguiente ecuación:
F F = 1- r fc / r ac
· Peso teórico de la tubería (W T ). Para el cálculo se
emplea la siguiente ecuación:
W T = (LTR * 3.28 * W TR ) / 2.2 ( kg )
Si se tienen tuberías de diferente peso, éste se debe
calcular por secciones.
· Peso físico de la tubería ( W F ). Éste se obtiene de
multiplicar el peso teórico por el factor de flotación.
W F = W T * F F
· Volumen de lechada ( VLc ) se aplica la siguiente
ecuación;
VL C = cemento (ton) * 20 * rendimiento (lt/sc) (lt)
Para el cálculo del volumen de agua requerida para mezclar
el cemento (Va), se aplica la siguiente ecuación:
Va=cemento (ton) * 20 * agua necesaria (lt/sc) (lt)
37

Ingeniería de Cementaciones
Para el cálculo del volumen de desplazamiento ( Vd
) se toman en cuenta las diferentes capacidades de
la TR y se utiliza la siguiente ecuación:
38
Vd = CTR * LTR ( lt ) donde,
CTR - capacidad de la TR (lt/m )
LTR - Longitud de la TR hasta el cople
flotador ( m )
Como el volumen que se va a desplazar es muy grande
en estas tuberías, es necesario reducir el tiempo
de desplazamiento para evitar un problema de fraguado
prematuro. Por lo tanto, se debe desplazar
con la bomba del equipo y calcular el tiempo de desplazamiento
( T ), utilizando la siguiente ecuación:
T = Vd/(Q*epm*Ef) ( min ) donde,
Q - gasto ( lt/emb )
epm - número de emboladas por minuto
Ef - Eficiencia ( % )
Este cálculo depende del tipo de bomba del equipo:
si se trata de una bomba tríplex el cálculo se lleva a
cabo mediante la siguiente ecuación:
Q = ( 0.03862 ) (Dc 2 )(Lv) (lt/emb)
Si es una bomba dúplex, para el cálculo se utiliza la
siguiente ecuación:
Q = 0.02575 (2 Dc 2 - Dv 2 ) (Lv) donde,
Dc - diámetro de la camisa ( pg )
Lv - longitud del vástago ( pg )
Dv - diámetro del vástago ( pg )
Con estas ecuaciones se calculan diferentes tiempos
de desplazamiento y se genera una tabla en donde
se elige el gasto para desplazar tomando en cuenta
el menor tiempo posible y la presión máxima de
desplazamiento.
Este tiempo debe considerarse cuidadosamente en
las tuberías superficiales, principalmente en las de 16",
13 3/8" y 9 5/8" para verificar el viaje del tapón
desplazador y antes de que llegue al cople bajar el
gasto de desplazamiento para evitar que el tapón llegue
de golpe y origine un problema de desprendimiento
de TR. La tubería de 20" actualmente no presenta
este problema ya que al realizar la operación se utiliza
la herramienta de stab-in que se baja con TP de 5".
• Presión diferencial. Se define como la diferencia
de densidades del fluido de control y el cemento,
desde el cople hasta la altura máxima que alcanzará
el cemento en el espacio anular. Se calcula
con la siguiente ecuación:
Pd = (L ( r - r ) ) / 10 donde,
C fc
L = (V - V ) / CEA y,
LC zc
Vzc = (CTR) hzc donde,
L - altura del cemento en el espacio anular (m)
- densidad del cemento (gr/cm3 )
rC rfC - densidad del fluido de control (gr/cm 3 )
CEA - capacidad del espacio anular ( lt/m)
Vzc - volumen de lechada dentro de TR entre zapata
y cople (lt).
hzc - longitud entre zapata y cople (m).
L
hzc
Figura 8.
Vzc
COPLE Cople
ZAPATA
Zapata

Si se utiliza cemento con diferentes densidades, la
presión diferencial se calcula por secciones y la presión
diferencial total será la suma de éstas. Esta presión
diferencial nos proporciona un punto de referencia
para saber si el desplazamiento de la lechada
es normal o si se presenta alguna anomalía durante
o al final de la operación.
Presión máxima de desplazamiento. Sirve como
punto de referencia para evitar sobrepasar el volumen
necesario. para que el tapón desplazador
llegue al cople receptor sin rebasar la presión interior
de la tubería y así evitar el desprendimiento
o ruptura de la tubería de revestimiento. La
ecuación que se ocupa para el cálculo es la siguiente:
Pmáx = (RTR T /F S -W F ) / AiTR (lb/pg 2 ) donde,
RTR T - resistencia a la tensión de la TR (lb)
F S - factor de seguridad
AiTR- área interior de la TR (pg 2 )
W F = peso físico de la TR (lb)
Si se tienen diferentes grados de tubería, se calcula
por secciones la presión máxima; se toma
como punto de referencia la de menor resistencia
a la tensión si la presión máxima de desplazamiento
es mayor.
Punto de equilibrio de la presión diferencial o
hidrostática. Este punto se alcanza cuando el cemento
dió vuelta en la zapata y se tiene la misma
altura en el espacio anular y el interior de la TR
dependiendo de la densidad de la lechada. Nos
sirve para comparar el tiempo calculado de desplazamiento
con el real (en forma aproximada).
Si se tienen antecedentes de pérdida, se recomienda
reducir el ritmo de desplazamiento para
evitar un incremento de la presión en el espacio
anular e inducir la pérdida de circulación, lo que
ocasionaría una mala cementación de la tubería.
Los cálculos que se realizan para una TR de 20" son
los mismos que vimos anteriormente, con la diferencia
de que aquí se ocupa la herramienta stab-in y
el cálculo para el volumen de desplazamiento depende
ahora de la tubería de perforación por emplearse.
La ecuación es la siguiente:
Vd = LTP * CTP (lt) donde,
Vd= Volumen de desplazamiento (lt)
Ingeniería de Cementaciones
LTP - longitud de la tubería de perforación ( m )
CTP - capacidad de la tubería de perforación (lt/m)
De igual manera se calcula la presión diferencial con
la siguiente ecuación:
FC = Pmáx * AES (lb) donde,
FC = fuerza que actúa sobre el cople
Pmáx = presión de circulación + presión diferencial
del espacio anular y TP con los fluidos bombeados
(lb/pg 2 )
AES - área exterior de sellos = 0.785 * D 2 (pg 2 )
Esta fuerza FC actúa hacia arriba tratando de sacar
el niple de la sección pulida del cople. Por este motivo
se le aplica peso a la TP.
La presión de circulación se toma después de haber
llevado a cabo la introducción del stab-in, para
verificar que no circule por el espacio anular entre
TP y TR.
Los cálculos para anclar y cementar una tubería corta
(explotación) son un poco más completos, pues
se deben tomar en cuenta otros factores como:
· Se calcula el peso de la sarta con la siguiente ecuación:
· WS = WTR + WTP ( lb ) donde,
WS- peso de la sarta (lb)
WTR - peso de la TR (lb)
WTP - peso de la tubería de perforación ( lb )
Los pesos de la TR y TP se calculan teórica y físicamente
(flotada) antes, durante y después de la operación.
Calcular el volumen de lechada de acuerdo al diseño
así como el cálculo del fluido de desplazamiento.
El cálculo se hace por separado ya que
nos sirve como punto de referencia para verificar
el acoplamiento de tapones, presión final o alguna
anomalía que se presente durante la cementación.
El volumen total será la suma del volumen
de la TR con el volumen de la TP (figura 9).
Calcular la presión diferencial en función de la altura
que cubrirá el cemento sobre la TR.
Calcular la presión máxima de desplazamiento tomando
en cuenta la resistencia a la tensión, la pre-
39

Ingeniería de Cementaciones
sión interna y la resisitencia al colapso del conjunto
colgador, y de acuerdo con los valores obtenidos,
se trabajará con la presión mínima calculada para
evitar daños a la tubería de revestimiento o al conjunto
colgador.
Para el cálculo de estos parámetros, se utilizan las
ecuaciones ya estudiadas en el cálculo de una TR
corrida.
Calcular el punto de equilibrio de la presión diferencial
o hidrostática.
Tomar en cuenta las elongaciones de la TP y de la
TR, debidas a su propio peso.
Las elongaciones de TP y TR se suman y se toman
en cuenta para verificar fondo; además de conocer
el efecto que tendrá el peso de la misma sobre la
resistencia a la presión interna de la TR cementada y
evitar un desgarramiento, por lo tanto se debe calcular
la capacidad de carga del colgador y la resistencia
al desgarramiento de la TR cementada. Para
este cálculo se emplean las siguientes fórmulas:
40
V3
V4
VTP
V2 VTR
V1
Cople flotador
Figura 9 Estado mecánico típico de una TR corta, donde
se observa el volumen de la TP y la TR y a la profundidad
donde llega el tapón sólido.
Carga máxima al colapso del colgador (Cc),
Cc = RTRc * FCc (lbs) donde;
RTRc - Resistencia al colapso de la TR cementada.
FCc - Factor de capacidad del colgador al colapso.
Carga máxima que resiste la TR sin "desgarrarse"
(Cpi)
Cpi = RTPpi * FCpi (lbs) donde;
RTRpi - resistencia a presión interna de la TR
cementada.
FCpi - factor de capacidad del colgador a presión
interna
De acuerdo con estos cálculos, la carga máxima al
colapso y la presión interna de la TR cementada deben
ser mayores que el peso de la TR por cementar
para evitar colapso o desgarramiento de la misma,
si ocurriera lo contrario, o sea que estemos en el
límite por diseño, entonces la TR se sentará en el
fondo cargando un porcentaje del peso total para
evitar un desgarre.
Procedimientos operativos
En el desarrollo operativo de una cementación de
tuberías superficiales de 20", 16", 13 3/8" y 9 5/8",
que son las más comunes, se debe hacer el siguiente
procedimiento operativo:
· Efectuar junta de seguridad con el personal
involucrado en la operación
· Instalar cabeza de cementar con tapón diafragma.
· Verificar las conexiones superficiales de unidades
de alta presión (UAP).
· Colocar en las presas de lodo los niveles, para que
cuando se inicie el trabajo se verifique constantemente
y así detectar pérdida o descontrol del pozo.
· Soltar tapón de diafragma o limpiador
· Bombear volumen lavador
· Probar el equipo de flotación y descargar lentamente,
a cero, la presión diferencial. En caso de
no funcionar el equipo, tratar de activar, de nueva
cuenta, el mecanismo de flotación con el bombeo
del mismo volumen lavador a un gasto alto, y
descargar súbitamente para verificar el equipo de
flotación y cuantificar el volumen regresado. En
caso de duda, de que el volumen no corresponda
al que debe pasar por el equipo, se debe bombear
un fuido testigo para, por diferencial, detectar
el punto por donde se esté circulando.
· Bombear el fuido espaciador que es el que nos
permite tener una buena eficiencia de barrido de

los recortes en suspensión que se pudieran tener
en el agujero y dejar un buen enjarre para el paso
de la lechada de cemento.
· Bombear la lechada de cemento (normalmente en
estas tuberías superficiales se bombean dos tipos
de lechada: de baja densidad o con control de gas
dependiendo de la zona que se perforó), recuperar
muestras del cemento y del agua de mezcla
para análisis.
· Bombear, si así lo indica el diseño, la segunda
lechada de cemento llamada de alta o de amarre.
Recuperar, de igual manera, las muestras de cemento
y agua para su análisis.
· Verificar que la lechada se haya bombeado lo más
homogéneamente posible. La última lechada es
para lograr un buen amarre de los accesorios.
· Al terminar de bombear el cemento, cerrar el macho
para evitar cualquier succión.
· Soltar el tapón de desplazamiento.
· Efectuar el desplazamiento.
· Si se desplaza con la bomba del equipo, cerrar
válvula de 2" (llenadera) y abrir válvula de 4" (stand
pipe).
· Si se desplaza con unidad de alta presión, verificar
apertura de machos y llevar físicamente la contabilidad
de cajas bombeadas.
El desplazamiento se debe iniciar a bajo gasto hasta
restablecer circulación para romper el gel del lodo
y lechada evitando inducir una pérdida. Se debe checar
constantemente la presión inicial de desplazamiento,
el peso de la TR, la circulación y nivel de
presas; en caso de salir lodo contaminado por el
cemento, éste se desecha, y si la presión de desplazamiento
se incrementa y tiende a ser mayor que la
calculada con la resistencia a la tensión o a la presión
interna de la TR, debe reducirse el gasto para
evitar un problema y poder alcanzar la presión final.
por último se verificará de nueva cuenta, la presión
final como se determinó anteriormente. En caso de
que no funcione el equipo de flotación, dejar el
macho cerrado de la cabeza de cementar con la presión
diferencial calculada en espera de fraguado
(tiempo que se determina de las pruebas de laboratorio
con la lechada de cemento y que se vio anteriormente).
Es importante aclarar que actualmente
la industria del petróleo procura evitar la contaminación
al medio ambiente; de tal manera que los
cálculos de las lechadas en estas TR superficiales
no son a superficie y se procura amarrar las zapatas
de la última TR cementada.
Ingeniería de Cementaciones
El procedimiento de operación para una TR de 20",
cuando se utiliza la herramienta stab-in, difiere un
poco con respecto al mencionando anteriormente.
La secuencia es la siguiente:
· Realizar una junta de seguridad con personal
involucrado en la operación
· Meter TR a profundidad programada, circular
para acondicionar lodo y verificar la reología
del mismo, efectuar ajuste de la TR e instalar el
piso falso, meter stab-in (enchufarse) y romper
circulación.
Nota: Durante la operación se puede represionar el
espacio anular entre TR y TP para evitar un colapso
de la TR y una posible comunicación de la herramienta
stab-in. Otra técnica es bombear un volumen
de lodo pesado entre el espacio anular de TR y
TP antes de la operación para generar una presión
diferencial de 500 psi y cumplir con el objetivo antes
mencionado.
· Circular verificando efectividad de la herramienta
stab-in con presión y gasto; si durante el desarrollo
de la operación se observa una recuperación
en el indicador de peso, esto será debido al
factor de flotación de la TR. Este efecto se produce
cuando sale la lechada de cemento al espacio
anular.
· Revisar la cabeza de cementar y colocar el tapón
de desplazamiento, instalar la cabeza de cementar
y las líneas de inyección.
· Bombear el frente lavador, verificar circulación y
probar el equipo de flotación descargando la presión
diferencial.
· Bombear lechadas de cemento en el orden programado,
verificar que no haya fugas durante la
operación. En caso de haberlas corregir la anomalía
y poder continuar.
· Soltar el tapón de desplazamiento. Verificar el movimiento
de machos con el número de vueltas
previamente revisadas, sacar el "perno que sostiene
el tapón sólido" y con el perno de seguridad
"testigo" verificar la salida del tapón.
· Con la Unidad de Alta Presión (UAP), desplazar
volumen de TP, hasta alcanzar presión final, bombear
un volumen de 3 bls de agua dulce para dejar
la herramienta stab-in en seno de agua y no
con cemento para asegurar la recuperación de la
misma.
· Probar nuevamente el equipo de flotación.
41

Ingeniería de Cementaciones
Si se bombeó el volumen de lodo pesado en el espacio
anular, desenchufar herramienta stab-in y sacarla
a superficie. En caso de no tener este volumen
pesado, esperar a pozo cerrado el tiempo necesario
de acuerdo con la resistencia compresiva del cemento
para poder desconectar la herramienta stab-in y
sacar a superficie.
Si hablamos de la cementación de una TR de explotación,
el procedimiento operativo es el siguiente:
Anclaje de TR
· Realizar una junta de seguridad con el personal
operativo.
· Probar las conexiones superficiales con las presiones
de trabajo.
· Una vez llegada la TR a la profundidad programada,
verificar con circulación el peso de la sarta subiéndola
y bajándola. Tocar fondo con peso (se recomienda
el 30% del peso de la TR), colocar marcas
antes y después de cargar peso. En este lapso
se circula para acondicionar lodo verificando propiedades
reológicas, posibles gasificaciones, la
entrada y la salida del mismo al pozo.
· En el tiempo de circulación, revisar la cabeza de
cementar, verificar que los machos estén libres,
revisar el número de vueltas con que se libera el
perno.
· Dependiendo del cálculo efectuado del efecto de
pistón y de la altura en que se encuentra el último
cople de TP sobre la mesa rotatoria, conectar la
cabeza directamente a este cople o a un tubo extra
en el auxiliar (de ser posible se recomienda
trabajar con lingadas completas).
· Proceder al anclaje. Lanzar la canica que se aloja
en un asiento que para tal efecto tiene el cople de
retención. Esta canica rompe los pernos de corte
que accionan el mecanismo de cuñas del colgador
al aplicar presión por TP, el anclaje se comprueba
cargando peso, tomando como referencia
las marcas que se colocaron con anterioridad.
Es importante señalar que las presiones para romper
los pernos de corte de las cuñas y el asiento
del cople de retención varían en función del fabricante
y de la calibración que se les dió. Hay ocasiones
en que se calibran con mayor presión para
operaciones especiales.
· Verificar equipo de flotación con diesel o agua.
· Para soltar la TR se procede de la siguiente manera:
descargar el peso de la TR en el colgador car-
42
gando de 5 a 10 tons. de peso de TP. Para verificar
el anclaje, girar la TP a la derecha para soltar.
· Para comprobar si soltó, levantar una longitud
menor a la longitud del aguijón o mandrill de
sellos y observar el peso de la TP en el indicador
de peso. Posteriormente se carga peso a la
TR de acuerdo con los cálculos descritos anteriormente.
· Conectar líneas de inyección y efectuar preparativos
realizando pruebas de compatibilidad de lodofrentes
lavador y separador-cemento.
Desarrollo operativo
· Bombear frente lavador (verificar circulación y presión
diferencial) y espaciador.
· Bombear lechada de cemento de acuerdo con la
cédula de bombeo (verificar constantemente presión,
circulación y peso de TR), recuperar muestras
de cemento y agua de mezcla.
· Soltar tapón sólido, sacando el perno .
· Desplazar la lechada. Aquí se debe verificar el acoplamiento
de tapones de TP al tapón de TR alojado
en el colgador. Así, de acuerdo con cálculos de volumen
de TP, se debe de disminuir el gasto de bombeo
para poder ver este acoplamiento. Si no se alcanzara
presión final (llegada del tapón al cople de
retención) con el volumen calculado, no se debe
de sobredesplazar ya que se lavaría la zapata.
· Verificar el equipo de flotación (si no funciona, de
todas maneras sacar el soltador), desenchufar
soltador (verificando el peso de la TP), levantar
200m arriba de la cima de los baches, establecer
circulación y observar pozo; si no hay escurrimiento,
dejar pozo cerrado para esperar fraguado
y sacar el soltador; si se observa escurrimiento,
levantar soltador 300m arriba de la cima de cemento
(llenando pozo), circular, cerrar pozo y esperar
fraguado.
· Cuando exista una diferencia fuerte entre la densidad
del cemento comparada con la densidad del
fluido de control, se prepara un volumen de lodo
con densidad cercana o igual a la del cemento
(para el desplazamiento). Esto ayuda cuando falla
el equipo de flotación o para mantener las columnas
en equilibrio dentro y fuera de la tubería y evitar
movimiento del cemento.
Tuberías de revestimiento cortas (liner)
Cuando se trata de cementaciones de tuberías cor-

tas de explotación (7pg o 5pg), normalmente se utiliza
un empacador permanente que se coloca debajo
de la camisa soltadora (C-2 boca de tubería corta).
Su objetivo es, básicamente, el control del pozo
cuando se tengan pérdidas parciales o totales y cuando
exista la posibilidad de que el pozo se descontrole.
El procedimiento operativo consiste en lo explicado
anteriormente y la función adicional para activarlo
es aplicar solamente peso (25-30 tons) para romper
seguros y activar el mecanismo.
En la actualidad los retos de perforación son tan
grandes que la exigencia para las operaciones de
servicio son más delicadas. Tal es el caso de la
cementación de una TR 3 ½" (slim liner o tubería esbelta);
los cálculos son iguales a los de una
cementación de tubería de explotación corta normal
(7" o 5") y las variaciones con respecto al procedimiento
operativo son las siguientes:
· Realizar una junta de seguridad con el personal
operativo.
· Probar las conexiones del equipo en superficie
· Verificar peso total de las tuberías (TR y TP) y
tocar fondo con circulación si las condiciones
lo permiten.
· Soltar canica para anclar conjunto colgador y durante
el viaje de la canica instalar la cabeza de
cementar con el tapón de desplazamiento.
· Anclar la TR y con fluido del pozo manejar presiones
equivalentes para no rebasar los limites del
colgador. Verificar este anclaje con peso sobre la
TR, con los cálculos previamente efectuados.
· Soltar la tubería y verificar que el soltador esté libre,
con peso y con presión. Establecer circulación
con presión equivalente en el cople. Para observar
abatimiento de presión, este procedimiento se debe
al diseño del cople receptor donde se aloja la canica.
Esta herramienta es del grado y peso de la TR
para evitar problemas en el pozo.
· Anclada y soltada la tubería, se aplica peso sobre
la camisa soltadora C-2 y se efectúa el bombeo
de la lechada entre tapones para evitar la contaminación
del volumen pequeño empleado de
lechada y desplazar con agua y fluido retardante
o lodo contaminado. Todo esto para lograr que el
cemento que pudiera dar vuelta arriba de la boca
de la TR pueda fraguar.
· Levantar el soltador 500m llenando pozo, cerrar
preventores y esperar fraguado. En ocasiones
puede ocuparse un empaque permanente que
Ingeniería de Cementaciones
deberá de activarse antes de esperar fraguado.
Para efectuar la cementación de complementos
de TR, se sigue este procedimiento operativo:
· Efectuar junta de seguridad.
· Romper circulación, verificar gasto y presión.
· Enchufar tie-back en la camisa soltadora (C-2) y
probar la efectividad de los sellos con una presión
de 35-70 kg/cm 2 más que la de circulación.
Colocar una marca al verificar la (C-2) y otra cuando
se empieza a cargar peso y se enchufa al tieback
(lo normal son 30 tons arriba del peso de la
TR) en la camisa soltadora C-2; levantar la herramienta
tie-back para dejarla en posición de cementar
(libre los orificios). Es importante señalar
que al verificar la C-2 y cargar peso para enchufar
el tie-back observar que el último cople de la
TR libre los preventores para poder efectuar el
corte de ésta, terminada la operación.
· Para verificar el enchufe de los sellos del tie-back se
establece circulación (a gasto y presión estable) se
levanta la TR a una longitud mayor o igual a la carrera
de la camisa observando el comportamiento
de la presión; fuera de la camisa tiende a disminuir
y cuando entra a la camisa se incrementa. Hay ocasiones
en que se observa comunicación de los sellos;
en este caso, lo conveniente es levantar el tieback
y circular para limpiar la zona y rotar la TR para
cambiar de posición los sellos y volver a enchufarse.
Esto, a veces, da buenos resultados; en caso contrario
dejar el pozo represionado al terminar la
operación.
· Instalar la cabeza de cementar y las conexiones
superficiales probándolas con la presión máxima
de operación.
· Soltar tapón limpiador, bombear frente lavador y
probar el equipo de flotación, recuperar muestra
de cemento y agua de mezcla y bombear lechada
verificando densidad y circulación, soltar tapón
de desplazamiento, desplazar verificando la presión
máxima de desplazamiento y final siendo
esta presión de 35-70 kg/cm2 mayor que la de
circulación, verificar el equipo de flotación al final
de la operación.
· Al finalizar la operación, se cargan 30 tons para
enchufar el tie-back (verificada con la marca puesta
previamente) si éstas no fueran suficientes se
le cargan un poco más teniendo un margen del
peso de la misma TR; finalmente, cerrar macho
de la cabeza y lavar cabezal con pozo cerrado.
Existe la cementación de una TR corta que se ubica
43

Ingeniería de Cementaciones
arriba de la boca del liner. Se diferencia de una
cementación de complemento porque esta tubería
corta no llega a superficie. En el medio petrolero se
le conoce como stub y los cálculos son iguales a los
de un complemento y tuberías cortas, porque esta
tubería lleva una herramienta soltadora, por lo tanto,
se debe de soltar la TR al finalizar la cementación
y levantar la herramienta soltadora 200m arriba de
la cima de los frentes lavador y separador, romper
circulación y sacar a superficie.
Ejemplos
De acuerdo con lo expuesto en este capítulo, lo esencial
para el estudiante es contar con ejemplos prácticos
de las operaciones que se han realizado.
Ejemplo 1:
Pozo: Escuintle 201
Programa: Cementar la tubería de revestimiento superficial
de 13 3/8” de diámetro exterior a una profundidad
de 1950m con cima de cemento a superficie
Estado mecánico:
Densidad del lodo: 1.50 gr/cm 3
Bomba tríplex = 7x12
Distribución de TR:
zapata guía 13 3/8” BCN, TAC-110, 77 lb/pie, 0.34 m
2 t TR 13 3/8” BCN P-110, 77 lb/pie 22.51 m
cople dif. 13 3/8” BCN, TAC-110 0.67 m
162 t TR 13 3/8” BCN, P-110, 77 lb/pie 1 926.51 m
Datos calculados u obtenidos de tablas:
CAD 18” = 164.2 lt/m
CTR 20”, 94 lb/pie = 185.3 lt/m
CTR 13 3/8”, 77 lb/pie = 76.02 lt/m
44
DTR 13 3/8”, 77 lb/pie = 90.60 lt/m
Cálculo del volumen de lechada (V LC ) y cantidad de
cemento:
CEA 1 = (CAD 18” – DTR 13 3/8”)
= 164.2 – 90.6
= 73.6 lt/m
CEA 2 = (CTR 20” – DTR 13 3/8”)
= 185.3 – 90.6
= 94.7 lt/m
en donde:
DTR - desplazamiento de TR
CAD = capacidad agujero descubierto
CEA 1 = capacidad espacio anular entre agujero descubierto
18” y TR 13 3/8”
CEA 2 = capacidad espacio anular entre TR 20” y TR 13 3/8”
V LC = V EA1 + V EA2 + V CZ
T.C. 37 m
zapata 20´´
cople 13 3 / 8 “
zapata 13 3 / 8 “
TR 20´´
691 m
agujero 18´´
TR 13 3 / 8 ´´
1926.51 m
1950 m
superficie
Figura 10 Arreglo del pozo Escuintle 201.
h 2
h 0
h 1

V CZ = (CTR 13 3/8”) h 0
= (76.02 x 23.5)
= 1786.5 lt
V EA1 = (CEA 1 ) h 1
= 73.6 * 1259
= 92662.4 lt
V EA2 = (CEA 2 ) h 2
= 94.7 * 691
= 65437.7 lt
V LC = 159885.7 lt
Por variación al calibrar el agujero, se adiciona un
46.7 % de lechada de cemento, de donde resulta:
V LC = 159885.7 * 1.467 = 234552.3 lt
Se utilizan 2 tipos de lechada de cemento;
1° lechada 180 ton, r=1.60 gr/cm 3
Agua = 40.80 lt/sc, TB = 6.0 hrs
R = 56.70 lt/sc
2° lechada 40 ton, r=1.89 gr/cm 3
Agua = 22 lt/sc, TB = 5.0 hrs
R = 38 lt/sc
Utilizando las fórmulas antes vistas tenemos;
F F = 1 – 1.5/7.85 = 0.80
Se calcula el peso de la TR
W TR = 1950.03 (m) * 3.28 * 77 (lb/p)
= 492,499.57 lbs
Ingeniería de Cementaciones
por el factor de conversión para tenerlo en tons, y sumando
el peso del gancho, que para este pozo es de
W g = 8 tons, y tomando en cuenta el F F tenemos;
W TR = 179.0 tons +8 = 187 Ton
Para el cálculo del volumen de lechada (V LC ) y agua
(V agua ), tenemos;
V LC1 -(3600 sc * 56.7 lt/sc)/159 = 1284.00 bls
V agua 1 = (3600 sc * 40.8 lt/sc)/159 = 924.00 bls
V LC2 = (800 sc * 38.0 lt/sc)/159 = 191 bls
V agua 2 = (800 sc * 22.00 lt/sc)/159 = 111 bls
V LC
= V + V = 1475 bl = 234 525 lt
LC1 LC2
El cálculo del volumen de desplazamiento es,
CTR 13 3/8”, 77 lib/pie = 76 lt/m ( valor obtenido de
tablas o por la sig. fórmula;
2 CTR=0.5067(D )( lt/m).
int
Vd = L (CTR 13 3
/ “)
8
Vd = 1926.51m * 76 lt/m = 146 415 lt
= 921 bls,
Se calcula el tiempo de desplazamiento,
Q f bomba tríplex = 0.0102 * 12 * 7 2 /0.254
= 23.00 lt/emb
epm = 100
Considerando E f bomba del 80 %
Q = 23 lt/emb * 100 epm = 2300 lt/min * 0.80
Q = 1840 lt/min,
por lo tanto el tiempo será;
T= 146415 lts / 1840 lt/min
= 79.57 min
45

Ingeniería de Cementaciones
Considerando diferentes gastos realizamos la siguiente
tabla:
El cálculo de la presión diferencial (Pdif) será:
Pdif = ( 1.89 - 1.50 ) * 352 / 10 = 146 lb/pg 2
Pdif = ( 1.60 - 1.50 ) * 1574.5 / 10 = 225 lb/pg 2
Pdif = 146 + 225 = 371 lb / pg 2
46
= 4159 lb/pg 2
Para terminar se realiza el procedimiento operativo
(ver Procedimientos operativos página 40, cementación
de TR superficial), al terminar se reporta la
operación en la bitácora del pozo.
Ejemplo 2.
Gasto (epm) Tiempo (hrs)
120 1:10
100 1:32
90 1:47
80 2:05
Pozo: Yagual 3
Programa: Cementar una tubería corta de explotación
de 7 5/8” a una profundidad de 4827.0m se utilizará
una tubería de perforación (TP) de 5” para su
introducción.
Estado mecánico:
Densidad del lodo: 2.05 gr/cm 3
Distribución de TR:
zapata flotadora 7 5/8” tipo “v”, V-150,
39 lb/pie - 0.54 m
2t TR 7 5/8” TAC-140, 39 lb/pie, BCN - 20.98 m
1 comb. 7 5/8” P-BCN/C-VAM, - 0.97 m
cople flotador baker TAC-140, 39 lb/pie, VAM - 0.48 m
1 comb. 7 5/8” P-VAM/C-BCN - 1.02 m
1t TR 7 5/8” TAC-140 39 lb/pie, BCN -11.42 m
1cople receptor 7 5/8” P-110 39 lb/pie BCN -0.27 m
1t TR 7 5/8” TAC-140, 39 lb/pie BCN -11.48 m
1cople retenc. 7 5/8” tipo II, P-110, 39 lb/pie, BCN -0.27 m
1 comb. 7 5/8” P-BCN/C-HDSFJP - 1.34 m
TP5’’
TR 10 3 / 4 ’’
BTR CORTA
zapata 10 3 / 4 ‘’
diámetro ag. 9 1 / 2 ’’
TR 7 5 / 8 ’’
cople 7 5 / 8 ’’
zapata 7 5 / 8 ’’
Figura 11 Arreglo del pozo Yagual 3.
39t TR 7 5/8” TAC-140, 39 lb/pie, HDSFJP - 413.73 m
85t TR 7 5/8” V-150, 39 lb/pie, HDSFJP -1008.97 m
1 comb. 7 5/8” P- HDSFJP /C-BCN -1.49 m
1 comb. 7 5/8” P-BCN/C-VAM -0.37 m
35t TR 7 5/8” P-110, 39 lb/pie, VAM - 452.36 m
conj. Colgador hco. 10 ¾” x 7 5/8” VAM 7.52 m
44t TP 5” XH °G, 19.5 lb/pie - 1239.0 m
57t TP 5” XH °X, 25.6 lb/pie -1655.0 m
Para el cálculo del volumen de lechada tenemos que
saber las capacidades (C) de las tuberías y éstas se
obtienen de tablas o por la siguiente fórmula:
2 C=0.5067(D ) lt/m
i
CAD 9 1
/ ’’ = 45.72 lt/m
2
CTR 10 3
/ ”, 81 lb/pie = 47.28 lt/m
4
V 4
2893. 79 m
V 251.21 m
3
3145 m
V 2
4778.23 m
V 1
1682 m
4827.00 m
1933.21 m
47.43 m
hzc

CTR 7 5
/ ”, 39 lb /pie = 22.24 lt/m
8
DTR 7 5
/ ” = 29.46 lt/m
8
CTP 5”, 19.5 lb/pie = 9.30 lt/m
CTP 5”, 25.6 lb/pie = 8.10 lt/m
DTP 5” = 12.66 lt/m
CEA = CAD 9
2
1
/ “
2
16.26 lt/m
CEA 3
- DTR 7 5
/ ’’ =
8
= CTR 10 3
/ “ - DTR 7
4
5
/ ’’=
8
18.00 lt/m
= CTR 10 3
/ “ - DTP 5’’ =
4
34.60 lt/m
CEA
4
Cálculo del volumen de lechada (V ) LC
V LC1 =(CTR 7 5/8”) h CZ
= 22.2 lt/m * 47.43 m
= 1053.0 lt = 6.6 bls
V LC2 =(CAD 9 ½”-DTR 7 5/8”)h ZZ
donde,
= 16.26 lt/m*1682 m
= 172.0 bls
h ZZ – longitud entre zapata de TR 7 5 /8” y zapata 10¾”
V LC3 =(CTR10 ¾”- DTR 7 5 /8”) h ZBL
donde,
= 18 lt/m * 251.2 m
= 28.4 bls
h ZBL – longitud entre zapata de TR 10 ¾” y boca de
TR corta
V LC4 =(CTR 10 ¾”- DTP 5”) h C
= 34.60 lt/m * 50 m
donde,
= 11 bls
Ingeniería de Cementaciones
h C – longitud del cemento arriba de boca de TR
corta
V = 34 653.5 lt = 217.9 bl
LC
Se utiliza una mezcla de cemento en seco de
57.23 Ton.
r = 2.15 gr/cm 3
Agua = 23.lt/sc TB = 5.0 hrs
R = 47.87 lt/sc
W g = 5 ton
Cálculo del volumen de lechada de cemento (lt/m)
Balance de materiales
Material Peso (Kg.) Agua (lt) Rendimiento (lt/sc)
Cemento H 50.00 19 15.80
Arena Sílica 17.50 4 6.60
Agente
densificante12.43 2.47
Agua 23.00 23 23.00
Suma 102.93 Kg. Suma 47.87 (lt/sc)
r = = 2.15 gr/cm LC 3
102.93
47.87
Determinación del agente densificante:
2.15 = 90.5 + x / (45.4 + x/5.02)
x = 12.43 Kg / sc
VLC No. sacos de cemento =
R
Para cubrir irregularidades en el calibre del agujero
descubierto se adiciona un 5 % de cemento, de donde:
36378
No. sc = = 760 sacos
47.87
47

Ingeniería de Cementaciones
Donde
Cemento H = 760 x 50.00 = 38,000 Kg.
Arena sílica = 760 x 17.50 = 13,300 kg.
Densificante = 760 x 12.43 = 9,447 kg.
Mezcla de materiales sólidos = 60,447 Kg.
Volumen de agua = 760 x 23 = 17,480 lt
más 4000 lt que quedan en el fondo del tanque, total
= 21,480 lt
Se emplean 4 m 3
de frente lavador y 4m 3
de frente
espaciador; únicamente se indica su empleo sin tomarlos
en cuenta en los cálculos de la cementación
para favorecer la claridad del manejo de la lechada.
Utilizando las fórmulas antes vistas tenemos;
48
F F = 1 – 2.05/7.85 = 0.738
Se calcula el peso de la TR,
W TR = 1933.21 (m) * 39 (lb/p) * 3.28
= 247,296.22 lbs = 112 tons
el cálculo de la TP es;
W TP = 1239 (m) * 19.5 (lb/p) * 3.28
= 79 246.44 lbs = 36 tons
W TP = 1655 (m) * 25.6 (lb/p) * 3.28
= 138 967.04 lbs = 63 tons
Aplicando el factor de flotación tenemos;
W T = 155.7 ton + Wg = 160 ton
El volumen para desplazar se calcula tomando en
cuenta la TP para observar el acoplamiento de los tapones
y el de la TR para alcanzar la presión final; se
realiza de la siguiente manera;
V TP 5” 19.5 lb/pie = 9.3 lt/m * 1239.5 m = 72.0 bls
V TP 5” 25.6 lb/pie = 8.10 lt/m * 1655 m = 84.3 bls
V TR = 22.2 lt/m * 1885.8 m = 263.3 bls
V T = V TP + V TR = 419.6 bis
Se calcula el tirante de cemento que se tiene arriba
de la boca de la TR corta con TP y sin ella, esto con
la finalidad de poder levantar el soltador arriba de la
cima del cemento.
Restando el volumen de lechada total y considerando
el agujero de 9 ½” (estos cálculos se modifican
dependiendo del diámetro del agujero obtenido
del registro de calibración), tenemos:
V LC1 = 36378 – 1053 = 35325 lt
V LC2 = 35325 – 27349 = 7976 lt
V LC3 = 7976 – 4522 = 3454 lt
Sustituyendo estos valores en las fórmulas antes
vistas tenemos,
LCe c/tp = 3454 (lt)/ 34.6 (lt/m) = 99.8 m
CiCe c/tp = 2894.0 m – 99.8 m = 2794.2 m
V LC1 + V LC2 + V LC3
= 32924.0 lt
VCe s/tp = 36378 lt - 32924.0 lt = 3454.0 lt
LCe s/tp = 3454.0 (lt) / 47.28 (lt/m) = 73.05 m
CiCe s/tp = 2894.0 m – 73.05 m = 2821 m
Para terminar se realiza el procedimiento operativo (ver
en página 40 Procedimientos operativos, anclaje de TR),
al terminar se reporta la operación en la bitácora del pozo.
Ejemplo 3.
Pozo: Chinchorro 21
Programa: Cementar TR 20” con herramienta stab-in
a 1000.0 m.
r = 1.20 gr/cm L 3
W = 6 ton
g
Diámetro del agujero = 26”
3
Cemento baja densidad = 175 tons; rcb = 1.60 gr/cm
Cemento alta = 40 tons; ; r ca = 1.89 gr/cm 3

Estado mecánico:
Distribución de TR:
zapata flotadora 20”, 94 lb/pie - 0.50 m
2t TR 20” k-55, 94 lb/pie, BCN - 25.44 m
1 cople flotador k-55 94 lb/pie - 0.74 m
74 t TR 20” k-55, 94 lb/pie, BCN - 897.32 m
Niple con sellos stab-in
- 0.29 m
31 lings. 4 ½” IF, 16.6 lb/pie - 872.74 m
2 tubos 4 ½” IF, 16.6 lb/pie - 19.0 m
La diferencia de TP se ajusta con la altura del
piso falso.
Datos calculados u obtenidos de tablas:
CTP 4 1
/ ’’, 16.6 lb / pie 7.41 lt/m
2
CAD 26” = 342.52 lt/m
CTR 20”, 94 lb/pie = 185.3 lt/m
DTR 20” = 202.68 lt/m
CTC 30’’ = 456.00 lt/m
Cálculo del volumen de lechada (V LC ) y cantidad de
cemento:
CEA 1
TC 30’’
Agujero 26’’
Cople Stab-in
zapata TR 20’’
= (CAD 26” – DTR 20”)
= 342.52 – 202.68
= 139.84 lt/m
50 m
TR 20’’
897.0 m
TP 4 1 / 2 ‘’
924.0 m
Figura 12 Arreglo del pozo Chinchorro 21.
h 2
h 1 874.0 m
h 0
CEA = (CTC - DTR) = 456 - 202.7
2
= 253.3 lt/m
en donde:
CAD = capacidad agujero descubierto
Ingeniería de Cementaciones
CEA 1 = capacidad espacio anular entre agujero 26”
y TR 20”
CEA 2 = cap.esp. anul. entre TC 30’’ y TR 20’’
V LC = V EA1 + V CZ + V EA2
V CZ
= (CTR 20’’) h o
= 185.3 * 26.68
= 4943.80 lt
= 31.09 bls
V = (CEA ) h EA1 1 1
= 139.84 * 874
= 122 220.16 lt
= 768.68 bl
VEA = (CEA ) h
2
2 2
=253.3 x 50
= 12665 lt
= 79.6 bls
V LC = 139 828.96 lt
= 879.42 bl
Por irregularidades en el agujero detectadas al calibrarlo,
se adiciona un 39 %.
Se utilizan 2 tipos de lechada de cemento;
1° lechada 175 ton, r =1.60 gr/cm 3
Agua = 40.80 lt/sc, T:B = 6.0 hrs
R = 56.70 lt/sc
2° lechada 40 ton, r =1.89 gr/cm 3
Agua = 22 lt/sc, T:B = 5.0 hrs
R = 38 lt/sc
Utilizando las fórmulas antes vistas tenemos;
F F = 1 – 1.20/7.85 = 0.847
Se calcula el peso de la TP:
49

Ingeniería de Cementaciones
50
W TP
W TP
= 897.0 (m) * 3.28 * 16.6 (lb/pie)
= 48839.85 /2.2
= 22199.93 kg
= 22 ton
Aplicando factor de conversión y el factor de flotación,
tenemos;
W TP = (22 Ton) 0.847 + 6
= 24.6 ton
Para el cálculo del volumen de lechada tenemos;
V LC1 = 3500 sc * 56.7 lt/sc = 198 450.00 lt
V agua1 = 3500 sc * 40.8 lt/sc = 142 800.00 lt
V LC2 = 800 sc * 38.0 lt/sc = 30 400.00 lt
V agua2
= 800 sc * 22.00 lt/sc = 17 600.00 lt
Cálculo del volumen de desplazamiento (Vd)
CTP 4 ½” 16.6 lb/pie = 7.41 lt/m ( valor obtenido de
tablas o por la siguiente fórmula;
2 CTP=0.5067(D ) (lt/m)
i
Vd = (h - h +h ) (CTP 4 1/2’’)
1 0 2
Vd = 897.00 m * 7.41 lt/m
= 6646.77 lts,
= 41.80 bls
El cálculo de la presión diferencial debido a los diferentes
fluidos que tenemos es,
Pdif= 155 (1.89-1.20 ) / 10 = 152.78 lb/pg 2
Pdif = 742 (1.60 -1.20 ) / 10 = 424 lb/pg 2
Pdif = 576.78 lb/pg 2
Para terminar se realiza el procedimiento operativo (ver
en página 40 Procedimientos operativos, cementación
de TR 20” con herramienta stab-in), al terminar la operación
se reporta en la bitácora del pozo.
VI. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN CEMENTACIÓN
PRIMARIA
Tecnologías de lechadas de baja densidad con alta
resistencia compresiva
Existe una formulación de mezclas de cementación
en la que se emplea cemento Portland y aditivos
especialmente seleccionados, de tres tamaños de
partícula y diferente gravedad específica, que simulan
a las empleadas en la industria de la construcción.
Se pueden diseñar lechadas en un amplio rango
de densidades que van de 1.25 a 2.89 gr/cm3.
La principal diferencia entre estas mezclas y las tradicionales
es el desarrollo de alta resistencia
compresiva temprana que proporciona en cualquiera
de sus densidades. A las 12 horas se logra obtener
con baja densidad un valor aproximado de 2,000
psi, a temperaturas de fondo del orden de 70°C en
adelante.
Estas formulaciones se han aplicado con gran éxito
en cementación de tuberías de revestimiento, en
campos depresionados con bajo gradiente de fractura
y en la colocación de tapones de desvío con
fluidos de baja densidad.
Hay otra formulación de mezclas de cementación
en las que se emplea cemento Portland y aditivos
especialmente seleccionados para proporcionar
lechadas de baja densidad y que desarrollan resistencias
compresivas aceptables, del orden de 500 a
2,500 psi en 24 horas, a temperaturas de 80 a 230°F,
en un rango de densidades de 1.20 a 1.66 g/cm 3
.
Se han aplicado estas lechadas en cementación primaria,
en campos de bajo gradiente de fractura y
baja presión de poro.
Cementos espumados
Son lechadas de cemento de extremada baja densidad
que se aplican a pozos con bajo gradiente de
fractura y yacimientos depresionados y que, además,
ya hayan producido.
Estas lechadas tienen una alta eficiencia de desplazamiento
del lodo del espacio anular con baja densidad
variable y relativamente alta consistencia. Así

se obtiene buena adherencia y aislamiento hidráulico,
que evita el daño que causa la carga hidrostática.
Además de establecer las adherencias más apropiadas
y el aislamiento entre zonas, el proceso de
aislamiento le permite al operador ajustar la densidad
de la lechada durante el trabajo a la densidad
necesaria y a lograr una operación de alta efectividad.
Desde luego se debe hacer un monitoreo de
los parámetros de cementación en tiempo real, con
lo que se evitan costosos trabajos de reparación.
Los requerimientos principales para la cementación
de pozos son:
· Adherencia y soporte de la tubería de revestimiento
· Aislamiento entre las diferentes capas de la formación
· Sello entre las zonas de pérdida de circulación
El éxito de esta técnica de cementación consiste,
básicamente, en producir una espuma estable de
alta calidad. Esto se logra cuando se cuenta con el
equipo y la tecnología apropiadas.
El cemento espumado es la mezcla de la lechada de
cemento, con un agente tensoactivo espumante, un
estabilizador de la espuma y un gas -normalmente
es nitrógeno. Si estos compuestos se mezclan apropiadamente
se obtiene una espuma de calidad y estable,
cuya apariencia es como la espuma de rasurar
y de color gris.
Microsílica
Llamada también humos condensados de sílice, es
un subproducto de la producción de silicio,
ferrosilicio y otras aleaciones de silicio.
Las partículas individuales son microesferas,
amorfas, vidriosas y cristalinas. El tamaño principal
de partícula está, usualmente, entre 0.1 y 0.2 mm
de 50 a 100 veces más fino que las partículas del
cemento Portland o que las Puzolanas; consecuentemente,
el área superficial es extremadamente alta
(15,000 a 25,000 m 2
/kg).
La Microsílica es altamente reactiva y, debido a su
tamaño fino de grano y su grado de pureza, es el
material puzolánico más efectivo disponible actualmente.
El alto grado de actividad puzolánica ha permitido
la introducción de sistemas de cemento de
Ingeniería de Cementaciones
baja densidad con mayor velocidad de desarrollo
de resistencia compresiva. La alta área superficial
de la microsílica incrementa el requerimiento de
agua para prepararse una lechada bombeable; de
tal forma que las lechadas con densidades del orden
de 1.32 gr/cm 3
pueden prepararse sin que reporten
agua libre.
La concentración normal de este material es de
aproximadamente 15% por peso de cemento; sin
embargo, se puede aplicar hasta un 28% por peso
de cemento. Lo fino del grano de la microsílica también
promueve el control mejorado del valor de filtrado,
posiblemente por reducir la permeabilidad del
enjarre inicial del cemento. Por esta razón, también
se usa para evitar la migración de fluidos en el anular,
además, está siendo introducida como fuente
de sílice en los sistemas de cementos térmicos.
Conversión de lodo a cemento
Como se mencionó con anterioridad, uno de los
mayores retos a vencer, que se encuentran en las
operaciones de cementación de tuberías de revestimiento,
es el desplazar con eficiencia el fluido de
control del espacio anular en donde se depositará
la lechada de cemento para que se solidifique. Esto
generalmente no se logra y, por consiguiente, el aislamiento
de las capas del subsuelo no cuentan con
el sello hidráulico requerido. Éste es uno de los objetivos
principales de la cementación primaria: evitar
la migración de fluidos entre las zonas. Por esta
razón, la Ingeniería de Cementación ha hecho investigaciones
dirigidas a convertir el fluido de control
en material cementante.
Procedimientos
Para lograr dicha conversión, se conocen hasta el
momento dos tecnologías: una consiste en agregar
cemento Portland directamente al fluido de control,
conjuntamente con agentes modificadores del pH y
otros materiales que hacen más compatibles ambos
materiales cemento-lodo.
La otra forma es agregando escoria de horno de
fundición y otros productos al lodo de perforación.
En este caso, la escoria del horno de fundición debe
reunir ciertas características como son: el grado de
pureza de este material y el de reactividad de sus cristales.
Esto se logra mediante el control de la velocidad
51

Ingeniería de Cementaciones
de enfriamiento de la escoria al salir del horno, la
cual no debe ser ni muy rápida ni muy lenta, debido
a que ambos extremos dan origen a cristales poco
definidos de silicato tricálcico. Éstos tienen un comportamiento
errático durante el periodo de
hidratación, que impide lograr diseños apropiados
de los parámetros de la lechada. Además, el producto
de la hidratación manifiesta fuerte problema
de contracción de volumen y alto agrietamiento del
producto sólido con nula resistencia compresiva.
Estas tecnologías ya se han logrado depurar aplicando
mayor investigación a los procesos, pero hasta
el momento no tienen una amplia aceptación,
debido a que las resistencias compresivas que se
logran son bajas, inferiores a 2,000 psi e, inclusive,
con el tiempo tienden a disminuir y no a aumentar.
Por otra parte, se presenta el problema de su retardamiento
y que para temperaturas mayores de los
180ºF no se cuenta con retardadores apropiados.
Lechadas almacenables
Con el tiempo, los yacimientos de hidrocarburos se
vuelven más escasos, y se localizan cada vez a mayor
profundidad, con temperaturas y presiones más
altas. Estos factores obligan a mejorar las técnicas
de perforación y cementación.
Las innovaciones se derivan de las investigaciones
llevadas a cabo por las empresas petroleras y compañías
internacionales de servicio. Estas últimas,
dedicadas a la difícil tarea de cementación y
estimulación de pozos petroleros, han dedicado gran
cantidad de recursos a proyectos tendientes a hacer
más eficientes sus tecnologías.
Surgido de las investigaciones encaminadas a resolver
la problemática de las cementaciones, de controlar
con exactitud los principales parámetros de
las lechadas, y con la finalidad de obtener mezclas
homogéneas de calidad, una compañía de servicio
lanzó al mercado un sistema de cemento que se
mezcla con el agua requerida y productos en planta.
Así encontró la formulación idónea según las
condiciones de cada pozo.
Esta lechada, preparada en planta, se transporta en
tanques a la localización en donde permanece almacenada
hasta que es utilizada en la operación de
cementación.
52
La lechada puede permanecer almacenada en forma
de suspensión durante un largo periodo, un año
aproximadamente, sin perder sus propiedades de
diseño. Solamente se requiere agitarla periódicamente,
una o dos veces por semana. Al momento
de su bombeo al pozo es necesario adicionarle un
agente activador.
Ventajas de su empleo
La aplicación de esta tecnología evita problemas importantes
de logística y la acumulación de equipo costoso
en la localización; también acorta la espera de
largos periodos para que el pozo esté en condiciones
de efectuar la cementación. La renta del equipo de
bombeo, monitoreo, almacenamiento neumático y
silos de transferencia tiene un alto costo de espera. Al
mismo tiempo, se evita el envejecimiento del cemento
que se lleva a la localización en zonas de alto grado
de humedad, por estar en contacto con ambientes
húmedos, en tolvas o silos de transferencia que no
tienen la misma hermeticidad que los silos de una planta
dosificadora.
Además no requiere de un sistema de mezclado de
alta energía para su preparación.
Limitaciones
No se debe emplear agua de mar en la preparación
de estas lechadas, aunque sí se puede utilizar para
su dilución al hacer un ajuste final en el momento
de su aplicación
Descripción
La técnica puede definirse como lechadas de cemento
almacenables, que se mantienen en estado
líquido indefinidamente, con alto grado de estabilidad,
de fraguar cuando se requiera, de acuerdo con
el diseño.
Consta de cemento Portland hidráulicamente activo,
un agente de suspensión para minimizar la segregación,
un plastificante para proveer fluidez a largo
plazo, un poderoso agente retardador del fraguado,
todo en seno de agua. Esta mezcla se acondiciona
para mantenerla almacenada hasta cerca de
un año. Cuando se requiera hacer la operación, se
activa la lechada que mantiene las mismas características
de diseño o también puede ser rediseñada.

El ajuste de las lechadas preformuladas y almacenadas
se facilita enormemente mediante el empleo
de aditivos líquidos. Con esto se simplifican
muchos aspectos de las operaciones de
cementación, y se mejora también la calidad de
las mismas en la localización.
Estas lechadas se pueden preparar con cualquier
sistema: mezcladora de volumen fijo, jets y
recirculadores.
A pesar de que la hidratación de la mezcla se pone
en reposo, la condición que guarda deberá ser
monitoreada regularmente. Se ha visto, además, que
una ligera agitación periódica ayuda a mantener las
propiedades del fluido almacenado. Se recomienda
hacerlo dos veces por semana, cuando el tiempo
de almacenamiento es mayor a 7 días.
Existen varios indicadores que sugieren que
la velocidad de hidratación podría haberse
incrementado: un ligero aumento en los valores
de viscosidad plástica y punto de cedencia
ameritan la intervención inmediata del cuerpo técnico
de la compañía.
Valores extremos de temperatura ambiente tendrán
efecto sobre el diseño de la pre-mezcla, así es que
todos estos puntos se deben considerar.
El cambio de fabricante de cemento o de lote pueden
tener efectos graves sobre el tiempo de
espesamiento de una lechada convencional; de
igual forma las diferencias en las fuentes de suministro
de cemento repercutirán sobre los diseños
con esta tecnología. En síntesis, debe tenerse
cuidado en asegurar un correcto muestreo de
los materiales.
Aplicación
Esta tecnología se puede aplicar a cualquier tipo
de operación de cementación. Debido a su
durabilidad en estado líquido, su uso es más favorable
en las operaciones de cementación en localizaciones
lejanas, de difícil acceso, marinas y
lacustres, en donde la logística representa un
alto grado de dificultad. También en pozos
exploratorios en donde se tiene una alta posibilidad
de cambiar la profundidad de asentamiento
de las tuberías de revestimiento.
Ingeniería de Cementaciones
Control computarizado de diseño y operación de
cementaciones .
La aplicación de programas de cómputo en las áreas
de Diseño de Laboratorio y Simuladores para el Estudio
Hidráulico en el Diseño de Gabinete ha marcado
un fuerte avance en la Ingeniería de Cementaciones
debido a que se puede predecir las condiciones de
los principales parámetros de la cementación que se
obtendrán en el pozo durante la operación. Esto permite
adecuar los valores reológicos de los fluidos que
intervienen en el sistema, a fin de no exceder las presiones
de fractura de la formación ni disminuir la presión
de cementación a valores inferiores a la presión
de poro.
En el diseño de laboratorio, el programa de reología
ayuda a efectuar cálculos complicados con ajuste de
rectas para los diferentes modelos reológicos. Permite
hacer con rapidez correcciones a las desviaciones,
evaluar una amplia gama de resultados en el menor
tiempo posible y contar con varias alternativas de diseño
para el estudio hidráulico.
La aplicación de simuladores conjuga la información
obtenida del laboratorio con las condiciones mecánicas
del pozo y con las condiciones reológicas de otros
fluidos tales como el fluido de control, frente lavador
y espaciador en el momento de hacer la simulación.
Esto permite hacer ajustes por corrección de desviaciones
al momento de hacer la operación.Lo más sobresaliente
del simulador es que evita el rompimiento
de la formación durante la cementación gracias a la
representación gráfica que durante toda la operación
compara la presión de cementación en el fondo contra
la presión de fracturamiento de la formación y la
presión de poro. Complementando esta gráfica, normalmente
se cuenta con otras 23 de diferentes
parámetros, cuyo análisis permite asegurar el éxito de
la operación en un amplio porcentaje.Este equipo
monitorea los parámetros de la operación en tiempo
real, los grafica en todo momento y crea un archivo
de respaldo que se almacena en disco duro. Esta información
se puede bajar e imprimir e, inclusive, se
puede reproducir la misma secuencia de eventos a lo
ocurrido durante la operación de tal forma que posteriormente
se puede analizar a detalle cualquier desviación.
Cabe mencionar que la adición de aditivos al cemento
es programada y ejecutada por la computadora. De
53

Ingeniería de Cementaciones
igual forma, la unidad cementadora cuenta con dos
computadoras, una de las cuales recibe la programación
de las características de la densidad, relación agua
cemento, presión máxima en la cabeza, gasto de desplazamiento
mientras que la segunda computadora
monitorea los parámetros en tiempo real al mismo
tiempo que gobierna la calidad del cemento que se
envía al pozo.
En el diseño de gabinete efectuado previo a la operación,
el programa emite una cédula de bombeo
que será seguido por las computadoras operacionales
y el ingeniero a cargo de la operación vigilará
cualquier desviación que ocurra por las condiciones
prevalecientes y hará las adecuaciones pertinentes
en el momento.
De la misma manera, el sistema de mezclado que se
emplea consiste de un mezclador recirculador de alta
energía de mezclado que trabaja en circuito cerrado
con lo que se evita emitir polvos y contaminantes al
medio ambiente; también cuenta con un sistema automático
de control de densidad que
asegura enviar una densidad uniforme en toda la
lechada. Todo esto es manejado por las computadoras.
54
Aseguramiento de colocación de tapones de cemento
con herramientas auxiliares
Sistema de Herramienta con empacador inflable,
tubería de sacrificio y mecanismo de liberación
Descripción
Es una herramienta de cementación que actúa mecánica
e hidráulicamente, auxilia en la colocación
de tapones de cemento y minimiza los efectos de la
inexactitud que puede provocar la colocación normal
del tapón de cemento por circulación.
La herramienta, descrita de su parte inferior hacia arriba,
consta de un difusor diseñado para dirigir el flujo
de fluido en forma axial ascendente contra las caras
del agujero o de la tubería de revestimiento. De esta
forma les imparte mayor dinámica a los fluidos, y hace
más eficiente la limpieza de la zona en donde se colocará
el tapón. También tiene un empacador inflable,
que establece un soporte de fondo que evita la caída
por gravedad de la lechada; una sección de tubería
de sacrificio de aluminio, cuya longitud será de acuerdo
con la magnitud del tapón y un sistema de libera-
ción de la tubería de perforación de todo el ensamble
mencionado. Tanto el sistema de activación del
empacador inflable, como el de liberación de la tubería
de sacrificio son accionados por medio de tapones
y camisas deslizables con tornillos de corte. (Se anexa
el diagrama de la herramienta).
Aplicación
Esta herramienta está diseñada para la colocación
de tapones de cemento por circulación, en agujeros
revestidos o agujeros descubiertos, verticales,
direccionales y horizontales. Su tamaños varía de
61/2 a 25 pulgadas de diámetro, en cualquier tipo
de fluido de control, para una profundidad máxima
de 5,000 m y temperatura circulante máxima de
250°F. Tiene como limitante la presión diferencial de
500 psi, cuando el empacador ha sido inflado.
El mayor beneficio de la herramienta se obtiene al aplicarlo
en agujeros direccionales con inclinaciones severas,
en donde se han encontrado mayores inestabilidades
de la lechada, en agujeros horizontales y en
pozos con fluidos de control de baja densidad.
Figura 13 Herramienta auxiliar para tapones con
empacador inflable.
Operación
1. La herramienta se arma en la sarta de perforación.
Previamente se verifica que los tornillos de

Tamaño de los productos de Línea
Diám. Ext. Diam. de Relación de
en pg agujero pg Expansión
5 ¼ 6 ½ a10 ½ 1.24 a 2
7 ¼ 8 ½ a 12 ½ 1.17 a 1.67
9 ¼ 10 ½ a 15 ½ 1.14 a 1.68
14 ¼ 15 ½ a 25 1.09 a 1.75
Tabla 6.
corte estén completos, y no rotos; los discos de
ruptura deben estar en buen estado.
2. Al bajar la sarta, ésta se llena automáticamente
y además se circula por etapas, de tal forma
que cuando llega a la profundidad de colocación
del tapón, ya se habrá circulado de dos a
tres veces.
3. Al entrar en el intervalo de colocación del tapón,
se circula con lodo a alto gasto, con la finalidad
de limpiar perfectamente esta parte. Se circula a
través de la herramienta difusora de forma axial
sobre las caras de la pared, hasta llegar a la profundidad
de asentamiento del tapón.
4. Con circulación y el primer tapón limpiador
desplazador por llegar al niple de asiento, se recomienda
un gasto, aproximado de 3 bl/min, para
poder observar la ruptura de los tornillos de corte
de la camisa deslizable a 1200 psi, activando el
sistema de inflado del empacador.
5. Con gasto de aproximadamente 1 bl/min. se continúa
represionando hasta 2,000 psi para accionar
el disco de ruptura. Se sella el empacador y
se abren los orificios de circulación para dar inicio
a la operación de cementación. A continuación
del tapón están los frentes lavador y
espaciador, seguidos de la lechada.
6. Detrás de la lechada se suelta el segundo tapón
limpiador de desplazamiento, el cual, al llegar
a su niple de asiento, eleva la presión interna
de la sarta, rompe los tornillos de corte y
entonces actúa la camisa deslizable del sistema
de liberación de la tubería de sacrificio con
Ingeniería de Cementaciones
la sarta de perforación procurando un gasto
minimo de 3 bl/min.
7. Se procede, finalmente, a sacar la tubería de perforación
y a esperar el fraguado.
El conjunto de la herramienta es molible inclusive
el empacador.
La tubería de sacrificio puede ser metálica molible
como el aluminio o no metálica. Los centradores
sólidos molibles también pueden ser de aluminio o
no metálicos como la fibra de vidrio.
Herramienta separadora de membrana
Descripción
Es una herramienta de cementación que actúa mecánicamente.
Auxilia en la colocación de tapones
de cemento balanceados y minimiza la contaminación
del cemento formando una barrera mecánica
por medio de un diafragma al momento de la colocación
del tapón de cemento por circulación.
La herramienta tiene la forma de dos sombrillas o
paraguas que se extienden en dirección opuesta,
con arcos cóncavos hacia arriba y hacia abajo de
su eje geométrico longitudinal. Se afianza sobre
las paredes del pozo o de la tubería de revestimiento
por medio de un conjunto de varillas que
forman la herramienta y conforma un tapón temporal
que aísla el fluido de control del pozo en el
punto de colocación del tapón de cemento. Cuando
la lechada de cemento es colocada en la parte
superior de la herramienta, se evita la contaminación
con fluido de control y se mejora la adherencia
y el desarrollo de la consistencia; al mismo
tiempo, la herramienta sirve de soporte mecánico
del tapón, con baja posibilidad de colgarse y
sin afectarle la diferencia de densidades que existe
entre la lechada y el fluido de control. Además
esta herramienta es molible.
Aplicación
La herramienta está diseñada en tamaños comprendidos
entre 6 y 20 pulgadas de diámetro, para ser
usada en la colocación de tapones de cemento por
circulación, en agujeros revestidos o agujeros descubiertos.
Se usa en cualquier tipo de fluido de con-
55

Ingeniería de Cementaciones
trol, para cualquier profundidad y temperatura. Tiene
como limitante la presión diferencial de 500 psi,
en cualquier sentido.
Operación
La herramienta se corre en el pozo con un soltador
similar al tubo difusor. Tiene un mecanismo de camisa
deslizable, que sirve de alojamiento a la herramienta,
y dos secciones de orificios de circulación.
Cuando se está bajando en el pozo, la circulación
se efectúa a través de la sección superior de orificios.
Al llegar a la profundidad deseada, se establece
circulación y se lanza una bola de neopreno, que
al llegar a la herramienta, la activa levantando presión
de 300 a 500 psi; así desliza la camisa que contiene
la herramienta cerrando los orificios superiores
de circulación y expulsa la herramienta fuera de
la sarta de perforación; abre la sección inferior de
orificios de circulación y queda en forma similar a
los difusores en uso actualmente.
Al ser expulsada de la sarta de perforación se abre
y se fija a las paredes de la formación o de la tubería
de revestimiento por medio de las varillas que integran
su cuerpo. Éste es completamente perforable
y así queda lista para hacer su trabajo.
En este punto, se levanta la sarta dos metros, se procede
a operar la colocación del tapón balanceado de
cemento, de manera similar a los casos donde se
emplea la cápsula o volumen viscoso. Se bombea
parte del frente lavador, seguido de parte del frente
56
Figura 14 Herramienta de diafragma tipo sombrilla.
espaciador, lechada, el resto del volumen del frente
espaciador, el resto del frente lavador y el complemento
del desplazamiento con fluido de control.
Limitaciones
No se recomienda su uso en agujeros con fuertes
irregularidades (agujeros deslavados), pozos que
presenten pérdida de circulación y en donde se espera
tener una presión diferencial mayor de 500 psi
durante la colocación del tapón.
VII. CEMENTACIÓN DE POZOS DIRECCIONALES
Y HORIZONTALES
Introducción
Una de las finalidades de cementar pozos horizontales
es la de evitar la inestabilidad mecánica
y fisicoquímica del pozo, además de aislar zonas
para que no haya comunicación de fluidos.
En pozos horizontales, uno de los problemas que
afectan la cementación es el depósito de los recortes
del lodo de perforación en la parte baja del pozo.
Esto se puede evitar haciendo un buen diseño del
lodo, específicamente en el punto de cedencia. El
depósito de sólidos evita el desplazamiento y frustra
el propósito de la cementación: rodear completa
y homogeneamente la tubería de revestimiento
con una envoltura de cemento y afianzarla a la formación.
Otro aspecto muy importante es centrar la
tubería de revestimiento para mejorar el desplazamiento
del lodo.
Para lograr una buena cementación es muy importante
colocar uniformemente la lechada de cemento
en el espacio anular, y que en el diseño de la
lechada de cemento no hay agua libre y no se asienten
partículas.
Dentro de los pozos horizontales existen las variantes
de pozos de alcance extendido y pozos
multilaterales.
Clasificación de pozos horizontales
Los pozos horizontales son aquéllos en los que en
una parte del pozo está desviada 90° con respecto a
la vertical. La técnica de perforación horizontal puede
ser subdividida en cuatro grupos, dependiendo

Figura 15 Clasificación de pozos horizontales.
del ángulo con el que se ha construido el pozo, que
pueden ser: de radio largo, medio, corto y ultracorto.
Las principales características de este tipo de pozos
se muestran en la figura 15.
Radio largo
En un sistema de radio largo se usa la tecnología
de perforación direccional.
Aquí los incrementos de ángulo
van desde 3° a 8° por
cada 30 m (100 pies) y dependiendo
del alcance, requieren
de este incremento
para ser desarrollados en
dos o tres secciones.
El drene de pozos horizontales
de radio largo puede
ser relativamente grande,
con una máxima longitud de
1,220 m (4,000 pies). La perforación
de pozos altamente
desviados puede ser o no
de "alcance extendido". Éstos
son mostrados en la figura
16. Generalmente estos
Ingeniería de Cementaciones
pozos se empiezan a construir de un punto de partida
con una desviación de 40° a 50°, seguida por
una sección grande de declive para terminar en
una sección horizontal dentro del yacimiento. Con
esta tecnología en la perforación de pozos horizontales
se logran longitudes de drene que exceden
los 610 m (2000 pies), diámetros de 5 ½" a 9
½", la sección vertical no presenta mayor proble-
Figura 16 Perfil de un pozo de alcance extendido.
57

Ingeniería de Cementaciones
ma en los primeros 5 m ( 16 pies), cuando son
atravesadas formaciones problemáticas y en profundidades
verticales mayores a los 3,048 m
(10,000 pies).
Radio medio
Para la perforación de un pozo de radio medio se
emplea el equipo convencional de perforación
modificado y se va desviando a un ritmo de 8° a
20° por cada 30 m (100 pies), aunque ritmos de
incremento del orden de 50° por cada 100 pies
son teóricamente posibles. El largo de la sección
horizontal puede ser de 915 m (3,000 pies) o más.
El diámetro es de 5 ½" a 9 ½" igual que en los
pozos de radio largo.
Radio corto
El método de perforación lateral de radio corto tiene
un ritmo de incremento del ángulo de entre 1.5° a 3 °
por pie. Permite desviar el pozo desde la vertical hasta
la horizontal en menos de 30 m (100 pies). Las penetraciones
laterales arriba de 274 m (900 pies) son comunes.
Se utiliza un equipo muy especializado combinándolo
con herramientas rotatorias con coples y
juntas especiales para lograr articular la tubería. Frecuentemente
son perforados múltiples drenes desde
la misma vertical del pozo con esta técnica.
Radio ultracorto
El método de radio ultracorto utiliza la acción de
inyección a chorro a través de una tobera de alta
presión montada al final de la tubería flexible
orientada. El ritmo de incremento del ángulo es
de 90°/ pie; sin embargo, la longitud y el diámetro
de cada uno de los agujeros está limitada de
30 a 60 m y 5 cm de diámetro. Se pueden perforar
más de 10 agujeros de drenes pequeños en el
mismo plano en ángulos rectos con respecto a la
vertical, que se conocen como "star jet holes".
Procedimientos de terminación
En la actualidad, varios agujeros horizontales son
terminados sin ser cementados. La sección horizontal
generalmente se termina con tubería corta
ranurada, o bien preperforada o, en algunos casos,
con cedazos para el control de la arena. En tales
pozos, la roca de la formación debe ser lo suficientemente
compacta como para impedir el colapso,
58
particularmente cuando se aproxima el agotamiento.
Muy raramente los pozos horizontales pueden
ser terminados en agujero abierto, sin algún método
de revestimiento.
Las tuberías de revestimiento intermedias se encuentran,
por lo general, en la sección altamente
desviada, por lo que deben tener un buen trabajo
de cementación. Esto es necesario para evitar la filtración
de fluidos y para proveer un aislamiento entre
el revestimiento de la parte superior y los intervalos
productores de la parte inferior.
Sin embargo, frecuentemente existen ciertos aspectos
de producción y terminación de pozos horizontales
que determinan en donde se deberá meter una
tubería de revestimiento y en algunos casos en forma
aislada. Algunas de estas situaciones se mencionan
a continuación:
Cuando en un yacimiento se planea un tratamiento
de estimulación en intervalos múltiples.
Cuando hay problemas para controlar la conificación
de gas y agua, las cuales deben ser prevenidas durante
la perforación del agujero. Esto da como resultado
la pérdida del control direccional pues esto
causaría que el agujero se perfore sin rumbo, o simplemente,
perforar el casquete de gas antes de entrar
en la zona de aceite.
Cuando un intervalo de producción requiera de una
cementación de reparación para impedir la producción
de agua indeseada o el avance del gas.
Un ejemplo de un pozo horizontal, cementado y terminado
se muestra en la figura 17.
En el caso de pozos horizontales, las propiedades
más importantes de la lechada de cemento son la
estabilidad y la pérdida de filtrado.
La estabilidad de la lechada de cemento es siempre
importante pero, aún más, en un pozo desviado. Hay
dos propiedades que la determinan: el agua libre y
la sedimentación. El agua libre es importante debido
a que puede migrar a la parte superior del agujero
y crear un canal abierto a través del cual los fluidos
del pozo pueden viajar; la sedimentación puede
causar un cemento poroso de baja resistencia
en la parte superior del pozo. Por consiguiente, deben
llevarse a cabo pruebas de laboratorio para ase-

Figura 17 Perfil de un pozo de alcance extendido.
gurarse que lo anterior no ocurrirá a medida que el
ángulo aumenta. El agua libre debe mantenerse en
cero y puede prevenirse junto con la sedimentación
por medios químicos tales como la adición de agentes
viscosificantes y/o sales metálicas que forman
hidróxidos complejos.
El control de la pérdida de fluido es particularmente
importante en pozos horizontales, debido a que la
lechada de cemento está expuesta a secciones
permeables más largas que en pozos verticales. Los
ritmos bajos de pérdida de fluido son necesarios
para preservar las propiedades reológicas cuidadosamente
diseñadas de la lechada de cemento. El ritmo
de pérdida de fluido siempre debe ser menor a
50 ml/30 min.
Otras propiedades en la lechada de cemento es el
control de la densidad y las concentraciones uniformes
de aditivos, las cuales son particularmente importantes
para asegurar que las propiedades del cemento
sean consistentes en todas las partes del intervalo
cementado. La lechada de cemento deberá
ser mezclada en su totalidad, antes de ser bombeada,
siempre que esto sea posible.
Una vez que la lechada de cemento ha sido diseñada,
los gastos de flujo deberán ser verificados en
un simulador. Esto es importante para poder verifi-
Ingeniería de Cementaciones
car que no se excedan las presiones de poro y de
fractura de la formación.
- Puntos que se deben considerar en la cementación
de pozos horizontales
Basados en investigaciones y en experiencia de campo,
las principales claves para el éxito de una
cementación de un pozo horizontal puede resumirse
como sigue:
Prevenir el asentamiento de los sólidos del fluido
de perforación
Optimar las propiedades de la lechada
Maximizar la limpieza del espacio anular
Centrar la tubería de revestimiento
Circular el lodo
Reciprocar y rotar la tubería de revestimiento
Bombear baches compatibles
Diseñar gastos de desplazamiento para flujo turbulento
(sin llegar al límite de la presión de poro y presión
de fractura)
La experiencia dentro de la industria confirma que
con buenas prácticas de cementación y una atención
rígida a los detalles especiales de planificación
y ejecución de los pozos horizontales, se podrán
cementar con óptimos resultados.
59

Ingeniería de Cementaciones
Pozos de alcance extendido
Este tipo de pozos son producto de las más recientes
innovaciones tecnológicas en la industria petrolera.
Son pozos del tipo horizontal pero con una sección
horizontal mayor, llamados convencionalmente
de alcance extendido (extended reach wells).
Estos pozos tienen un punto de origen y logran
desarrollar desviaciones del orden de 40 a 50°, seguidos
por una sección de ángulo constante y por
último una sección horizontal dentro del yacimiento.
Esta última no necesariamente deberá ser
horizontal.
Con la presente tecnología se han desarrollado pozos
con un alcance de hasta 10,000 metros con una
profundidad vertical de hasta 3,000 metros.
Para la cementación de estos pozos se emplea el
mismo principio de los pozos horizontales, pero con
la característica de que en este caso se tendrán mayores
distancias con respecto a la vertical para ser
cementadas.
Tanto el diseño del programa de revestimiento como
el de cementación deberán tener en cuenta los pesos
y grados de las tuberías para no tener un mayor
impacto en los costos del pozo. Las tuberías deberán
ser diseñadas, fundamentalmente, para permitir
un margen de seguridad para el colapso, debido
al peso de las formaciones suprayacentes, reventones
y el esfuerzo de tensión. Por estas razones, el
cemento colocado alrededor de la tubería de revestimiento
deberá desarrollar una alta resistencia a la
compresión.
Remoción de lodo
Como en la cementación convencional, el desplazamiento
del lodo es absolutamente esencial para
obtener una buena cementación primaria. Los
principios para una remoción normal del lodo son
aplicables en agujeros horizontales; sin embargo,
hay algunos factores adicionales que se deberán
considerar.
Propiedades del lodo
La limpieza del agujero durante la perforación ha
sido, siempre, una de las mayores consideraciones
de la perforación direccional. Esto se debe a la ten-
60
dencia de los recortes que se asientan en la parte
baja del agujero y a la dificultad para removerlos.
En pruebas de laboratorio (Keller et al. 1987) se determinó
el comportamiento del asentamiento de los
sólidos y cómo afectaba al desplazamiento del lodo
durante la cementación. Ellos construyeron un aparato
para simular a escala una sección de la desviación
de un pozo de gas o aceite. El modelo simulaba
una tubería de 5" en un agujero de 6 ½", y podía
ser colocado en una formación permeable o no
permeable, hecha de arenisca o de acero, respectivamente.
El modelo fue operado a tres inclinaciones
0, 60 y 85°.
Dos formulaciones de lodo base agua y una composición
de cemento fueron usadas. No se emplearon
fluidos espaciadores. El procedimiento de
prueba fue diseñado para simular un trabajo actual
de cementación. La circulación del lodo y su
acondicionamiento fueron desarrollados, y se
bombeó suficiente lechada de cemento a través
del modelo para simular el tiempo de contacto
entre la tubería y la formación que experimenta
un trabajo de cementación. El cemento fraguó, el
aparato fue desensamblado, y se cortó en segmentos.
Las eficiencias de desplazamiento fueron
determinadas con base en la revisión de todos los
segmentos con canales del lodo. Del análisis de
los resultados se observó que para un gasto dado,
la capacidad de un lodo para prevenir el asentamiento
de sólidos está relacionado a su punto de
cedencia y al esfuerzo de Gel. Adicionalmente,
Keller et al.(1987) encontró que la severidad del
asentamiento de sólidos fue significativamente
mayor a 85° con respecto a 60°.
Crook et al.(1987) investigó sobre la influencia del
punto de cedencia, empleando el mismo modelo
del pozo descrito anteriormente. Las pruebas de desplazamiento
del lodo fueron similares a las desarrolladas
por Keller, a 60 y 85° de desviación. Las propiedades
del lodo y de la lechada de cemento fueron
monitoreadas, y la eficiencia del desplazamiento
fue determinada después de desmantelar el modelo,
una vez que el cemento se colocó. Las conclusiones
principales fueron:
1. Habrá un valor crítico en el umbral, debajo del
cual aparecerá un canal continuo de sólidos.
2. El valor del punto de cedencia requerído para pre-

venir la formación de un canal aumenta con un incremento
en el ángulo de desviación.
Un punto de cedencia mínimo de 20 lbf/100 ft 2
para
una desviación de 60°, y 28 lbf/100 ft 2
para 85°, se
recomendó para prevenir el asentamiento a partir
del lodo.
Las pruebas de laboratorio y la experiencia en la
industria indican también que el flujo turbulento es
esencial para la remoción de recortes en un agujero
horizontal. Para inducir flujo turbulento, varios operadores
perforan con un lodo de viscosidad aparente
baja, mientras se mantiene un gasto de circulación
por arriba de 500 gal/min, y una relación del punto
de cedencia/viscosidad plástica, arriba de 1.
Aparte de mantener el agujero limpio, el lodo también
debe evitar dañar el yacimiento, evitar la incompatibilidad
con los fluidos del yacimiento, asegurar
la estabilidad de la perforación en formaciones
no consolidadas, y reducir el torque y arrastre
de la sarta de perforación y tubería de revestimiento.
Para satisfacer estas condiciones, con frecuencia
se prefieren los lodos a base de aceite.
Circulación del lodo
La circulación del lodo antes de la cementación es
tan importante en pozos horizontales como en pozos
convencionales. La circulación apropiada con
el gasto más alto permisible de la bomba es necesaria
para romper la fuerza de gel del lodo y facilitar
su remoción por el desplazamiento de fluidos. Así
como en pozos convencionales, la circulación debería
ser al menos de dos veces el volumen del agujero,
y deberá ser continua hasta que un 95% del
lodo circulable esté en movimiento. Un operador
"marca" el lodo frecuentemente para determinar
cuándo está fluyendo el volumen máximo de lodo.
Se deberá mantener flujo turbulento sin rebasar la
presión de fractura. Esto puede verificarse mediante
el uso de simuladores como el CementaW (IMP).
El empleo del sistema de perforación top-drive (TDS,
por sus siglas en inglés) es prácticamente obligatorio
para proporcionar una adecuada limpieza del agujero
en pozos altamente desviados y horizontales.
El TDS proporciona varias ventajas con respecto a
la perforación rotatoria convencional:
· La capacidad para intercambiar y rotar la tubería
Ingeniería de Cementaciones
de perforación durante la circulación, con el fin
de mejorar la limpieza del agujero durante su
acondicionamiento antes de sacarla.
· La capacidad, al hacer conexiones, para repasar
en cada parada de tubería con el top-drive, al menos
una vez en agujero calibrado y tres veces en
zonas deslavadas
· La capacidad para hacer frecuentes viajes de limpieza
a partir de la zapata de la tubería de revestimiento
con circulación por lo menos durante las
10 primeras paradas de tubería.
Movimiento de la tubería
El movimiento de las tuberías corridas a la superficie
o tubería corta es importante para ayudar a
romper el esfuerzo de gel del lodo, y para permitir
un buen desplazamiento de fluidos. Es recomendable
aplicar tanto el movimiento rotacional
como reciprocante. En realidad se prefiere la combinación
de ambos. Sin embargo, es recomendable
la rotación en agujeros calibrados ya que las
fuerzas rotacionales provocarán un barrido completo
alrededor del espacio anular. El movimiento
reciprocante es una alternativa aceptable, y deberá
ser empleada en agujeros deslavados. La rotación
debe ser de 10 a 20 rpm, y el reciprocante
de 10 a 20 ft, con uno a dos movimientos cada
uno o dos minutos. El movimiento debe comenzar
al momento de iniciar la circulación del lodo y
terminar hasta que el último tapón es desplazado.
La combinación de ambos movimientos se ha
utilizado para pozos horizontales, y puede ser empleado
para sartas hasta la superficie y tuberías
cortas. Se ha observado que el movimiento de tubería
es mucho más fácil con lodo a base de aceite
que con el de base de agua, debido a que la
fricción en las paredes es de cerca de la mitad.
Centralización
La centralización es esencial para proporcionar un
área uniforme que será la ruta abierta de flujo hacia
el espacio anular. Si la tubería no está centrada, impedirá
el movimiento del lodo en la parte baja del
agujero. Debido a las diferencias en el patrón de
flujo, no hay un régimen de flujo o ritmo de flujo
práctico que pueda remover el lodo entrampado.
La experiencia de campo indica que un 67% de cen-
61

Ingeniería de Cementaciones
trado es necesario para lograr la mejor oportunidad
de remover el lodo de la parte estrecha del anular.
Esto fue confirmado por Wilson y Sabins (1988) quienes
en un estudio de laboratorio observaron que, a
pesar de un control estricto sobre el lodo, existía
contaminación del lodo y una pobre eficiencia de
desplazamiento cuando el centrado API de una tubería
era menor del 60%, el espaciador y las características
de la lechada de cemento.
La dificultad para mantener el flujo turbulento hacía
una tubería excéntrica está mostrado gráficamente
en la figura 18. El promedio del número de Reynolds
crítico se incrementa 2.5 veces cuando el centrado
se reduce del 67 al 40%.
El centrado de la tubería de revestimiento es complicado
cuando el ángulo de desviación es alto, debido
al incremento de la carga sobre los centradores.
Para mantener el óptimo centrado, una regla de
"dedo" es mantener el espaciamiento entre centradores
por abajo de 20 ft (6.1 m). Los centradores de
barra sólidos son los recomendados cuando se cementa
en agujeros calibrados.
Los centradores soldados tipo "fleje" pueden ser empleados
en secciones deslavadas. Los centradores
deberán incluir un cojinete que permita el movimiento
rotacional y reciprocante de la tubería sin que se
muevan los centradores. El número requerido y el
posicionamiento de los centradores pueden ser de-
62
terminados con precisión mediante simuladores de
cómputo.
Efecto de cuña
Figura 18 Variación relativa del promedio crítico del Número de Reynolds como
una función de la excentricidad.
Cuando hay bajos gastos de flujo (flujo laminar),
existe la posibilidad de que el cemento más pesado
pueda actuar como cuña y como canal debajo del
lodo. Sin embargo, este efecto se puede compensar
por la diferencia de
velocidades entre la parte
superior e inferior del
espacio anular durante el
desplazamiento, debido
a la excentricidad de la
tubería o a la aparente excentricidad
por el asentamiento
de sólidos del
lodo de perforación. Más
aún, no han aparecido
publicados estudios teóricos
o experimentales
concernientes a los efectos
de la diferencial de
densidades y el aislamiento
de la TR; por lo
que las recomendacio-
Fluidos espaciadores y lavadores
nes en estos aspectos están
basadas en la experiencia
de campo.
Los fluidos espaciadores y lavadores químicos deberán
preceder siempre a la lechada de cemento.
Idealmente, todos los fluidos deberán desplazarse
en flujo turbulento, incluyendo el lodo. Sin embargo,
si el cemento no puede ser desplazado en flujo
turbulento entonces, al menos, se debe preceder
por el flujo turbulento de un fluido espaciador o
lavador. La lechada de cemento puede, entonces,
desplazar fácilmente un fluido más delgado, que tiene
una baja resistencia al flujo. Para determinadas
condiciones de cementación, la figura 19 indica el
gasto para alcanzar el flujo turbulento del lodo en el
espacio anular, para diferentes tamaños de tubería
de revestimiento en un agujero de 8 ½", y su correspondiente
margen de seguridad. Esta figura
muestra claramente que, incluso con el gasto más
alto, se necesita alcanzar flujo turbulento en la TR
de 5 ½", un margen de seguridad de 300 psi, per-

Figura 19 Gasto para alcanzar el flujo turbulento.
manece al final del desplazamiento, mientras que
para una TR de 7", la presión de fractura de la formación
ha sido sobrepasada por 200 psi.
Propiedades de la lechada de cemento
Varias propiedades de la lechada de cemento se consideran
necesarias para una cementación exitosa.
Algunas de estas propiedades son más críticas en
la cementación de pozos horizontales que en pozos
menos desviados. Dos de las más importantes
propiedades son la estabilidad de la lechada y
el filtrado.
Estabilidad de la lechada
La estabilidad del cemento es siempre importante,
pero aún más cuando se trata de pozos desviados.
Existen dos propiedades que determinan
la estabilidad de la lechada: el agua libre y la sedimentación.
El agua libre es importante debido a
que puede migrar hacia la parte alta del agujero y
crear un canal abierto a través del cual los fluidos
del pozo pueden fluir. La sedimentación puede
provocar una baja resistencia, una porosidad alta
del cemento en la parte superior del pozo. La pérdida
de aislamiento entre zonas puede ocurrir y
causar una migración de fluido y una reducción
en el control eficiente del yacimiento. Aunque la
propiedad del agua libre y la sedimentación pueden
ocurrir juntos no están necesariamente relacionadas.
Una propiedad puede presentarse sin
Ingeniería de Cementaciones
la presencia de la otra; por
lo tanto, las pruebas que
se hagan deberán considerar
que sean independientes.
El agua libre debe mantenerse
en cero. En el laboratorio,
el agua libre y la
sedimentación deben medirse
contemplando el
máximo ángulo de desviación.
Aunque un método
de prueba estándar de la
API no existe actualmente
para pozos horizontales, la
mayoría de las compañías
operadoras y de servicio
han desarrollado procedimientos internos para
pruebas de evaluación del agua libre. El agua libre
y la sedimentación pueden ser prevenidos por
medios químicos, tales como la adición de agentes
viscosificantes y/o sales metálicas, las cuales
forman hidróxidos complejos.
Pérdida de fluido
El control de pérdida de fluido es particularmente
importante en pozos horizontales, debido a la exposición
de la lechada a grandes secciones
permeables que son más críticas que en pozos
verticales. Se requieren bajos ritmos de pérdida
de fluidos para preservar las propiedades
reológicas diseñadas para la lechada. Los ritmos
de pérdida deben ser siempre menores a 50 ml/
30 min. Un método para lograrlo, sin afectar
adversamente el control del agua libre y la viscosidad,
es mediante el uso de un sistema propiamente
diseñado de cemento látex-modificado.
Otras propiedades de la lechada
El control de la densidad de la lechada y una concentración
uniforme de los aditivos son particularmente
importantes para asegurar que las propiedades
del cemento sean consistentes a través del intervalo
que se va a cementar. Se deberá tener un
control estricto de la mezcla de la lechada. Si se requiere
el control de sistemas de cemento de baja
densidad, por problemas de pérdida de circulación,
los cementos a base de microesferas podrían ser
63

Ingeniería de Cementaciones
mejores que los sistemas convencionales de cementos
ligeros, sobre todo para obtener una mayor resistencia
a la compresión.
Una vez que la lechada de cemento ha sido diseñada,
los gastos y presiones de flujo deben ser revisados
en un simulador (tipo "tubo en U"), como Cementa
W (IMP). Esto es importante para verificar que
las presiones de poro y de fractura de las formaciones
no sean rebasadas durante la operación.
Resumen
Guía para la cementación de pozos horizontales.
Basados en la experiencia de campo e investigaciones
de laboratorio, las principales consideraciones
para una adecuada cementación de pozos horizontales
puede resumirse en los siguientes puntos:
· Prevenir el asentamiento de sólidos del lodo
· Optimar las propiedades de la lechada de cemento
· Optimar el claro entre la tubería y las paredes del
pozo
· Centrar la tubería
· Circular el lodo, al menos, en un volumen del
agujero
· Mover la tubería tanto en rotación como
reciprocante
· Mezclar con recirculador y control automático de
densidad
· Diseñar los gastos de desplazamiento para flujo
turbulento o velocidad anular mínima de 80 m/
minuto (dentro de los límites de la presión de poro
y fractura)
La experiencia dentro de la industria confirma que
con buenas prácticas de cementación y un control
estricto de los detalles especiales de diseño y ejecución,
los pozos horizontales pueden ser
cementados con buenos resultados.
VIII. TAPONES DE CEMENTO
Descripción
Es la técnica balanceada de colocación de un volumen
relativamente pequeño de cemento a través
de una tubería de perforación, de producción, o con
auxilio de herramientas especiales, en una zona determinada,
en agujero descubierto o tubería de revestimiento.
Su finalidad es proveer un sello contra
64
el flujo vertical de los fluidos o proporcionar una
plataforma o soporte para el desvío de la trayectoria
del pozo.
Objetivos
Los tapones colocados dentro de agujeros entubados
se utilizan para:
• Abandonar intervalos depresionados
• Proteger temporalmente el pozo
• Establecer un sello y abandonar el pozo
• Proveer un punto de desvío en ventanas.
Los tapones en agujero descubierto se colocan para:
• Abandonar la parte inferior del pozo
• Aislar una zona para prueba de formaciones
• Abandonar capas de formación indeseables
• Sellar zonas de pérdida de circulación
• Iniciar perforación direccional (ej. desviación por
pescado).
• Cómo obtener información del pozo que se va a
intervenir.
Los datos necesarios para el diseño de un tapón por
circulación son los siguientes:
• Geometría del agujero abierto
• Diámetro de la barrena
• Registro de calibración del agujero
• Porcentaje de exceso considerado
• Profundidad
• Datos del agujero
• Presión de poro
• Presión de fractura
• Litología
• Zonas de flujo o pérdidas
• Temperatura de fondo estática
• Temperatura de fondo circulante
• Zonas problema
• Pérdida de circulación
• Deslavadas
• Flujo de agua
• Alta presión de gas
• Datos de la tubería de revestimiento
• Diámetro
• Peso
• Profundidad
• Tubería anterior
• Datos de desviación

• Profundidad vertical real
• Profundidad medida
• Puntos de desvío
• Orientación
• Fluidos
• Tipo de lodo
• Densidad
• Reología
Tipos de tapón
Tapón de desvío
3XQWR GH
GHVYtR
7DSyQ GH
FHPHQWR
$JXMHUR
QXHYR
Figura 20 Tapón de desvío.
Durante las operaciones de perforación direccional
puede ser difícil alcanzar el ángulo y dirección correctos
cuando se perfora a través de una formación suave.
Es común colocar un tapón de desvío en la zona
para alcanzar el objetivo y curso deseado. (Figura 20).
Además, cuando una operación de pesca no se puede
llevar a cabo por motivos económicos, la única
solución disponible para alcanzar el objetivo del pozo
es el desvío por arriba del pez.
El éxito de un buen tapón de desvío es su alto esfuerzo
compresivo. Las lechadas de agua reducida con
dispersantes alcanzan densidades de hasta 2.16 g/cm3
y proveen los mejores resultados. Son cementos muy
duros, densos, de baja permeabilidad. Esta lechada
desarrolla altos esfuerzos compresivos que se alcan-
Ingeniería de Cementaciones
zan en periodos cortos por lo que se puede reducir el
tiempo de espera de fraguado de cemento. La pérdida
de filtrado es reducida y tienen mejor resistencia a
la contaminación con los fluidos del pozo.
Hay criterios técnicos que aseguran tener mejor esfuerzo
compresivo a través del uso de la arena sílica.
Está comprobado que la arena no ayuda a mejorar el
esfuerzo compresivo. Si por costumbre se insiste en
agregar arena, ésta debe ser limitada a 4.5 kg/saco.
Cuando se colocan varios tapones antes de obtener
alguno lo suficientemente fuerte para desviar, la falla
se debe, entonces, a la inestabilidad de una lechada
de alta densidad colocada sobre un lodo de baja densidad.
La incidencia de fallas de tapones se puede reducir
utilizando los métodos correctos de colocación.
En tapones de desvío, después de varios intentos de
pesca, es común que el agujero se haya lavado y haya
creado una caverna en donde los registros geofísicos
no puedan tocar las paredes de esa caverna; por lo
tanto, será difícil estimar correctamente el volumen
de cemento requerido para balancear el tapón. El éxito
del tapón, en estos casos, se debe más a la experiencia
que a la técnica. La profundidad de colocación
también es importante. La cima del tapón o de inicio
de desviación debe colocarse frente a una formación
fácilmente perforable, en donde la barrena pueda ser
orientada en una nueva dirección sin caer en el agujero
orginal. Una consideración muy importante en la
colocación de tapones de desvío, por cambio de rumbo
o pescado, es que el tapón debe tener la longitud
necesaria para asegurar que la barrena este lejos del
agujero original en el momento que sobrepase la longitud
del tapón.
TAPON ´ DE
CEMENTO
TAPON ´ DE
CEMENTO
TAPON ´ DE
CEMENTO
Figura 21 Tapón de abandono.
TAPON ´
DE
CEMENTO
65

Ingeniería de Cementaciones
Abandono
Cuando se requiere abandonar un pozo y prevenir
la comunicación entre zonas y la migración de
fluidos que pueden contaminar los mantos
acuíferos, se colocan varios tapones de cemento
a diferentes profundidades. Los pozos productores
depresionados también se abandonan con tapones
de cemento, (figura 21). En muchos países,
como México entre otros, el gobierno regula
el abandono de los pozos petroleros con procedimientos
específicos.
Los tapones de abandono de pozos se colocan generalmente
frente a zonas potenciales de alta presión.
Se pone un tapón en la zapata de la tubería de
revestimiento anterior (algunas veces con algún tapón
puente mecánico) y se colocan todos los necesarios
hasta la superficie.
Si se planea abandonar intervalos grandes de agujero
descubierto, entonces se requiere la colocación
de varios tapones de cemento dentro del agujero.
Se debe utilizar harina sílica cuando la temperatura
estática de fondo exceda de los 100°C para prevenir
la regresión de la resistencia del cemento (incremento
en la permeabilidad y pérdida de esfuerzo compresivo).
Los aditivos de cemento deben ser mínimos,
las lechadas extendidas tienen relativamente
baja viscosidad y bajo esfuerzo compresivo son usadas
pocas veces como tapón de abandono.
66
Figura 22 Tapón para pérdida de circulación.
Pérdida de circulación
La pérdida de fluido de perforación puede ser detenida
si se coloca correctamente un tapón de cemento
frente a la zona de pérdida. Aunque la lechada se
puede perder, también puede endurecer y consolidar
la formación, (figura 22). Un tapón de cemento
también se puede colocar encima de una zona para
prevenir su fractura debido a presiones hidrostáticas
que pueden desarrollarse durante la cementación
de una tubería de revestimiento.
Las lechadas de cemento puro son efectivas para
solucionar pérdidas menores y brindan esfuerzos
compresivos muy altos. Para cementos más ligeros
con mejores propiedades mecánicas se utilizan cementos
espumados o microesferas. Éstos tienen la
ventaja natural de la tixotropía por lo que es menos
probable que se pierdan.
Las lechadas tixotrópicas son ampliamente utilizadas.
Su habilidad para desarrollar geles, conforme
el movimiento disminuye, es ventajosa pues ayuda
a prevenir pérdidas a la formación y libera de presiones
hidrostáticas a las zonas débiles.
La adición de materiales para pérdida por circulación
también ayuda en el éxito de los trabajos. Los
materiales granulares son más efectivos para fracturas
más grandes; los fibrosos o en escamas son
mejores para pérdidas en formaciones porosas o
de alta permeabilidad.
Para ayudar a la colocación del cemento en el agujero
también se utilizan los sistemas duales, con
cemento y sistemas para pérdida de circulación.
Es muy importante utilizar una temperatura de fondo
circulante real. Las pérdidas enfriarán el agujero
por lo que la temperatura de fondo circulante puede
ser mucho menor que la utilizada por los
gradientes térmicos.
Tapones para prueba de formación
Cuando se programa una prueba de formación, y bajo
el intervalo por probar existe una formación suave o
débil, o que pueda aportar a la prueba fluidos indeseables,
se colocan tapones de cemento para aislar la
formación por probar, siempre y cuando sea impráctico
o imposible colocar un ancla de pared (figura 23). Esto
permite evitar el fracturamiento de la zona débil.

Diseño de la lechada de cemento
El diseño de la lechada de cemento para los tapones por
circulación, y sus propiedades, dependen de la aplicación
del tapón así como de la densidad requerida. Generalmente
se utilizan volúmenes pequeños de lechada y
se deben mezclar en volumen siempre que sea posible.
Es muy importante considerar que el diseño de la lechada
reviste más del 50% del éxito del tapón.
Reología
Para tapones de control de pérdida de circulación se requieren
lechadas viscosas con fuerte gelificación para restringir
el flujo a fracturas o poros. Las lechadas tixotrópicas
o de baja densidad y los materiales para pérdida de circulación
son muy utilizados para tapones de desvío. Se requiere
que la lechada sea de alta densidad, pero con la
fluidez necesaria para que el cemento salga de la sarta de
perforación al extraer la tubería.
Filtrado
TAPÓN DE
CEMENTO
TUBERÍA
PARA
PRUEBA
ZONA A
PROBAR
ZONA
DÉBIL
Figura 23 Tapones para probar intervalos.
La pérdida de agua de la lechada durante su colocación
Ingeniería de Cementaciones
modifica sus condiciones de diseño originales. Esto trae
como consecuencia el fracaso del trabajo al no alcanzar
el objetivo planeado. Se puede requerir, entonces. el control
de filtrado para mantener una buena calidad de la
lechada cuando se hacen movimientos con la tubería. Si
una lechada se somete a periodos de condición estática
mientras está siendo colocada, se desarrollan esfuerzos
de gelificación que pueden conducir al atrapamiento de
la tubería. Es muy importante, por lo tanto, mantener el
valor de filtrado de diseño durante el trabajo.
Tiempo de espesamiento
Los tiempos de espesamiento deben diseñarse de
acuerdo con las condiciones del pozo, los procedimientos
de colocación y un factor de seguridad razonable.
Para pozos profundos de alta temperatura, el
tiempo de espesamiento debe ser considerablemente
mayor. Como una medida más de seguridad, en
México los tiempos de espesamiento para pozos, con
temperaturas menores de 140° C, se calculan considerando
el tiempo de la colocación más una hora adicional
y la prueba se realiza en el laboratorio con temperatura
circulante. Para pozos arriba de esta temperatura,
hasta 175 °C, se toma el mismo criterio respecto
al tiempo; solamente que las pruebas de laboratorio
se consideran a una temperatura intermedia entre
la circulante y la estática con excelentes resultados.
En todos los casos, es muy importante la selección de
los retardadores adecuados. En la minimización de
gelificación de la lechada, y con la finalidad de evitar
costos innecesarios, se consideran tiempos de espera
de fraguado de acuerdo con el objetivo del tapón,
que no serán mayores a 24:00 horas.
Resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión para tapones de desvío
es primordial. Se requiere el desarrollo de alto esfuerzo
compresivo en cortos periodos de tiempo. Las
mejores lechadas para esta aplicación son las de agua
reducida y alta densidad (por arriba de 2.16 g/cm 3
); se
pueden obtener esfuerzos compresivos de hasta 8,500
psi, en contraste con las 5,000 psi de una lechada de
1.95 g/cm 3
. La adición de arena o agentes densificantes
no mejora el esfuerzo compresivo de una lechada con
bajo contenido de agua; además de dispersantes y
retardadores se requieren muy pocos aditivos. Para
tapones de abandono colocados a profundidades con
temperaturas mayores de 100°C es necesario agregar
harina o arena sílica, dependiendo de la densidad requerida,
para evitar la regresión de la resistencia
compresiva del cemento. Sin que esto implique que
67

Ingeniería de Cementaciones
agregando harina sílica o arena sílica aumente el esfuerzo
compresivo del cemento, lo cual no debe confundirnos
.
Técnicas de colocación
Tapón balanceado
El método más común de colocación de un tapón
es la Técnica de Tapón Balanceado. Este método
consiste en colocar un tapón sin escurrimientos de
fluidos por dentro y por detrás de la tubería de
perforación. El proceso se desarrolla de la siguiente
manera:
Se introduce tubería de perforación y/o producción
con difusor de flujo en el agujero a la profundidad
deseada. En algunos casos se utilizan tuberías de
aluminio o fibra de vidrio y se dejan dentro del cemento
formando parte del tapón. Cuando se termina
el desplazamiento del cemento, se desconecta
la tubería de aluminio dejándola como parte integral
del tapón de cemento, y se levanta la tubería
de trabajo.
68
Fluido de
desplazamiento
Espaciador
Lechada de
cemento
Balanceo
Figura 24 Balanceo de tapón.
Por delante y detrás de la lechada se debe bombear
un volumen apropiado de espaciador (agua,
diesel, lavador químico y espaciador densificado),
con el propósito de evitar la contaminación de la
lechada de cemento con el lodo y balancear el
tapón (Figura 24).
Los volúmenes de lavador y espaciador son tales
que sus alturas en el anular y dentro de la tubería
son las mismas. Se completa el desplazamiento con
lodo de control hasta la profundidad de la cima calculada
del tapón. Es práctica común parar el bombeo
de 1 o 2 barriles antes de completar el volumen
total de desplazamiento. Esto se hace con el propósito
de dejar el nivel del cemento dentro de la tubería
un poco arriba del nivel del cemento en el anular,
debido a que aumenta la posibilidad de que el
cemento que cae de la tubería lo haga a la misma
velocidad en ambos lados y propicie así que se balancee
el tapón. Además esto ayuda a evitar que el
cemento permanezca dentro de la tubería al momento
de la extracción de ésta y se contamine con
el fluido de control.
Una vez que el tapón ha sido balanceado, se levanta
la tubería a una velocidad lenta, entre 3 y 5 min por
lingada (tres tubos acoplados ) a cierta altura por encima
de la cima del tapón y se circula en inverso desalojando
el sobrante de la lechada, si esto fue programado
de esta manera. Si no fuera así, entonces se
levanta lentamente a la velocidad antes indicada, hasta
alejarse lo necesario de la cima del frente lavador y
se cierra el pozo el tiempo estimado para desarrollar
su esfuerzo compresivo; al término de éste, se procede
a sacar toda la tubería utilizada y se introduce la
barrena seleccionada para afinar el tapón. De esta manera
se evita el movimiento de fluidos que pudieran
producir la contaminación del cemento con el fluido
de control del pozo.
Estabilidad en la interface
Las causas principales relacionadas con las fallas
de los tapones, durante la colocación de la lechada,
son el comportamiento inestable del flujo debido a
la diferencia de densidad de los fluidos que comparten
la interface de cemento y lodo, y la práctica
de utilizar tubería franca para colocar el cemento.
Debido a las fuerzas gravitatorias adversas, los
fluidos se moverán en la interface ya sea contaminando
la lechada o provocando que caiga. Esto

se agrava cuando la tubería no está bien centrada,
porque el efecto U no puede ser controlado y
usualmente el sistema se perturba durante la operación
(por ejemplo: al levantar la tubería o bombear
muy rápido, la presencia de gas, etc). Por
eso, aun antes de que el cemento esté colocado,
puede estar canalizado (Figura 25).
Esta inestabilidad puede ser mejorada reduciendo
la diferencia de densidad entre el lodo y el cemento,
perturbando el sistema lo menos posible y/o utilizando
un frente viscoso de lodo debajo del tapón,
que servirá de apoyo y evitará la interdigitación entre
lodo y cemento de la parte inferior del tapón;
también se debe instalar un difusor de flujo axial en
el extremo inferior de la tubería de trabajo.
Mejoras en la colocación
Lodo
1.08 gr/cc
Espaciador
Lechada
2.10 gr/cc
Bache
viscoso
Lodo
1.08 gr/cc
Figura 25. Inestabilidad de interface.
Se pueden utilizar dos métodos para ayudar a crear
una interface cemento/lodo más estable durante la
colocación del tapón.
Ingeniería de Cementaciones
El primero considera tubería franca colocando un
frente viscoso con la misma densidad del lodo para
crear un soporte debajo de la lechada. De cualquier
manera, para que los sistemas sean estables, es necesario
bombearlos (frente viscoso y cemento) lo
más lentamente posible mientras que la tubería debe
ser rotada para ser levantada, también despacio, al
final del desplazamiento.
El segundo método utiliza un difusor de flujo que se
coloca en la punta de la tubería que hace un cambio
de flujo vertical a lateral y hacia arriba, (Figura 26).
Los agujeros a los lados de la herramienta deben
tener, por lo menos, la misma área de flujo que el
área interna de la tubería. Se han visto mejoras al
incrementar la distancia entre los agujeros laterales
con la salida inferior de la tubería tapada. Estos dos
métodos, utilizados en conjunto con las prácticas
definidas para cada aplicación del tapón, incrementan
su probabilidad de éxito. Como sea, al igual que
con todos los trabajos de cementación, una buena
colocación es básica para obtener una cementación
exitosa.
Consideraciones de diseño
Diseño I: Factores de éxito del tapón
Los factores básicos para el éxito de un tapón son
los mismos que para lograr una cementación primaria
óptima. Las posibilidades de éxito del tapón
mejoran con el uso de buenas técnicas de desplazamiento,
así como de la selección de la lechada
A
Figura 26 Difusor.
69

Ingeniería de Cementaciones
correcta; la planeación y obtención de datos correctos
del pozo son esenciales.
El diseño del trabajo depende del objetivo. La colocación
de un tapón para pérdida de circulación será
muy diferente que la colocación del tapón para una
zona depresionada o para la desviación de un pozo,
así como el diseño para el abandono de una zona
en donde tenga aportación de cualquier hidrocarburo
o la litología en donde se esté colocando.
Diseño II: Profundidad y longitud del tapón
• La posición de un tapón de cemento es de primordial
importancia. Los registros de calibración
del agujero sirven para determinar en donde colocar
el tapón y cuánto cemento utilizar. Los registros
de perforación y registros de velocidad
de perforación deben ser consultados para determinar
en dónde colocar el tapón en el agujero
descubierto.
• La aplicación del tapón dependerá del tipo de formación
frente a la cual se colocará, a menos que
se desee desviar el pozo, lo mejor es colocar los
tapones en formaciones consolidadas. Las lutitas
deben evitarse pues usualmente están deslavadas
y fuera de calibre. Para tapones de desvío, el cemento
no debe ser colocado en formaciones excesivamente
duras. Las formaciones altamente
permeables o donde existan pérdidas deben ser
evitadas, pues puede suceder que las propiedades
de la lechada cambien por el filtrado, o que
el volumen de lechada no sea suficiente, debido
a la pérdida.
• Si es posible, se deben seleccionar agujeros con
mínima alteración en su calibre. Si los volúmenes
de cemento son calculados con mayor exactitud,
el desplazamiento será mejorado y el balanceo
más fácil.
• El volumen de cemento depende del objetivo del
tapón. Las longitudes y profundidades de los tapones
de abandono son usualmente dictadas por
regulaciones gubernamentales y varían dependiendo
de las zonas, y de las presiones, entre otros
factores, durante la perforación del pozo. Los tapones
para desvío deben ser lo suficientemente
largos para permitir la desviación gradual de la
barrena en el agujero.
La longitud mínima recomendada es entre 100-150
70
m. Ésta debe ser suficiente, tomando en cuenta que
la parte superior del tapón podría contaminarse. Un
registro de calibración del agujero es útil para el
cálculo de la cantidad de cemento requerida y para
ubicar una sección del agujero en calibre para que
éste sea colocado. Si el tapón se va a colocar en un
agujero fuera de calibre o una sección deslavada,
entonces se debe utilizar un porcentaje de exceso
que podría ser del doble o mayor que el del volumen
normal considerado. Esto más bien se basa en
la experiencia en tapones similares usados con éxito,
de acuerdo con estadísticas.
Diseño III: Desplazamiento y colocación
• El desplazamiento se puede mejorar con lodos
fluidos de bajo valor de filtrado. El agujero debe
ser circulado, por lo menos, con el equivalente a
un volumen del pozo y antes de colocar el tapón
para alcanzar las condiciones reológicas necesarias
para el cemento que se va a manejar. Preferentemente,
el cemento debe tener mayor densidad
y propiedades reológicas que los baches
separadores, y más que el lodo. Queda excluido
de este orden el frente lavador, pues la mayoría
de éstos, por ser newtonianos, tienen una densidad
que fluctúa entre 1.00 gr/cm 3
o menor. El pozo
debe estar estáble para evitar la contaminación
del cemento. Algunas características recomendables
para el lodo son: Viscosidad Funnel = 45-80
seg, PV= 12-20 cp, Ty = 1-5 lb/100ft 2
y la pérdida
de filtrado tan baja como se pueda. Estos valores
pueden ser difíciles de conseguir en la práctica.
• La contaminación de las lechadas de cemento es
la principal causa de falla de los tapones. Puede
aumentar el tiempo de fraguado y reducir el esfuerzo
compresivo; el 10% de la contaminación
por lodo puede reducir el esfuerzo compresivo
hasta en un 50%.
• Se requiere el uso de lavadores y espaciadores
para evitar problemas de compatibilidad. Los
espaciadores deben ser utilizados cuando el control
del pozo sea un problema, la densidad del
espaciador debe ser 0.12 - 0.24 g/cm 3
mayor que
la del lodo para ganar el efecto de flotación para
mejor desplazamiento del lodo. Los lavadores
químicos deben utilizarse en lugar de agua especialmente
cuando se utiliza lodo a base de aceite.
Los lavadores usualmente fluyen en flujo turbulento,
el desplazamiento en flujo turbulento es el

más recomendado. Se recomienda una altura anular
de 150-250 m para lavadores y espaciadores.
• La centralización de la tubería mejora la remoción
del lodo. (Este aspecto es normalmente olvidado
aun cuando la tubería sea levantada después
de la colocación del tapón). Si la tubería no
está centralizada correctamente, puede ocurrir canalización
del cemento y así el balanceo del tapón
será más difícil; ambos efectos contribuyen
a la contaminación de la lechada, aunque esto es
teórico pues no se debe olvidar que al levantar
un tubo con centradores podría provocarse la
contaminación. De esta manera, es preferible
utilizar tubería lo más lisa posible y con rotación.
Se recomienda la rotación de la tubería en lugar de
la reciprocación. Esto puede ser útil puesto que la
tubería se levantará fuera del cemento antes de circular
en inverso cuando el tapón haya sido balanceado.
La rotación reduce la gelificación del cemento
y le permite caer más fácilmente de la tubería conforme
se levanta.
Diseño IV: Fallas más comunes
Una vez que el tiempo de fraguado ha pasado, se
toca la cima del tapón y se aplica peso de aproximadamente
5 toneladas sobre él. Éste es el principal
criterio para medir el éxito de un tapón. Cuando
el tapón servirá de apoyo para una herramienta
desviadora entonces la prueba es muy importante,
pues si el tapón está colocado frente a caliza aunque
la perforabilidad no alcance a la de la caliza, se
busca una perforabilidad promedio de 4 min/m. en
el punto en donde se iniciará el desvío.
Las causas más comunes de falla son:
• Contaminación con lodo. Se debe a una deficiente
remoción de lodo, a espaciadores/lavadores
no efectivos, a falta de centralización, tiempos de
espesamiento y fraguado muy largos, y a técnicas
de colocación incorrectas.
• Lechadas sobre-retardadas o tiempo de espera
de fraguado insuficiente. Suceden cuando el desarrollo
de esfuerzo compresivo es inadecuado y
el tapón será perforado sin alcanzar el tiempo de
perforabilidad requerida. Es necesario conocer el
dato exacto de temperatura de fondo estática y
cuidar que el tapón sea diseñado precisamente
Ingeniería de Cementaciones
para las aplicaciones en las cuales será utilizado.
• Información errónea de la litología y geometría
del pozo (especialmente la temperatura de fondo
estática) ocasiona la utilización de parámetros de
diseño incorrectos: cálculo erróneo en la cantidad
de cemento, propiedades erróneas de la
lechada, contaminación o colocación del tapón
en un lugar incorrecto.
• Un volumen de cemento insuficiente debido a datos
del registro de calibración incorrectos o desconocidos,
proporciona un tapón de altura menor
que la requerida. Se recomienda una altura
de 100-150 m y hasta el doble de exceso de cemento
en secciones de agujero descubierto de
diámetro desconocido, especialmente cuando largas
operaciones de pesca han sido llevadas a
cabo y es necesario colocar un tapón de desvío
en el sitio de pesca.
• Los tapones pueden descolgarse o moverse cuando
se utilizan lechadas de cemento de alta densidad
en pozos con fluidos de control de baja densidad.
Como resultado de la interface inestable
formada, el cemento se canalizará y se diluirá con
el lodo. Esto puede ser evitado con la colocación
de un volumen viscoso u otra técnica de puenteo
y con el uso de un difusor.
IX. HERRAMIENTAS AUXILIARES PARA LA COLO-
CACIÓN DEL TAPÓN
Dump Bailer
Los Dump Bailers son utilizados para la colocación
de pequeñas cantidades de cemento encima de tapones
puente o retenedores de cemento para proporcionar
sellos a las presiones más fuertes y
durables.
El cemento es colocado en una botella metálica de
2 1/8 pg de diámetro (Dump Bailer) que transporta
una cantidad medida de 18 litros de lechada de cemento
por medio de un cable de 5/16 o 7/32 pg de
acero. La botella se abre eléctricamente al tocar el
tapón puente permanente ubicado por debajo de la
profundidad de colocación del tapón; el cemento
se deposita sobre el tapón al levantar la botella. (Figura
27). El tapón puente es colocado usando una
herramienta de colocación de tapones mecánicos
(MPBT, Mechanical Plug Back Tool) colocada con
71

Ingeniería de Cementaciones
cable. El MPBT y la botella se corren a través de la
tubería de producción y el tapón se coloca en la tubería
de revestimiento.
Existen diferentes formulaciones de cemento clase
H y varios aditivos para diferentes gradientes de temperatura.
Se utilizan botellas de dos tamaños 1 11/
16" y 2 1/8". Para calcular la altura del tapón que
soportará la presión diferencial requerida para diferentes
tamaños de tubería de revestimiento se
utilizan tablas y un factor de seguridad. Estas tablas
son limitadas puesto que no toman en consideración
la temperatura, presión o los efectos del fluido.
Además, las condiciones del tapón (contaminación),
y estado de las paredes se desconocen. Por
lo anterior, es difícil determinar la altura óptima del
tapón para proveer un sello contra una presión diferencial
determinada.
Las ventajas de este sistema es que la profundidad
del tapón es fácilmente controlable y es, además,
un método relativamente económico. La principal
desventaja es que la cantidad de cemento disponible
está limitada al volumen de la botella y se deben
hacer múltiples viajes. Además no es recomendable
para desviar en agujeros amplios, entubados
o descubiertos si se duda que alcance las condiciones
óptimas de perforabilidad.
72
Figura 27 Dump Bailer.
Método de dos tapones con tubería de aluminio
Este método utiliza una herramienta especial para
colocar un tapón de cemento a una profundidad
definida con un máximo de exactitud y un mínimo
de contaminación de la lechada. La herramienta
consiste, esencialmente, en un ensamble de fondo
instalado en la parte inferior de la tubería de perforación,
una tubería de aluminio, un tapón de barrido
y otro de desplazamiento.
El tapón de barrido es bombeado por delante de la
lechada para limpiar la tubería y aislar el cemento
del lodo. El perno de seguridad, que conecta el tapón
limpiador al tapón, se rompe con un incremento
de la presión de circulación y éste es bombeado
a través de la tubería de aluminio
El tapón de desplazamiento se bombea detrás de la
lechada para aislarla del fluido de desplazamiento.
Figura 28 Método de dos tapones.
Cuando el tapón llega a su asiento se observa un
incremento de presión en superficie. Se levanta
la tubería de trabajo hasta que la punta de la tubería
de aluminio alcanza la cima programada del
tapón. Se continúa bombeando para romper el
perno de seguridad que se encuentra entre el niple
de asiento y la camisa. Esto permite que la camisa
se deslice y descubra el agujero para circulación
inversa. Si durante la operación la tubería de
aluminio se atrapa en el cemento, ésta se puede
liberar con un incremento en la tensión aplicada
a la tubería.

Ejemplos
Balanceo de tapón
Recuerde que al final del balanceo se deben tener
columnas de la misma altura de cemento, espaciador
y lavador dentro de la tubería de trabajo y en el espacio
anular entre la tubería de trabajo y el agujero
abierto o tubería de revestimiento.
1.- Determine el cemento requerido para un tapón
de 150 m en un agujero de 9.5 pg.
V CR = L (CAD) (lt)
Donde V CR = Volumen de cemento requerido (lt)
L= longitud del tapón (m)
CAD = Capacidad promedio del agujero descubierto
(lt/m)
V CR = (150 m) (45.73 lt/m)=6859.5 lt
2.- Determine el número de sacos de cemento para
una lechada de rendimiento 31.19 lt/saco.
No. sacos = V CR /rendimiento
No. sacos = (6859.5 lt)/(31.19 lt/saco)=219.93 sacos
3.- Determine la altura de la columna de cemento
que levanta un tapón colocado en un agujero abierto
de 9.5" colocado con una tubería de producción
de 3.5", 9.2 lb/ft. (con la tubería dentro del tapón)
L=V LC /(CTP+CEA) (m)
Donde:
V LC = Volumen de lechada de cemento (lt)
L=longitud de la columna de cemento balanceada
(m)
CEA = Capacidad del espacio anular entre la tubería
de trabajo y la de revestimiento o el agujero
abierto (lt/m)
CTP = Capacidad de la tubería de trabajo
L=(6859.5 lt) / (4.5 lt/m + 39.5 lt/m)
L=155.9 m
Tendremos 155.9 m de lechada adentro y afuera
de la tubería de trabajo cuando el tapón quede balanceado.
4.- Calcular el volumen de cemento dentro de la
tubería después de balancear el tapón.
V LC =L (CTP) (lt)
V LC = (155.9 m)(4.5 lt/m)=701.55 lt
Ingeniería de Cementaciones
5.-Se ha decidido bombear 1500 lt de espaciador.
¿Cuánto espaciador se debe bombear por delante y
cuánto por detrás?
Utilizamos la misma fórmula para cálculo de la altura
del cemento.
L=V /(CTP+CEA) (m)
LC
L=1500 lt/(39.5 lt/m +4.5 lt/m)
L=34 m
Espaciador por adelante = altura del espaciador *
capacidad del anular de TP y agujero abierto
Espaciador por adelante = 34m*39.5lt/m=1343 lt
Espaciador por detrás =altura del espaciador * capacidad
de la TP
Espaciador por detrás = 34m*4.5lt/m=153 lt
6.- Calcular el volumen de desplazamiento (Vd) para
balancear el tapón.
L cemento = 155.9 m
L espaciador 34 m
Base del tapón 3500 m
Cima de fluidos 3500 m -(155.9 m + 34 m)=3310 m
Vol. de desp. = 3310 m cima de fluidos * 4.5 lt/m
capacidad de TP=14895 lt
Cálculos de tapones por circulación (casos reales)
JUJO 532
Colocar un tapón por circulación de 150 m a una
profundidad de 500 m para abandonar el pozo.
Datos
Lodo Versadrill 1.10 gr/cm 3
Lechada Convencional 1.95 gr/cm 3
Redimiento 36.2 lt/saco
Lavador 2 m 3
1.0 gr/cm 3
Espaciador 4 m 3
Dens = 1.52 gr/cm 3
Niveles de fluidos dentro y fuera de la sarta de trabajo.
350 m
500 m
73

Ingeniería de Cementaciones
Capacidades de las tuberías
Tub revest 9 5/8” 53.5 lb/ft 36.9 lt/m
Tub. de prodn. 5” 18 lb/ft 9.3 lt/m
Cap. esp. anular Entre 9 5/8” y 5” 24.2 lt/m
1.- Cálculo del volumen de la lechada (V LC )
Altura del tapón* capacidad del Tub. de revest.=
150 m * 36.9 lt/m = 5535 lt
2.- Cálculo de la cantidad de cemento
No. sacos =Volumen de lechada / rendimiento del
cemento = 5535 lt/ 36.2 lt/saco = 152.9 sacos =
7.645 ton
3.- Balanceo del tapón
Cálculo de alturas de los fluidos durante la colocación
Vol. Total del fluido = (Cap. del tub. de prodn.* altura
del fluido x)+(cap. Del anular * altura del fluido x).
Lechada
9.3x+24.2x=5535 lt
despejando x=165.22m
Espaciador
9.3x+24.2x=4000 lt
despejando x=119.40 m
Lavador
9.3x+24.2x=2000 lt
despejando x=59.70 m
Cálculo de volúmenes de fluidos para el balanceo
del tapón
Lechada dentro Tub. de revest. o de la tubería de
producción
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
165.22 m * 9.3 lt/m = 1536.56 lt
74
Lechada fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = 165.22 m * 24.2
lt/m= 3998.32 lt
Espaciador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
119.4 m * 9.3 lt/m = 1110.42 lt
Espaciador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = 119.4 m * 24.2
lt/m= 2889.48 lt
Lavador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
59.70 m * 9.3 lt/m = 555.21 lt
Lavador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = 59.70 m * 24.2
lt/m= 1444.74 lt
Gabanudo 1
Colocar un tapón por circulación de 150
mabandonar un intervalo, el tapón se colocará de
5850 - 6000 m dentro de la tubería de revestimiento
de 5 pg de 18 lb/ft
Datos
Lodo Polimérico 1.45 gr/cm 3
Lechada Convencional 1.95 gr/cm 3
Redimiento 47.80 lt/saco
Lavador 2 m 3
Dens = 1.0 gr/cm 3
Espaciador 2 m 3
Dens = 1.70 gr/cm 3
5840 m
6000 m

Capacidades de las tuberías
Tub rev. 5” 18 lb/ft 9.3 lt/m
Tub. de prodn. 3.5” 9.2 lb/ft 4.5 lt/m
Cap. esp. anular Entre. 5” y 3.5” 3.1 lt/m
1.- Cálculo del volumen de la lechada
Altura del tapón* capacidad del Tub. de revest.=
150 m * 9.3 lt/m = 1395 lt
2.- Cálculo de la cantidad de cemento
Volumen de lechada / rendimiento del cemento =
1395 lt/ 47.80 lt/saco = 29.18 sacos= 1.46 ton
3.- Balanceo del tapón
Cálculo de alturas de los fluidos durante la colocación
Vol. Total del fluido =(Cap del tub. de prodn.* altura
del fluido x) + (Cap del anular * altura del fluido x)
Lechada
3.1x+4.5x = 1395 lt
despejando x=183.55m
Espaciador
3.1x+4.5x= 2000 lt
despejando x=263.15 m
Lavador
3.1x+4.5x= 2000 lt
despejando x=263.15 m
Cálculo de volúmenes de fluidos para el balanceo
del tapón
Lechada dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
183.55 m (4.5) = 825.9 lt
Lechada fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular =
(183.55 m) (3.1)= 569 lt
Ingeniería de Cementaciones
Espaciador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
(263.15 )(4.5) = 1184.17 lt
Espaciador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (263.15) (3.1)
=815.76 lt
Lavador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
(263.15)(4.5) = 1184.17 lt
Lavador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (263.15)(3.1)
=815.76 lt
Arroyo Prieto 17
Tapón por circ. de desvío.- Colocar un tapón por
circulación de 259 m de altura a 3759 m para desviar
el pozo (en agujero descubierto)
Lodo Emulsión Inversa 1.60 gr/cm 3
Lechada Convencional 2.10 gr/cm 3
Redimiento 31.19 lt/saco
Lavador 5 m 3
Dens =1.0 gr/cm 3
Espaciador 5 m 3
Dens = 1.80 gr/cm 3
Capacidades de las tuberías
3500 m
3759 m
Aguj. desc 9” 41.043 lt/m
Tub. de prodn. 3.5” 9.2 lb/ft 4.5 lt/m
Cap. esp. anular Entre 9” y
3.5”
34.8 lt/m
75

Ingeniería de Cementaciones
1.- Cálculo del volumen de la lechada
Altura del tapón * capacidad del tubo de revestimiento
= (259)(41.043)=10630.13 lt
2.- Cálculo del cemento
Volumen de lechada / rendimiento del cemento =
10630.13 lt/ 31.19 lt/saco = 340.81sacos= 17.04 ton
3.- Balanceo del tapón
Cálculo de alturas de los fluidos durante la colocación
(Cap del tub. de prodn.* altura del fluido x) + (cap
del anular * altura del fluido x)=vol total del fluido
Lechada
4.5x+34.8x= 10630.13 lt
despejando x=270.48m
Espaciador
4.5x+34.8x= 5000 lt
despejando x=127.22 m
Lavador
4.5x+34.8x= 5000 lt
despejando x=127.22 m
Cálculo de volúmenes de fluidos para el balanceo
del tapón
Lechada dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
(270.48)(4.5) = 1217.19 lt
Lechada fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (270.48)(34.8)=
9412.94 lt
Espaciador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
(127.22)(4.5) = 572.51 lt
Espaciador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (127.22)(34.8)=
4427.46 lt
Lavador dentro de la tubería
76
Altura del fluido * capacidad del tub. de prodn. =
(127.22)(4.5) = 572.51 lt
Lavador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (127.22)(34.8)=
4427.46 lt
Usumacinta 25
Tapón por circirculación de soporte de 53 m de altura
cima a 2237 y base a 2290 en la tubería de 6 5/
8", como tapón de soporte para llevar a cabo una
cementación forzada en un intervalo superior
Datos:
Lodo Salmuera 1.02 gr/cm 3
Lechada Convencional 1.95 gr/cm 3
Redimiento 36.06 lt/saco
Lavador 1.5 m 3
Dens = 1.0 gr/cm 3
Espaciador 2.0 m 3
Dens = 1.50 gr/cm 3
2237 m
2290 m
Capacidades de las tuberías
1.- Cálculo del volumen de la lechada
Tub. de revest. 6 5/8” 24 lb/ft 17.8 lt/m
Tub. de prodn. 3.5” 9.2 lb/ft 4.5 lt/m
Cap. esp. anular Entre 6 5/8”
y 3.5”
11.6 lt/m
Altura del tapón* capacidad del Tub. de revest.=
(53)(17.8) = 943.4 lt
1.- Cálculo del volumen de la lechada
Altura del tapón * capacidad del tubo revestidor
= (259) (41.043) = 10630.13 lt
2.- Cálculo del cemento
Volumen de lechada / rendimiento del cemento =
943.4 lt/ 36.06 lt/saco = 26.16 sacos = 1.308 ton

3.- Balanceo del tapón
Cálculo de alturas de los fluidos durante la colocación
(Cap del tub. de prodn.* altura del fluido x) + (cap
del anular * altura del fluido x)=vol total del fluido
Lechada
4.5x+11.6x= 943.4 lt
despejando x = 58.59 m
Espaciador
4.5x+11.6x = 2000 lt
despejando x =124.22 m
Lavador
4.5x+11.6x = 1500 lt
despejando x =93.17 m
Cálculo de volúmenes de fluidos para el balanceo
del tapón
Lechada dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub de prodn. =
(58.59)(4.5) = 263.65 lt
Lechada fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (58.59)(11.6)=
679.64 lt
Espaciador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub de prodn. =
(93.17)(4.5) = 419.22 lt
Espaciador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (93.17)(11.6)=
1080.73 lt
Lavador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub de prodn. =
(124.22)(4.5) = 558.99 lt
Lavador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (124.22
m)(11.6)= 1440.95 lt
Agave 301
Tapón por circulación de desvío. Se necesita un ta-
Ingeniería de Cementaciones
pón debido a una reentrada del pozo en la tub. de
revest. de 7 5/8". Cima de cemento a 2960 y base a
3100 m
Datos
Lodo Emulsión Inversa 1.53 gr/cm 3
Lechada Convencional 2.10 gr/cm 3
Redimiento 31.25 lt/saco
Lavador 1.5 m 3
1.0 gr/cm 3
Espaciador 1.5 m 3
Dens = 1.81 gr/cm 3
2960 m
3100 m
Capacidades de las tuberías
Tubería de revestimiento 7 5/8",
39 lb/ft
Tub. de revest. 7 5/8” 24 lb/ft 22.2 lt/m
Tub. de prodn. 3.5” 9.2 lb/ft 4.5 lt/m
Cap. esp. anular Entre 7 5/8” y
3.5”
18.8 lt/m
1.- Cálculo del volumen de la lechada
Altura del tapón * capacidad del tubo de revestimiento=
(140 m)(22.2)= 3108 lt
2.- Cálculo del cemento
Volumen de lechada / rendimiento del cemento =
3108 lt/ 31.25 lt/saco = 99.45 sacos = 4.972 ton
3.- Balanceo del tapón
Cálculo de alturas de los fluidos durante la colocación
77

Ingeniería de Cementaciones
(Cap del tub de prodn.* altura del fluido x) + (cap
del anular * altura del fluido x)=vol total del fluido
Lechada
4.5x+18.8x= 3108 lt
despejando x=133.39 m
Espaciador
4.5x+18.8x = 1500 lt
despejando x=64.37 m
Lavador
4.5x+18.8x = 1500 lt
despejando x=64.37 m
Cálculo de volúmenes de fluidos para el balanceo
del tapón
Lechada dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub de prodn. =
(133.39)(4.5) lt/m = 600.25 lt
Lechada fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (133.39)(18.8)=
2507.73 lt
Espaciador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub de prodn. =
(64.37)(4.5) = 289.66 lt
Espaciador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (64.37)(18.8)=
1210.15 lt
Lavador dentro de la tubería
Altura del fluido * capacidad del tub de prodn. =
(64.37)(4.5) = 289.66 lt
Lavador fuera de la tubería
Altura del fluido * volumen anular = (64.37)(18.8)=
1210.15 lt
78
X. CEMENTACIÓN FORZADA
Introducción
El proceso de cementación primaria ha sido usado
por más de 70 años para sellar y soportar las tuberías
de revestimiento en un pozo.
Desafortunadamente, los resultados no son siempre
exitosos y durante la vida de muchos pozos se
han requerido de ciertos trabajos de corrección. La
técnica, comúnmente llamada cementación forzada,
es más difícil y más amplia en su aplicación que
la cementación primaria. Las operaciones de la
cementación forzada pueden ser desarrolladas durante
la perforación o la terminación de un pozo o
para su reparación o intervención posterior.
La cementación forzada es necesaria por muchas
razones, pero probablemente el uso más importante
es el de aislar la producción de hidrocarburos de
aquellas formaciones que producen otros fluidos.
El elemento clave de una cementación forzada es la
colocación del cemento en el punto deseado o en
puntos necesarios para lograr el propósito. Puede
ser descrita como el proceso de forzar la lechada
de cemento dentro de los agujeros en la tubería de
revestimiento y las cavidades detrás del mismo. Los
problemas que soluciona una cementación forzada
se relacionan con el objetivo de aislar las zonas productoras.
Lodo
Tubería
Agujero
Cemento
Figura 29 Canal de flujo atrás de la tubería de revestimiento.

A menudo es difícil determinar por qué algunos
pozos pueden ser forzados exitosamente con una
sola operación, mientras que otros en el mismo
campo, requieren varias operaciones. Existen ciertos
fundamentos para la apropiada comprensión
y aplicación de los principios de cementación forzada.
La literatura técnica contiene varios documentos que
se refieren a este tipo de cementación. Sin embargo,
quedan aún muchas preguntas sin respuesta.
¿Hacia donde va el cemento durante un trabajo de
cementación forzada? ¿Qué significa un rompimiento
de la formación? y ¿Es realmente necesaria?,
¿Debe usarse agua o lodo para romper la formación?,
¿La lechada de cemento se distribuye uniformemente
alrededor del pozo? ¿Pueden taparse los
agujeros con el cemento?
Las cementaciones forzadas son ampliamente usadas
en pozos, con los siguientes propósitos:
Própositos
Gas
Aceite
Agua
Intrusión de gas y agua en una zona de aceite.
Figura 30 Intrusión de agua y gas en una zona de aceite.
Corregir por medio de la inyección de cemento a
presión, posibles fallas de cementaciones primarias,
rupturas de tuberías de revestimiento, abandono de
intervalos explotados, etcétera.
Definición
Tubería
Lodo
Ingeniería de Cementaciones
Lechada
Incompleta remoción
del lodo por la lechada
Figura 31 Incompleta remoción del lodo por la
lechada.
Los trabajos de cementación a presión están definidos,
como el proceso de inyectar una lechada de
cemento a base de presión, a través de los agujeros
o ranuras que existen en el revestidor y comunican
al espacio anular del pozo.
Descripción
Cuando la lechada es forzada contra un área
permeable, las partículas sólidas filtradas sobre las
caras de la formación, así como la fase acuosa, entran
a la matriz de ésta.
Un trabajo de cementación forzada, diseñada apropiadamente,
tiene como resultado la construcción
de un enjarre sobre los agujeros abiertos entre la
formación y la tubería de revestimiento; dicho
enjarre forma un sólido casi impermeable. En los
casos en que la lechada es colocada dentro de un
intervalo fracturado, los sólidos del cemento deben
desarrollar un enjarre sobre las caras de la fractura
y/o puentear la fractura.
Para llevar a cabo los trabajos de cementación a presión
casi siempre se requiere del empleo de un
empacador recuperable o permanente, según el
caso, para aislar el espacio anular del pozo. Así se
deja directamente comunicada la zona en donde se
desea hacer la inyección de cemento, con la sarta
de trabajo. Con esto se obtiene un mayor rango de
presión de operación y mayor seguridad de confinamiento
de la lechada.
79

Ingeniería de Cementaciones
La cementación forzada tiene muchas aplicaciones
durante las fases de perforación y terminación.
Aplicaciones:
· Reparar un trabajo de cementación primaria que
falló debido a que el cemento dejó un canal de
lodo originando una canalización o cuando una
insuficiente altura fue cubierta con cemento en el
anular (figura 29).
· Eliminar la entrada de agua de ambas zonas, inferior
y superior, dentro de una zona productora
de hidrocarburos (figura 30).
· Reducir la relación de gas-aceite por aislamiento
de la zona de gas, de un intervalo adyacente al
intervalo de aceite.
· Reparar una fuga en la tubería de revestimiento
debido a la corrosión de la misma en zonas expuestas.
· Abandonar una zona depresionada o no productora
(Figura 31).
· Taponar todo o parte de una o más zonas de un
pozo inyector con zonas múltiples, de tal forma
que la dirección de los fluidos inyectados dentro
de la zona sea la deseada.
· Sellar zonas de pérdida de circulación.
· Evitar la migración de fluidos entre zonas productora
y no productora de hidrocarburos.
80
Abandono de
Intervalo
Figura 32 Abandono de un intervalo.
Teoría de la cementación forzada
No obstante la técnica usada durante un trabajo de
cementación forzada, la lechada de cemento se sujeta
a presión diferencial contra una roca permeable.
Los fenómenos resultantes son la filtración, que se
haga un enjarre y, en algunos casos, el fracturamiento
de la formación. La lechada que se sujeta a
presión diferencial pierde parte de su agua en el
medio poroso y se forma el enjarre de cemento
parcialmente deshidratado.
El enjarre de cemento formado contra una formación
permeable tiene una permeabilidad inicial alta,
pero a medida que las partículas de cemento se acumulan,
el espesor del enjarre y la resistencia hidráulica
se incrementan. Como resultado, la velocidad
de filtración decrece y la presión requerida para
deshidratar la lechada de cemento se incrementa.
La velocidad de construcción del enjarre es una función
de cuatro parámetros: permeabilidad de la formación,
diferente presión aplicada, el tiempo y la
capacidad de la lechada para perder fluido a condiciones
de fondo.
Cuando se forza cemento contra una formación de
permeabilidad dada, la velocidad a la que decrece
la deshidratación de la lechada está directamente
relacionada con la velocidad de pérdida de agua.
Cuando es inyectada contra una formación de baja
permeabilidad, la lechada con baja velocidad de filtrado
se deshidrata lentamente, y la duración de la
operación puede ser excesiva. Contra una formación
de alta permeabilidad una lechada con alto valor
de filtrado se deshidratará rápidamente; consecuentemente,
el pozo puede bloquearse por enjarre
y los canales a través de los cuales acepta cemento
deberán estar puenteados.
La lechada ideal para una cementación forzada deberá
ser diseñada entonces para controlar la velocidad
de construcción del enjarre y permitir la construcción
de un enjarre uniforme con un filtrado proporcional
sobre toda la superficie permeable.
Las bases teóricas y prácticas relativas a los fundamentos
de la formación del enjarre se localizan en
las publicaciones de Binkley, Dumbauld y Hook.

CEMENTO
Tipos de cementación a presión
Existen varias técnicas para realizar el trabajo de
cementación a presión. La técnica empleada sirve
para darle nombre
· Cementación a presión con bombeo continuo o
con bombeo intermitente
· Cementación a presión con rompimiento de formación
e inyección de la lechada en el interior de
la fractura provocada.
· Cementación a presión sin romper formación, formando
depositaciones de cemento con base en
la construcción de enjarre de baja permeabilidad
en las zonas de inyección.
La técnica que se va a emplear se selecciona de
acuerdo con el objetivo de la operación.
Diseño de la lechada de cemento
INYECCION ´
DUAL
TUBERÍA
FRANCA
INTERVALO
Figura 33 Cementación a presión con TP franca.
El diseño de la lechada varía en función de la técnica
que se emplea para la ejecución del trabajo. De
tal forma que la lechada se puede diseñar con alto
valor de filtrado más de 100 cm 3
/30 min, filtrado
Ingeniería de Cementaciones
moderado de 50 a 100 cm 3
/30 min, bajo valor de
filtrado de 20 a 50 cm 3
/30 min.
La viscosidad juega un papel importante y debe controlarse
para tener oportunidad de inyectar apropiadamente
la lechada dentro de los espacios vacíos. El
tiempo de fraguado debe ser suficiente para preparar
la lechada, bombearla al pozo por circulación hasta
dejarla en el extremo inferior de la sarta de trabajo.
Luego se debe empacar y efectuar la inyección hasta
alcanzar la presión deseada acorde a la técnica empleada,
y descargar presión, desempacar y circular inverso
hasta eliminar la lechada sobrante, procediendo
a desanclar y sacar la herramienta del pozo.
Diseño de gabinete
Mediante el empleo de un simulador, se reproduce
el proceso de la cementación forzada y se estudia
el fenómeno hidráulico. Se debe trabajar el pozo
dentro de los límites permisibles de seguridad de
presión para tuberías y materiales usados.
CEMENTO
INTERVALO
Figura 34 Cementación forzada con empacador.
XI. HERRAMIENTAS AUXILIARES PARA LA
CEMENTACIÓN FORZADA
Las herramientas empleadas para llevar a cabo las
operaciones de cementación a presión son empaca-dores
recuperables y permanentes molibles (Figura
34).
81

Ingeniería de Cementaciones
Estas herramientas pueden bajarse con la misma
sarta de trabajo, generalmente, a la profundidad
deseada, antes de iniciar la operación de
cementación de acuerdo con el programa de trabajo.
Cuando se opera con un empacador recuperable,
se ancla y se mantiene pendiente su
empacamiento para poder colocar por circulación
la lechada hasta la ubicación de la herramienta, o a
la profundidad de trabajo, entonces se empaca para
dar inicio a la inyección. Cuando se opera con un
empacador permanente, se baja con la sarta de trabajo
o cable hasta la profundidad programada. Éste
se ancla con vueltas de la sarta de trabajo a la derecha
y, para empacarlo, primero se le aplica tensión
lentamente, debido a que las cuñas superiores son
las primeras en liberarse. En este punto se puede
probar con presión el estado del revestidor, aplicando
presión por espacio anular y presión por directa
se verifica el aislamiento de la sarta de trabajo, se le
complementa el número de vueltas a la derecha de
la herramienta y se carga peso para hincar las cuñas
inferiores, se le da tensión hasta romper los pernos
de seguridad para liberar el empacador. Se levanta
la sarta de trabajo y se circula para colocar
por circulación la lechada hasta el extremo inferior
de la sarta que contiene el aguijón de la herramienta
actuadora del empacador. Se vuelve a conectar
el aguijón con el empacador y se efectúa la operación
de cementación a presión. El número de vueltas
a la derecha que se dan a la sarta de trabajo,
está en función del fabricante de la herramienta y
se debe considerar por torsión un incremento de 1
vuelta por cada 1000 m de profundidad. El peso y
tensión que se imparten son del orden de 5 ton.
Teorías de aplicación sobre problemas reales
El factor más importante durante el diseño de una
cementación forzada es determinar el problema.
Este proceso es absolutamente esencial, pues de
otra manera pueden gastarse enormes cantidades
de esfuerzo y de dinero con la esperanza ciega de
una solución. Si no es posible detectar el problema,
debe iniciarse inmediatamente un procedimiento de
diagnóstico.
Hay unos cuantos fundamentos básicos de
cementación forzada que deben reconocerse antes
de que pueda hacerse un acercamiento lógico
a un problema.
82
Figura 35 El cemento no afecta la permeabilidad.
Estos fundamentos son especialmente aplicables a
los problemas más difíciles:
El cemento no se introduce a la matriz de la formación.
Una lechada de cemento está compuesta básicamente
por partículas de cemento y agua (Figura
35). Las partículas son demasiado grandes para
introducirse a la formación por lo tanto se separan
del agua. Debido a la presión diferencial el
filtrado se introduce a la formación, y las partículas
del cemento forman un enjarre en las paredes.
Conforme este enjarre se forma, la presión
de bombeo aumenta hasta que se alcanza una
presión de forzamiento máximo, pero menor que
la presión de fractura Es obvio que la permeabilidad
debe ser suficiente como para mantener un
gasto razonable de bombeo hasta alcanzar la presión
ideal de forzamiento.
Fracturar no es el objetivo de una cementación forzada,
pero normalmente se requiere de cierta presión
para determinar si una zona admitirá. La presión
de inyección es aquella requerida para forzar
sólo el filtrado a la formación.

3HUIRUDFLRQHV FRQWDPLQDGDV FRQ
ORGR
Figura 36 Orificios de disparos obstruidos.
2ULILFLRV
WDSDGRV
Figura 37 Disparos tapados con lodo.
Perforaciones obstruídas con lodo
Es raro encontrar todos los disparos de un intervalo
abiertos limpios y produciendo (Figuras 36 y 37).
Por lo general, las perforaciones tendrán algún
grado de obstrucción con lodo, dependiendo del
fluido de terminación, o de la técnica de
cementación primaria y del proceso de rompimiento
que se haya usado.
Ingeniería de Cementaciones
El enjarre de lodo es capaz de resistir altas presiones
diferenciales, especialmente en la dirección del agujero
hacia la formación, mientras que las altas presiones
pueden crear una fractura antes de aceptar el filtrado
del cemento. Una fractura y limpieza selectiva
de una perforación, previas a un tratamiento de
estimulación, han revelado la presencia de presiones
muy altas, de más de 1000 psi en una perforación adyacente.
En una cementación forzada, muchas fallas
pueden ser atribuidas a una limpieza insuficiente de
una perforación la cual no aceptó la lechada de cemento
durante el trabajo de cementación forzada.
Figura 38.
)UDFWXUDV FUHDGDV
Las fracturas son creadas
Aunque es deseable forzar sin romper la formación,
en casi todas los casos debe alcanzarse una presión
de fracturamiento para hacer que la formación
admita (Figura 38).
Esta condición indeseable puede ser causada por
el bloqueo de las perforaciones o por formaciones
de baja permeabilidad. Ambas condiciones existen
en la mayoría de las formaciones. La fractura es normalmente
perpendicular al eje de menor esfuerzo
principal en la roca, lo que provoca una fractura
vertical, excepto en aquellas zonas superficiales en
donde la sobrecarga es menor que los esfuerzos
horizontales. Por lo tanto, el concepto de empuje
plano mantenido por muchos no es normalmente
válido excepto para pozos muy superficiales.
83

Ingeniería de Cementaciones
Resistencia compresiva de cemento y presión de
forzamiento
La resistencia compresiva deseable para obtener un
trabajo exitoso de cementación forzada puede estar
sobrevaluada (Figura 39).
La cavidad típica de perforación tiene una forma tal
que provoca que el tapón de cemento fraguado actúe
como una válvula de contra presión en ambas
direcciones. Una fractura inducida, llena con cemento,
tiene más área de adherencia, por lo tanto es
capaz de soportar más presión diferencial que la
cavidad de una perforación.
Aunque la contaminación del cemento con el lodo
puede reducir drásticamente la resistencia compresiva,
puede ser considerada insignificante en este
caso particular. El problema principal es la colocación
del cemento. La presión final de empuje requerida
para un trabajo exitoso es suficiente únicamente
para deshidratar el cemento de manera que
no regrese. Algunas teorías predeterminan indiscriminadamente
las presiones de empuje requeridas
para un trabajo exitoso, basándose en los requerimientos
futuros del sistema y sin considerar la densidad
del fluido, profundidad del pozo, u otras condiciones
relativas a la presión.
La presión final de forzamiento se relaciona con el
valor de filtrado y no con la resistencia compresiva
84
Figura 39.
(VIXHU]R FRPSUHVLYR
Figura 40.
última del cemento o su capacidad para contener
una presión diferencial. Una buena guía para una
presión de empuje es de 500-1000 psi sobre la presión
de bombeo sin que haya retorno de fluidos en
3 a 5 minutos.
Diseño de acuerdo con la presión
'LVHxR SRU
SUHVLyQ
Diseñe de acuerdo con el equipo de superficie y las
características de las tuberías, para adecuar la presión
máxima esperada en el forzamiento (Figura 40).
Este fundamento raramente se pasa por alto. Sin
embargo, el volumen de la lechada y su relación
con la presión nunca debe ser descuidado. Diseñe
el trabajo de manera que la presión de inyección de
la lechada del cemento, en cualquier momento durante
el trabajo, no excederá la resistencia del equipo,
la cabeza del pozo o las limitaciones de presión
de la tubería de revestimiento.
Esta es una limitación mínima, puesto que alguna
presión será requerida para comenzar el movimiento
de la lechada, dependiendo de la resistencia del gel
de ésta. En el momento en que se alcance la presión
final o se tenga algún acontecimiento adverso,
el exceso de la lechada de cemento no podría ser
circulado en inversa. Entonces sería necesario dejar
caer la lechada o circular directo; es decir, bombeando
el fluido de control por TP y expulsando la
lechada de cemento por el espacio anular entre TP
y TR, lo cual es extremadamente peligroso.

De hecho, algunos operadores tienen una regla para
estos casos:
El tiempo extra requerido para circular directo puede
exceder el tiempo bombeable de la lechada.
Un peligro mayor se presenta cuando la lechada se
comunica con el espacio anular, atrapando la T.P. y
la herramienta y, entonces, se requiere lavar el pozo.
Una buena regla puede ser que el volumen de cemento
que se use no exceda el volumen de la sarta.
Esto evitaría tener el tubo lleno de cemento en el
caso de una presión final prematura. Además, es
una buena práctica no comenzar a forzar mientras
aún se esté mezclando la lechada: el gasto de inyección
podría volverse tan lento que sería imposible
continuar mezclando una lechada homogénea.
Condiciones del agujero
Cemento
Tubería de
revestimiento
L odo
Figura 41 Tubería acondicionada, escariada y limpia.
Es absolutamente necesario que el agujero esté en
buenas condiciones antes de empezar una operación
de cementación forzada; de otra manera, los
problemas se complicarán debido a algunas condiciones
adversas a la operación (Figura 41). La tubería
de revestimiento debe estar escariada, libre de
incrustaciones y de cualquier residuo de cemento
de operaciones anteriores.
Ingeniería de Cementaciones
Si un empacador no logra sellar o alcanzar la profundidad
programada, puede suceder una corrida en falso.
Para estar seguros de que no se tendrán recortes o
cazcarria dentro de la tubería que impidan alcanzar
tal profundidad se debe correr un molino o escariador
que verifique las condiciones de la TR hasta la
profundidad programada.
El pozo debe ser circulado hasta que esté limpio y
sus columnas homogéneas. Los sistemas no balanceados
sólo agravarán el proceso del trabajo. Por
ejemplo, cualquier intento de remover el empacador
será acompañado por retorno de fluidos. El pozo
tratará de arrancarse, se ha acumulado suficiente
gas en el sistema, causando el fracaso de la operación.
El gas forzado en la formación delante del cemento
puede introducirse a través del cemento y
dejarlo canalizado.
Fluido de terminación del pozo
Estos deben ser fluidos limpios, tales como salmueras
sódicas o de potasio. Este tipo de fluidos
puede ser introducido en la formación delante de
la lechada de cemento. El rango de inyección y la
profundidad son tales que el tiempo de bombeo
de la lechada no sean adversamente afectadas.
En el caso de que se requiera lodo para mantener
el control del pozo, la lechada del cemento debe
colocarse tan cerca como sea posible del
empacador, de modo que la menor cantidad de
fluido sea forzada a la formación.
El espacio anular debe mantenerse represionado
para igualar el desequilibrio causado por la presión
hidrostática en la TP, y así evitar que el cemento se
dé vuelta hacia el espacio anular. El empacador puede
bajarse más allá de las perforaciones (u otros
objetivos que se vayan a forzar), desplazar el lodo
del pozo con la salmuera y luego anclar el
empacador a la profundidad de forzamiento.
Esto deja a las perforaciones en seno de un fluido
que no forma enjarre. En este caso, el volumen de
la TP normalmente se fuerza contra la formación en
lugar de desbalancear el espacio anular. Debe tenerse
especial cuidado con el lodo que contiene
barita porque la barita puede caer más allá de la
interface del agua-lodo y atrapar al empacador si la
interface está por encima del mismo.
85

Ingeniería de Cementaciones
Prueba del equipo
La tubería de trabajo, el espacio anular y el equipo
de superficie deben ser probados a presión con un
probador de tubería antes de comenzar el trabajo.
Para hacer la prueba, bombee un tapón o barra de
prueba o bien ancle el empacador en la TR que seva
a forzar.
La prueba de presión debe ser igual o mayor a 1000
psi. que la presión esperada de forzamiento o la
máxima presión diferencial que resulte de la columna
de cemento remanente en el sistema.
Anclaje del empacador
El empacador debe fijarse, tan cerca como sea posible,
del objetivo que se va a forzar.
Esto hace que la mínima cantidad de fluido de terminación
sea forzada contra la formación delante
del cemento. Sin embargo, el hecho de colocar al
empacador tan cerca del objetivo, obliga a tener
86
&HPHQWR
/HFKDGD
&DQDOL]DFLyQ D WUDYpV GHO
FHPHQWR
/RGR
7XEHUtD
Figura 42 Canalización a través del cemento.
especial cuidado porque cualquier error en una conexión
hará que ancle el empacador entre 10 a 20
metros sobre o abajo del objetivo que se va a forzar
y con esto un error de aproximadamente un tramo
de tubería de revestimiento. En casos especiales,
como cuando zonas de baja presión requieren periodos
estáticos y dinámicos, puede ser necesario
Figura 43 Frente ácido.
anclar el empacador mucho más arriba de la zona
que se va a forzar, de modo que este proceso comienza
cuando toda la lechada está debajo del
empacador.
Frentes de limpieza y lavadores
Frente
ácido
Cuando las perforaciones estén parcialmente obstruidas
con lodo, especialmente si éste es el fluido
de terminación, debe tenerse en cuenta esta condición
antes de un trabajo de cementación forzada
(Figura 43).
Si esta condición no es corregida, ocasionará varios
problemas:
La formación puede ser fracturada hidráulicamente
en un intento de bombear para probar su capacidad
de admisión.

Puesto que las partículas de lodo no pueden entrar
en la matriz de la formación, se forma un enjarre en
las paredes. La fractura que resulta es más difícil de
forzar y requerirá múltiples etapas para finalmente
alcanzar un incremento en la presión.
Quizás una desventaja mayor sea la pérdida de control
en la colocación de la lechada.
La alta permeabilidad, baja presión, o las perforaciones
menos obstruidas probablemente admitirán
la lechada, mientras que otras perforaciones más
obstruidas puede ser que nunca la admitan.
Cuando el exceso de cemento es llevado hacia fuera,
estas perforaciones pueden comenzar a producir
fluidos.
El lodo puede contaminar al cemento en la cavidad
de la perforación o inducir una fractura, que causa
el fracaso del trabajo.
Las condiciones precedentes indican la remoción
del lodo de las perforaciones para mejores resultados.
Se han usado algunos lavados químicos con cierto
éxito, probablemente el mejor de ellos sea el
ácido clorhídrico con surfactantes. El hidrógeno
del ácido clorhídrico tiene la capacidad de reaccionar
químicamente con arcillas hidratadas causando
floculación y el encogimiento de las mismas.
El ácido puede ser bombeado delante de la
lechada de cemento. Los mejores resultados se
han obtenido bajando una tubería de cola al fondo
de las perforaciones y colocando el ácido a
través de ésta.
Ancle y fije el empacador. Bombee contra la formación
y permita que regrese un par de veces para
que el lodo se remueva.
El tubo de cola debajo del empacador debe ser de
aluminio o de fibra de vidrio. Esto puede evitar que
el empacador sea cementado dentro del pozo.
Cementación forzada con alta presión
Durante los forzamientos con alta presión se corre
una herramienta recuperable o no recuperable hasta
una posición cercana a la cima de la zona por
forzar, para mantener la presión en un punto específico
dentro del pozo (Figura 44).
Cementación forzada alta
presión
Presión en
superficie
Fluido de
desplazamiento
+
Lechada de
cemento
Presión de
fractura
mayor
Ingeniería de Cementaciones
Figura 44 Forzamiento con alta presión.
En ciertos casos, la zona por debajo de las perforaciones
que se van a forzar deben ser aisladas con
un tapón puente. Se usa cierta cantidad de salmuera
para determinar la presión de admisión de la formación
que se va a tratar. No debe usarse lodo como
fluido para romper ya que puede dañar la formación.
Después del rompimiento se coloca una
lechada de cemento cerca de la formación y se bombea
a bajo gasto.
Conforme el bombeo continúa, la presión de inyección
comienzan a aumentar hasta que la presión
superficial indique que ya ocurrió la deshidratación
del cemento. La presión se mantiene momentáneamente
contra la formación para verificar las condiciones
estáticas y después se libera para determinar
si el cemento permanece en el lugar. El exceso
de lechada sobre las perforaciones se circula en inversa.
Si no se obtiene la presión de forzamiento
deseada, se emplea con frecuencia una técnica de
inyección por etapas.
Este método implica mezclar un volumen de cemento
(1.5 a 5 tons), colocándolo contra la formación, y
esperar al menos hasta el fraguado inicial, y repitiendo
la operación tantas veces como se requiera.
87

Ingeniería de Cementaciones
La pérdida por filtrado del cemento generalmente
es muy rápida, y puede iniciarse en la tubería de
revestimiento antes de que la lechada cubra una
zona dada de formación. El resultado puede ser un
tapón de cemento en las perforaciones abiertas en
la cima de la zona y ninguna cantidad de cemento a
través de las perforaciones más bajas.
El control del filtrado ayuda a evitar las pérdidas de
fluido prematuro de la lechada y el rápido fraguado
de cemento en la tubería de revestimiento. Los cementos
que contienen aditivos para control de filtrado
pierden fluido hacia la formación mucho más
lentamente de como lo hace el cemento solo, de
manera que el enjarre que se forma en las paredes
es más denso y más resistente a la presión.
Como las pérdidas de filtrado ocurren en la formación,
muy poco o nada se lleva a cabo en la tubería
de revestimiento; por lo tanto, a menudo es posible
lograr taponar o deshidratar la lechada a través de
las perforaciones y todavía tener suficiente tiempo
para circular en inversa el exceso de lechada de la
tubería de revestimiento. Así se evita la pérdida de
tiempo y los gastos que representa moler.
Cementación forzada con baja presión
Esta técnica de empuje se ha vuelto más eficiente
con el desarrollo de los cementos con bajo filtrado
88
)RU]DGD D EDMD SUHVLyQ
Presión en
superficie
Fluido de
desplazam
iento
+
Lechada
de
cemento
Menor
presión de
fractura
Figura 45 Forzamiento con baja presión.
Presión de
Tratamiento
total
Figura 46 Forzamiento en una etapa con bombeo
alternado o periodo de espera.
y de los empacadores recuperables (figura 45). Con
esta técnica, se evitan los rompimientos de la formación
y se alcanza presión por la técnica de estáticos
y dinámicos.
Figura 47 Control de filtrado.
En este método, el cemento es colocado en una sola
etapa, pero en bombeo alternado o periodos de espera.
Las propiedades de bajo filtrado de la lechada
causan que el enjarre se compacte en las formaciones
o dentro de las perforaciones mientras el resto
de la lechada permanece fluida dentro de la TR.
Zonas fracturadas de baja presión
Presión
superficial +
Presión
hidrostática –
Presión por
fricción
&RQWURO GH
ILOWUDGR
Las zonas fracturadas de baja presión son a menudo
difíciles de forzar (figura 47).

Estos pozos normalmente tienen bajo nivel y comienzan
a admitir tan pronto como se empiezan a
forzar. Es extremadamente importante hacerlo siempre
a la menor presión. Con un empacador para
mejor control, represione unas 1000 psi. Bombee
contra la formación para establecer una presión de
inyección. Tan pronto como todo el cemento se haya
mezclado, abra la válvula para el tanque de desplazamiento
y deje que el desplazamiento fluya por
gravedad hacia el pozo hasta que el flujo casi se
detenga, luego comience a bombear muy lentamente.
Si el pozo continúa succionando cuando se
haya bombeado todo el desplazamiento, sobre
desplace 3 a 5 barriles debajo de la perforación
más baja. Probablemente la presión de forzamiento
puede alcanzarse usando una técnica de estáticos
y dinámicos que fomenten la formación del
enjarre.
El primer periodo probablemente no disminuirá la
admisión. En este punto, la operación se vuelve un
arte en vez de ciencia. Continúe con el bombeo alternado
hasta que la admisión continúe disminuyendo
y se comience a alcanzar presión. La cantidad de
lechada a bombear y el tiempo de inyección intermitente
es una situación de juicio. Mantenga la presión
alcanzada durante cinco minutos (varía según
las condiciones), después descargue. Represione
hasta la presión original y manténgala por otros cinco
minutos. Descargue nuevamente y remueva el
empacador y circule en inversa el exceso de cemento,
teniendo cuidado de no exceder la presión de
forzamiento.
Las zonas que admiten succionando, es probable
que estén naturalmente fracturadas o posean una
permeabilidad extremadamente alta. Las fracturas
pueden admitir cemento indefinidamente con estáticos
y dinámicos durante el proceso de forzamiento,
así se alcanza una presión nominal, mientras que
las zonas con alta permeabilidad pueden requerir
muy pocos periodos para formar el enjarre.
Agentes para puentear (taponar)
Se ha visto que las zonas de baja presión requieren
muchas etapas de inyección a presión antes de que
se alcance el objetivo del forzamiento. Deben tomarse
en consideración los aditivos que puedan
ayudar a puentear o restringir el flujo en un sistema
fracturado. Esta solución puede contrastar con el
hecho de forzar en arenas permeables, en donde el
Ingeniería de Cementaciones
interés principal es básicamente el comportamiento
de la lechada dentro de la cavidad de las perforaciones.
Hay varios aditivos que atacan este problema.
Los agentes obturantes tales como: la gilsonita, la
perlita y arena, se han usado con buen éxito. Quizás
el mejor de éstos sea la gilsonita. Se han probado
muchas combinaciones y han sido aceptables
para situaciones particulares o específicas. Por ejemplo,
pueden usarse una o dos lechadas. La primera
lechada puede tener 5 lbs de gilsonita por saco, seguido
por cemento solo. Lo que se intenta con la
primera lechada es puentear y forzar con la segunda.
Algunas personas tienen una percepción totalmente
diferente: corren una lechada de cemento
solo delante del agente obturante.
El objetivo es asegurarse de que parte del cemento
quede en la formación antes de iniciar el forzamiento.
Si este es el caso, entonces el diseño es el adecuado.
Lechadas aceleradas
Las lechadas aceleradas se usan también como una
restricción para ayudar a lograr el taponamiento.
Estas pueden acelerarse para fraguar en 15 minutos
usando un acelerador a base de yeso, en lugar
de cloruro de calcio que es más moderado. Pueden
usarse dos lechadas: la primera se acelera, seguida
por otra de alto filtrado. El objetivo es disminuir la
admisión con la lechada acelerada y forzar con la
de alto filtrado. Deben ajustarse las características
de filtrado de la segunda lechada dependiendo de
la permeabilidad de la formación. Las lechadas aceleradas
aumentan el riesgo de un fraguado prematuro.
Úselas con precaución.
Cemento tixotrópico
Otra solución para forzar en una zona de baja presión
es el uso de un cemento tixotrópico. Esta
lechada especial se mantiene bombeable mientras
esté en movimiento, pero su tixotropía o sus
propiedades de alta resistencia de gel provocan
una rápida gelificación. Esta propiedad puede iniciar
la obstrucción de las fracturas hasta alcanzar
aumento de presión, especialmente, en periodos
estáticos y dinámicos. Un cemento tixotrópico
puede usarse como primera lechada, seguido de
una de alto filtrado.
89

Ingeniería de Cementaciones
Forzamiento con bloqueos
Esta operación se emplea antes de perforar para
producir y ayudar a evitar la migración de fluido de
las zonas superiores e inferiores de la formación productora.
Esto se hace disparando y forzando una zona
permeable debajo, para después repetir la misma
operación sobre la zona potencialmente productiva.
Ambos tapones se muelen, y la zona potencialmente
productiva se dispara para producir. Ésta es
una operación de la costa del golfo y no se practica
mucho en países de roca dura, principalmente porque
su objetivo es evitar el efecto de conificación
del agua.
Se efectúa un forzamiento a baja presión para evitar
exceder la presión de fractura y crear un problema
mayor. Las areniscas altamente permeables parecen
ser mejores candidatos para este tipo de trabajo.
Cementación forzada para abandono
Frecuentemente, una zona es considerada no comercial
y es abandonada colocando un tapón puente
con cable para aislarla permanentemente.
El tapón de puenteo puede ser fijado a conveniencia
cuando se requiere disparar un intervalo superior.
Este método siempre deja una pregunta sin contestar:
¿se puede depender de que un tapón puente
no fugue? Esta pregunta no comenzará a preocuparle
sino hasta que el intervalo superior comience
de pronto a aportar agua o no responda a un tratamiento
de estimulación.
El operador puede intentar la cementación en una
zona sobre la cima del cemento detrás de la tubería,
pues parte de la lechada pudo perderse en alguna
zona de baja presión debido a que la columna
hidrostática fue excesiva o la misma zona pudo haber
causado una pérdida total de circulación. En
cualquiera de estos casos, el cemento pudiera no
haber cubierto la zona de interés.
Quizá la causa menos común para que no se alcance
la cima programada sea un excesivo lavado del
pozo. Generalmente se hacen compensaciones empleando
un exceso de cemento durante la cementación
primaria.
90
Método de tapón
Hay dos métodos para conducir un trabajo de
cementación a presión. El más común, aunque el
menos confiable, es el método de tapón. El procedimiento
debe ser:
• Localizar la cima del cemento con un registro
de temperatura
• Hacer perforaciones arriba de la cima del cemento
• Circular el pozo hasta que esté limpio con circulación
total
• Si existe circulación parcial o nula, la opción
es simple: detener el trabajo de corrección o
repetir la operación en la otra cima de cemento
detectada
• Bombear un volumen de unos 150 m de
dispersante de lodo o solución ácida MCA. Es
preferible esta solución porque dispersará y
deshidratará las partículas de arcilla
• Usar unos 150 m de lechada de sacrificio. Una
mezcla de cemento con puzolana es económica
y hace un buen trabajo
• Usar cualquier cemento básico con una baja
pérdida de filtrado y baja viscosidad
• Bombear la lechada descrita hacia la tubería
de revestimiento, con un tapón superior
convencional de cementación. Desplazar esto
con la mayor precisión posible. Algunos operadores
mantienen una ligera presión baja en
el anular para efectuar un ligero forzamiento.
Esto puede ser peligroso si la formación
se rompe
• Cerrar el pozo. Verificar la cabeza contenedora
de tapones en caso de haber fugas
Método con empacador
El segundo método emplea un empacador o retenedor
de cemento anclado aproximadamente a 6 metros
sobre los disparos. El trabajo se efectúa con la tubería
de perforación. Todas las demás operaciones y materiales
son las mismas. La principal ventaja de este método
sobre el anterior es una retención positiva del
cemento por el empacador debido a una válvula de
contra presión en la herramienta. Una desventaja es
que el empacador debe ser molido si está sobre la
zona potencialmente productiva.

&DQDO
Figura 48 Canalización.
Cementación forzada en una canalización
Un problema común que requiere de cementación
forzada es una canalización de cemento detrás de
la tubería de revestimiento, causado por lodo de perforación
a lo largo de la tubería de revestimiento
durante la cementación primaria, (figura 48).
Este canal puede ser relativamente corto o correr
en toda la longitud de cemento y normalmente, se
descubre cuando la tubería de revestimiento se dispara
para producir y la zona comienza a aportar fluido
de perforación o agua. Para inyectar en un canal,
seleccione el mejor de los dos métodos disponibles
dependiendo del arreglo físico del sistema. El método
que requiere menos operaciones es colocar
un empacador recuperable sobre las perforaciones
existentes y forzar directamente sobre ellas. Lo lógico
es que el canal tenga la menor resistencia al
flujo y por lo tanto el cemento llene el canal y no
entre en la zona de interés. El cemento deberá tener
baja viscosidad y bajo filtrado de manera que
llene más efectivamente el canal sin deshidratación
prematura. Las presiones de bombeo y de forzamiento
deben ser menores que el gradiente de fractura.
Si la formación se fractura accidentalmente,
existirá entonces un problema más severo.
Un método más es hacer de dos a cuatro disparos
adyacentes a una zona de baja presión, una zona de
agua o algún otro lugar ventajoso. Colocar un
Ingeniería de Cementaciones
retenedor de cemento entre los disparos existentes
y las nuevas perforaciones procurando dejarlo más
cerca de las nuevas perforaciones e inyectar con la
lechada antes descrita. El objetivo debe ser aislar la
zona de interés, la cual acaba de ser disparada; por
lo tanto, la presión anular debe ser vigilada muy de
cerca para evitar la comunicación. El fluido debe ser
inyectado en los disparos existentes para asegurar
un buen trabajo.
Si el objetivo es llenar el canal, la lechada del cemento
debe tener baja viscosidad, baja pérdida de
fluidos y al menos cinco horas de tiempo de bombeo.
Para llenar completamente el canal, se le debe permitir
al cemento alcanzar las perforaciones existentes
y moverse dentro del anular de la tubería. Esto
puede parecer peligroso, pero la operación puede
llevarse a cabo con seguridad. Si las condiciones
no son críticas (temperatura extremadamente alta
o gran profundidad), no necesita obtenerse una presión
forzada. Desconecte el stinger del retenedor
de cemento y levante a unos 3 metros sobre las perforaciones
existentes y circule en inversa hasta que
se limpie.
Forzamiento en espacios vacíos
El fracaso de una cementación puede deberse a un
espacio sin cemento o pobre adherencia para cierta
longitud de la tubería. Esto puede ser crítico en la
terminación del pozo.
Este vacío sin cementar puede ser aislado por un
buen cemento en ambos lados.
Mejor que disparar en algún punto en la sección
vacía e inyectar con la idea de que la sección entera
de vacío será llenada con cemento, es preferible disparar
en el fondo y arriba del espacio vacío de manera
que se tenga algún control en la trayectoria del
cemento.
Debe colocarse un retenedor de cemento justo sobre
las perforaciones más bajas.
Utilice una lechada de bajo filtrado y alta densidad
en las perforaciones más bajas y permita que la
lechada se comunique con las perforaciones superiores.
Desconecte el soltador y levante unos 3 metros
sobre las perforaciones y circule en inversa para
limpiarlo.
91

Ingeniería de Cementaciones
Forzamiento en tuberías cortas
Las tuberías cortas o liners son difíciles de cementar
porque muchas de las condiciones son adversas
(figura 49).
El anular normalmente es muy pequeño, la tubería
no está bien centrada debido al claro tan pequeño,
existen bajas reologías de modo que los volúmenes
tan pequeños de cemento son fácilmente contaminadas
por el lodo, y el gas que puede migrar y
canalizar a través del cemento en las tuberías de
explotación largas.
Si la tubería corta tiene fuga en el traslape debe efectuarse
un trabajo de cementación forzada. La fuga
puede ser lo suficientemente grande para admitir el
cemento; por lo tanto el procedimiento es el mismo
que cuando se forza cemento en la tubería de
revestimiento. Normalmente se usa un empacador
recuperable ya que los retenedores tienden a causar
problemas cuando se muelen y sus residuos se
depositan en el fondo de la tubería.
Una sección con pobre adherencia debe ser manejada
de diferente manera dependiendo de que tan
grande sea la sección vacía. Muy raramente algunos
tratan de forzar disparando en la parte superior
e inferior del espacio vacío y circulando cemento
hasta la cima de las perforaciones. Las condiciones
de los revestidos son a menudo muy críticas para
esta práctica. El método más común es disparar en
92
&HPHQWDFLyQ IRU]DGD D WXEHUtD
FRUWD
Figura 49 Forzamiento a tubería corta.
el área más pobremente adherida e inyectar con el
intento de llenar el espacio vacío tanto como sea
posible. Si no obtiene un buen llenado, dispare la
tubería de revestimiento y coloque un empacador
recuperable por encima de la boca de la tubería corta
o un retenedor dependiendo del arreglo físico del
sistema
Lavar o moler
Algunos operadores usan tubo de cola debajo del
empacador para lavar las perforaciones inmediatamente
después del trabajo de cementación forzada.
El propósito de esta operación es lavar el cemento
no adherido y evitar moler después.
Las perforaciones que han sido efectivamente selladas
pueden ser dañadas o abiertas por esta acción
de lavado. Es preferible dejar que el exceso de
cemento fragüe antes de usar la barrena.
Tiempo de molido
Es difícil predeterminar el tiempo de molienda sin
conocer las condiciones. Por ejemplo, una molienda
después de forzar 2 o 3 perforaciones puede
requerir un lapso corto, mientras que una grieta
en la tubería de revestimiento puede requerir más
tiempo.
Una resistencia compresiva de 1000 psi es más que
suficiente para contener las presiones normales de
prueba. Observar los recortes en la presa da una
indicación de las condiciones del cemento. Si los
recortes son finos y angulares, el molino está rompiendo
el cemento, el cual presenta buenas condiciones
en su resistencia a la compresión. Sin
embargo si están ovaladas o esféricas, el cemento
no ha alcanzado su mejor resistencia
compresiva, cierre el pozo y espere, se puede tener
una indicación de éxito en la forma en que el
tapón se rebaje.
Si encuentra consistencia a todo lo largo del intervalo,
el resultado puede ser bueno. Sin embargo, si
se encuentran zonas sin consistencia en medio o
en el fondo del intervalo con cemento pueden indicar
una contaminación. En este caso, la próxima
operación deberá hacerse con una lechada de menor
pérdida de filtrado.

Problemas especiales en cementaciones forzadas
Fisuras
En ocasiones, la tubería de revestimiento se rompe
en fisuras debido a una sobre presión accidental.
Se requiere un trabajo muy difícil de cementación forzada
para repararla, particularmente si la grieta es de
más de 1 metro de longitud. Debe determinarse primero
la localización y la magnitud de la grieta.
La ubicación se requiere para que pueda aislarse
debidamente de la presión y su longitud dictará el
tipo de lechada que se va a usar. Por ejemplo, si la
grieta es corta, digamos de unos 30cm, podría emplearse
la misma técnica de forzamiento de las cavidades
de disparos. Esto es, un forzamiento de baja
presión con un control moderado de filtrado. Si la
rasgadura es muy larga, digamos de 10 pies, entonces
debe forzarse como si se tratará de un intervalo
grande de disparos. La lechada debe ser un volumen
más grande con bajo valor de filtrado. El objetivo
es colocar cemento en la grieta tanto como sea
posible sin deshidratación prematura. Cada esfuerzo
debe hacerse evitando la fractura en la formación.
Algunos creen que se fisura más la tubería de
revestimiento cuando se aplica la presión para forzar.
Agujeros de corrosión
Los agujeros causados por la corrosión son también
difíciles de reparar mediante un trabajo de
cementación forzada.
La naturaleza del problema debe ser parcialmente
definida por la ubicación física del agujero o agujeros.
Esto es, los agujeros deben ser adyacentes a
una sección corrosiva conocida y fácil de ubicar. La
técnica de forzar cemento debe ser similar a la usada
en otras perforaciones. Use un cemento de baja
pérdida de fluido y una presión baja de forzamiento.
Muy a menudo, después de obtener una buena
cementación y molienda, se encuentra con que otro
agujero se ha desarrollado en otro lugar. Esto continúa
así hasta que un revestidor es colocado para
cubrir el problema entero, o bien, se coloca una
tubería de revestimiento, desde la superficie hasta
el fondo.
Si los orificios causados por la corrosión están en
un espacio sin cementar detrás de la tubería, se debe
&DQDO
5D\RV *DPD
Corrida 1 Corrida 2 Corrida 3
à à Trazador
$FWLYLGDG
Ingeniería de Cementaciones
usar el procedimiento anterior en la re-cementación.
El método de tapón es probablemente el mejor, pues
no es aconsejable colocar un retenedor en una TR
que puede estar altamente corroída. Las cuñas pueden
marcar la tubería o bien el empacador puede
no sellar debido a la elongación del tubo. Algunas
veces se han sufrido este tipo de problemas teniendo
que desviar por esta situación.
Diagnósticos de la inspección
Trazador
Perforación
TR
Dentro de
la
formación
Figura 50 Utilización de trazadores radioactivos.
Pueden agregarse trazadores radioactivos a los fluidos
que van a ser bombeados en un pozo para indicar
la confinación de los mismos (figura 50).
La trayectoria que sigue el fluido y su relación con
las características físicas del sistema pueden ser indicativos
del problema.
El trazador puede agregarse al fluido en la superficie
o expulsarse de la herramienta de rayos gama
por una señal eléctrica. En cualquier caso, se bombea
el fluido a gasto constante y se sigue continuamente
mediante una herramienta gamma, o se mueve
el fluido en incrementos de un barril y se ubica
después de cada movimiento. La vida media de los
trazadores como el yodo radioactivo (I-B1) es de 8 días.
El escandio (SC-46) o iridio (Ir-192) se usan en las
lechadas del cemento y tienen una duración promedio
de 85 y 75 días respectivamente. El yodo no
93

Ingeniería de Cementaciones
puede ser usado como trazador para trabajos de
cementación forzada, pues éste es soluble en las
lechadas de cemento y parte del isótopo puede ser
forzado contra formación junto con el filtrado.
Los trazadores radioactivos son de gran ayuda al
determinar cuál es o dónde está el problema.
Diagnóstico de la dirección del fluido
Otra herramienta de diagnóstico de la dirección del
fluido, se trabaja en cualquier problema que
involucre al movimiento del fluido (figura 50).
Se coloca una herramienta de rayos gamma a la
profundidad adecuada. Se agrega una pequeña
cantidad de material radioactivo fluido bombeado
en el pozo. El paso del fluido radioactivo es
cronometrado electrónicamente por dos contadores
gamma para dar un gasto del fluido. El registro
de los gastos a diferentes profundidades indicará
problemas como fugas en la tubería, en
empacadores o en tapones puente, así como otras
fugas en el sistema.
Registro de adherencia
El registro de adherencia es de tipo acústico usado
en principio para ayudar a determinar la adherencia
del cemento a la tubería de revestimiento y la formación,
(figura 51).
94
7LHPSR GH WUDQVLWR
Figura 51 Tiempo de tránsito.
La adherencia de la TR y la formación es el registro
de las amplitudes acumuladas de respuesta acústica
dentro de periodos fijos de tiempo
Ésta es una buena herramienta para evaluar un trabajo
de cementación y ubicar las áreas que no tengan
buena adherencia (figura 52). Como en otras
herramientas de diagnóstico, el grado de adherencia
debe ser difícil de acertar excepto para aquellos
con una experiencia considerable de interpretación.
Registros de temperatura
5HJLVWUR GH $GKHUHQFLD
Micro-sismograma
Antes Después Amplitud
antes
después
Figura 52 Registro de adherencia.
Este registro mide los cambios de temperatura continuamente,
al tiempo que se baja la herramienta
en el pozo (figura 53).
Esto resultará en una curva de temperatura con cambios
que pueden indicar movimiento de fluidos en for-

5HJLVWUR GH 7HPSHUDWXUD
Temperatura
Inicio del
cemento
Figura 53 Registro de temperatura.
maciones, cimas de cemento, agujeros, fugas en la
tubería de revestimiento, o canalización de fluidos.
Las cimas de cemento son el uso más común en el
diagnóstico de temperatura.
El arte para un forzamiento exitoso es determinar el
problema antes de iniciar el trabajo.
Ejemplo.- Cementación a presión, para aislar un intervalo
disparado en tubería de revestimiento de 5
½ pg de diámetro, con peso de 17 lb/pie, grado C-
95, el intervalo abierto es de 1,289 - 1,290 m,
depresionado. El empaque está sentado a 1,280.5
m, es un empacador recuperable de tensión, con
tubería de producción de 2 7/8 pg, grado P-105 de
6.5 lb/pie hasta la superficie. La temperatura estática
de fondo es de 55°C El fluido de control es agua
dulce en el espacio anular, en la sarta de producción
el nivel está abatido casi en su totalidad, el yacimiento
está agotado y el poco nivel es agua salada
de la formación con 186,000 ppm de cloruros. El
volumen de cemento para el trabajo se calculó sobre
la base de experiencia de este campo.
Se hizo el cálculo de la densidad, agua de mezcla y
rendimiento de la lechada por medio del balance de
materiales. Con densidad normal, no se requiere harina
sílica por ser pozo somero. Se denomina densidad
Ingeniería de Cementaciones
normal a la densidad de la lechada que se obtiene con
el requerimiento normal de agua de mezcla, en el caso
del cemento clase H es de 38 %, por peso de cemento.
Material Peso Agua Rendimiento
Kg. lt lt
Cemento H 50 19 15.8
Agua 19 19.0
Suma 69 19 34.8
Densidad = 69/34.8 = 1.98 gr/cm 3
Agua 19 lt/sc
Rendimiento 34.8 lt/sc
La cantidad de cemento que se va a emplear de
acuerdo con la experiencia de campo es de 100 sacos
5,000 kg.
Volumen de lechada = 34.8 lt/saco x 100 sacos
= 3,480 lt
= 21.89 bl
Volumen de agua para la mezcla = 19 x 100
= 1,900 lt
=12 bl
Como no sabemos en qué momento el pozo no va
a aceptar más cemento, se debe contar con suficiente
agua para desplazar el cemento desde la base
del intervalo disparado.
El volumen de la tubería de producción:
V = Capacidad lt/m x longitud m = litros
Capacidad de la tubería de producción de acuerdo
a las tablas de volúmenes es de 0.0058 bl/pie, 0.003
m 3
/m, 3 lt/m
Volumen = 3 lt/m x 1,280.5 m = 3,842 lt
= 24.2 bl
El volumen de la tubería de revestimiento se calcula
de la misma forma, capacidad de acuerdo a tablas
0.0232 bl/pie, 12.1 lt/m y son 9.5 m de tubería
del empaque a la base de intervalo disparado.
Volumen en tubería de revestimiento = 9.5 m x 12.1
lt/m = 115 lt.
= 0.72 bl.
El cemento sobrante de la inyección (las perforaciones
ya no aceptan más lechada) se debe eliminar
del pozo por circulación inversa para mayor eficiencia
en el barrido de éste.
95

Ingeniería de Cementaciones
Normalmente la circulación inversa cubre el área
circundante del empacador y una distancia corta
debajo de éste, por lo cual el volumen de fluido para
dar circulación inversa es igual a la capacidad de la
sarta de trabajo, de 24.2 bl.
La cantidad mínima de agua que se debe tener en la
localización para efectuar la operación será:
Volumen de tubería de producción 24.2 bl
Volumen del revestidor 0.72 bl
Volumen de circulación inversa 24.2 bl.
Volumen de agua para la mezcla 12.0 bl
Agua residual en tanque 19.0 bl
Agua mínima para la cementación 80.0 bl
Normalmente, donde se aplica este tipo de operaciones
son pozos ya trabajados, explotados por un
cierto periodo, y sus tuberías ya no tienen los mismos
valores de parámetros de presión interna y de
colapso, por lo que se debe tener mucho cuidado
con las presiones aplicadas de trabajo y uno de los
puntos más críticos es la inyección del cemento, así
como la circulación inversa.
La presión para circular el cemento a la inversa hasta
fuera del pozo, puede exceder las limitaciones de
la tubería vieja.
Para determinar anticipadamente qué presión podría
obtenerse para desplazar el cemento en circulación
inversa, se calcula en condiciones donde el
cemento apenas llegó a la última perforación, ya que
podría ser que en ese momento no se inyectara más
cemento.
Para calcular la presión máxima al circular inversa,
se toma la altura del cemento en la sarta de trabajo.-
El volumen total del cemento para 100 sacos es
3,480 lt, 21.89 bl de lechada.
La capacidad de la tubería de revestimiento es de
115 lt, 0.72 bl.
El volumen de la sarta de trabajo es de 24.2 bl.
Si le restamos al volumen de lechada, el volumen
de la tubería de revestimiento queda:
Volumen de lechada dentro de la sarta de trabajo es
96
igual a 3,480 lt - 115 lt= 3,365 lt si dividimos éstos
entre la capacidad de la sarta de trabajo se tiene
3365/ 3= 1,121.7 m llenos de lechada, los cuales
producen una carga hidrostática de 222 kg/cm2, el
resto de la longitud de la tubería de producción está
llena con agua y da una carga hidrostática similar
Figura 54 Arreglo típico de la tubería de revestimiento
en trabajos de cementación primaria.
en ambos lados por lo tanto la diferencia en carga
hidrostática se limita a esta sección de columna, y
representa una presión diferencial de 110 kg/cm2,
1,562 psi, que será el valor de presión que se tendrá
que aplicar para efectuar la circulación inversa,
aproximadamente.
Este es un ejemplo de cálculo pero, basándonos en
los barriles inyectados en cada operación tendremos
la base para determinar la altura de cada fluido
en el interior de la sarta de trabajo.

XII. ACCESORIOS PARA TUBERÍAS DE REVESTI-
MIENTO
Los accesorios normalmente empleados en las operaciones
de cementación de las tuberías de revestimiento
se presentan en la figura 54.
Tipos de accesorios
Zapatas
La parte inferior de la tubería de revestimiento es
protegida por una zapata guía.
Coples
Un cople flotador o cople de auto-llenado es colocado
uno o dos tramos de tubería arriba de la zapata
para proporcionar, entre otras funciones, un asiento
para los tapones de cementación y parar finalizar
el trabajo de colocación del cemento, cuando llega
a este lugar el tapón de desplazamiento.
La sección corta de tubería que separa a la zapata y
al cople flotador es proporcionada como un amortiguador
dentro de la tubería para retener la parte final
de la lechada, con posible contaminación. Esta
sección puede ser mayor de dos tramos de tubería
para asegurar la colocación de buena calidad de
cemento en la parte exterior de la zapata.
Tapones
Los tapones actúan como barreras de separación
entre las lechadas de cemento, y entre el fluido de
perforación y fluidos de desplazamiento.
Centradores
Los centradores son colocados en las secciones críticas
de interés para centrar la tubería y obtener una
mejor distribución del cemento alrededor de ésta,
mejorando de esta manera la calidad de la
cementación primaria.
Zapata guía
Es la forma básica de zapata para tubería de revestimiento,
no contienen válvulas de contra presión
ni mecanismos de control de flujo y es usada para
proteger las aristas de la parte inferior de la tubería.
La mayor parte de los tipos de zapata guía contie-
Zapata guía
Tipo Regular
Zapata guía con
turbulencia
Tipo Aluminio
Figura 55 Zapata guía.
ÃÃÃÃ
Zapata guía
Tipo Cemento
Ingeniería de Cementaciones
Zapata guía
(Tipo Cemento con
orificios laterales
nen una nariz redondeada para guiar la tubería a
través de desviaciones y restricciones del agujero.
Sin embargo, el modelo de zapata guía "regular" no
tiene una nariz redondeada por lo que no se recomienda
su empleo en agujeros desviados. Esta zapata
regular simplemente sirve para reforzar la arista
más baja de la tubería de revestimiento debido a
su construcción con espesor de pared mayor y proporciona
un bisel interno para guía de subsecuentes
herramientas de perforación, corridas dentro de la
tubería de revestimiento.
En la figura 55 se muestran varios tipos de zapatas
guía, las cuales incluyen diferentes perfiles y orificios
de salida. La nariz y los componentes internos
son construidos en material molible como son el
cemento y el aluminio. El cuerpo generalmente es
construido del mismo acero que los coples de la
tubería de revestimiento, típicamente K-55 o N-80.
La nariz de la zapata de aluminio incluye guías
helicoidales, las que inducen una acción de turbulencia
que sirve para limpiar y levantar los recortes
alrededor de la zapata, con lo cual se mejora la colocación
de la lechada de cemento.
Las zapatas con orificios laterales de flujo permiten
una acción secundaria, para que la tubería pueda
ser sentada en el fondo mientras se cementa. Los
orificios laterales pueden también mejorar la remoción
y lavado cuando es necesario circular para evitar
pegaduras de la sarta.
Las zapatas guía son generalmente usadas en profundidades
someras o moderadas combinadas con
un cople flotador o uno de autollenado. Éstas son
generalmente colocadas debajo del cople de
97

Ingeniería de Cementaciones
autollenado, debido a su gran espacio interior que
permite el paso de componentes de los coples de
autollenado, al convertirlos a sistema de válvula de
contrapresión.
Equipo de flotación
A medida que se van incrementando las profundidades
de perforación de los pozos, las estructuras
de los mástiles del equipo de perforación se ven
sometidas a mayores esfuerzos y fatigas por incremento
de las longitudes y pesos de las tuberías de
revestimiento. El uso de un equipo de flotación, reduce
estos esfuerzos y fatigas, aprovechando el
efecto de flotación aplicado a la tubería ( figura 56).
El equipo de flotación consiste de zapatas y coples
especiales con válvulas de contrapresión que impiden
la entrada de los fluidos del pozo. Conforme la
tubería es bajada, la carga al gancho es reducida
en la misma magnitud dada por el peso del fluido
desplazado por la sarta. La tubería es llenada desde
la superficie y se controla su peso monitoreándolo
en un indicador en donde se observa el
peso sobre la polea viajera. La secuencia del llenado
es generalmente cada 5 a 10 tubos, sin embargo,
algunas tuberías con diámetros mayores o
tuberías con pared delgada pueden requerir un
llenado más frecuente para impedir el colapso de
la tubería. Además para un llenado apropiado, la
tubería debe bajarse en forma lenta y continua
para evitar la presión de irrupción o de pistón y
daño a la formación.
Una vez que la tubería de revestimiento llega al fondo,
se llena y la circulación es establecida para em-
98
Figura 56 Equipo de flotación.
pezar el acondicionamiento del pozo, para lo cual
se circula, por lo menos, un volumen equivalente a
la capacidad del agujero; sin embargo, para optimar
las condiciones del agujero y del lodo para efectos
de la cementación, algunos programas de perforación
requieren circular el volumen indicado. El principal
objetivo de un trabajo de cementación primaria
es proporcionar un aislamiento completo y permanente
a las zonas permeables localizadas atrás
de la tubería de revestimiento. Para lograr este objetivo
el lodo de perforación y los frentes de lavado
y espaciador deben ser completamente removidos
del anular y el espacio anular debe ser entonces llenado
completamente con la lechada de cemento.
Una vez colocado el cemento en su lugar éste debe
endurecer y desarrollar las propiedades mecánicas
necesarias para mantener la vida productiva del
pozo. De tal manera que una buena remoción del
lodo y una apropiada colocación de la lechada son
esenciales para obtener el aislamiento en el pozo.
Un desplazamiento incompleto del lodo puede inducir
a una canalización de lodo continuo a través de las
zonas de interés y de tal forma favorecer la comunicación
entre las zonas. La durabilidad de la adherencia
del cemento está también relacionada al proceso de
desplazamiento. Esto es el porqué el desplazamiento
del lodo ha sido un tópico de interés por mucho tiempo
en el ámbito de la cementación de pozos.
Las investigaciones respecto a los procesos de colocación
del cemento iniciaron en 1930. Algunos
factores clave que influyen en las fallas de los trabajos
de cementación primaria fueron identificados
y las soluciones fueron propuestas al inicio
de los años cuarenta. Usando un simulador a gran
escala, Jones y Berdine (1940) mostraron que un
pobre aislamiento de las zonas puede ser atribuido
a la canalización de la lechada de cemento a
través de lodo, un fenómeno el cual ellos encontraron
se debe a la excentricidad de la tubería de
revestimiento. La presencia de enjarre del lodo
residual entre la interface del cemento /formación
fue también identificado como una de las causas
del pobre desplazamiento del lodo. Para minimizar
la canalización del cemento Jones y Berdine
propusieron centrar la tubería de revestimiento.
Ellos también encontraron formas efectivas para
remover el enjarre del lodo, incluyendo toberas de
flujo, raspadores, movimientos reciprocantes de la
tubería de revestimiento y la posibilidad de bombear
ácido a la cabeza de la lechada de cemento.

A pesar de estos trabajos iniciales, el desplazamiento
del lodo permanece como sujeto de muchos trabajos
teóricos y experimentales actuales, esto se debe,
en parte, al incremento de la complejidad del problema
(pozos más profundos, pozos direccionales,
etcétera).
Sin embargo, la mayor dificultad surge del factor
que ambas aproximaciones experimentales y teóricas
presentan severas limitaciones. Un primer logro
a la aproximación teórica parece más atractivo
debido a que hay mayor retro información asociada
con los mecanismos experimentales.
Los volúmenes grandes, además del bombeo y desplazamiento
del cemento, tienden a causar desgastes
excesivos e incrementan la frecuencia de fallas
del equipo de flotación.
Después de que el cemento es desplazado, la válvula
de flotación debe evitar el flujo de regreso a la
tubería de revestimiento. La falla de la válvula de
flotación se manifiesta en la presión de superficie y
necesariamente debe ser contenida. Por otra parte,
la aplicación de presión en la superficie es indeseable
debido a que ésta expande a la tubería de revestimiento
en el periodo de endurecimiento del cemento.
Cuando la presión es descargada, la tubería
se contrae a sus condiciones normales de diámetro
causando una micro separación anular entre la tubería
y el cemento. Aunque pequeña, la separación
anular compromete el aislamiento de las zonas.
Otras razones para seleccionar una válvula de flotación:
· Son más simples, no requieren viajes adicionales
para iniciar la función de la válvula de contrapresión.
· Debido a que todos los fluidos desplazados deben
circular por el anular hasta la superficie. El
lodo puede ser agitado y acondicionado más continuamente.
· Los pozos desviados pueden ser más claramente
indicados y controlados.
· La tubería de revestimiento puede ser llenada con
un lodo limpio bien acondicionado para la
cementación.
Las presiones de irrupción son generadas cada vez
que la tubería de revestimiento es levantada y baja-
Ingeniería de Cementaciones
da y son el producto de la inercia y la resistencia al
flujo del fluido desplazado. Las presiones de irrupción
combinadas con las diferenciales hidrostáticas
pueden exceder la resistencia al colapso de la tubería
de revestimiento o la presión de fractura de la
formación. Esto causa pérdidas de lodo o daño permanente
a la formación. Adicionantes externos tales
como los centradores y raspadores reciprocantes
pueden incrementar la resistencia al flujo y deben
ser considerados cuando se determine una velocidad
de introducción segura.
Las velocidades de introducción crean velocidades
de flujo anular aceptables durante la perforación y
son, generalmente; consideradas seguras. La ecuación
derivada del modelo plástico de Bingham puede
ser usada para estimar una velocidad de introducción
máxima segura a una profundidad en particular.
Los efectos de anormalidades del pozo y
agregados externos son despreciados. El flujo turbulento
es asumido y un factor de fricción en el peor
de los casos de 0.03 debe ser usado.
Vp = [25.6*Ps*(D -D ) / (f*L*r)] * [(D /D )-1]
h p h p
Donde:
Vp = Velocidad máxima de la introducción de la
tubería para prevenir daño a la tubería y a la
formación.
f = 0.03 (factor de fricción del lodo)
L = Profundidad (pies)
r = Densidad ( lb / gal)
D = Diámetro del agujero (pg)
h
D = Diámetro de la tubería ( pg)
p
P = Es el menor de P o de P (psi)
s
sf sc
P = 0.5*L(G - 0.052*r) protección a la
sf
f
formación
P = 0.5(P -0.052 *r) Protección a la tubería
sc
scm
G = Gradiente de fractura
f
P = Resistencia mínima al colapso de la tubería
scm
(psi)
Equipo de llenado automático
Las zapatas y coples de llenado automático contienen
válvulas de contrapresión similares a las usa-
2
2
99

Ingeniería de Cementaciones
das en el equipo de flotación; sin embargo, las válvulas
de contrapresión se modifican a una posición
de abierto para permitir el llenado y la circulación
inversa (figuras 57 y 58). El llenado continuo de la
tubería de revestimiento ahorra tiempo y reduce la
presión de irrupción asociada con el equipo de flotación.
Las válvulas son usualmente diseñadas para
reducir el sobre flujo del fluido de control en la tubería
de revestimiento mediante la regulación de la
velocidad de llenado para una velocidad de introducción
A una velocidad promedio de introducción de la tubería
de un tubo por minuto, el nivel del fluido en el
interior de la tubería de revestimiento debe permanecer
uno o dos tubos abajo del nivel anular. Los
sobre flujos aún pueden ocurrir si se excede la resistencia
de flujo anular y la resistencia interna al
flujo de la válvula. Esta condición es más probable
que ocurra en condiciones de agujero esbelto, o cuando
los agujeros presentan cavidades puenteadas y
restricciones al flujo en el anular. Para remover o para
desprender materiales adheridos, la válvula permite
la circulación en cualquier dirección.
100
Figura 57 Zapatas de llenado automático.
Modo de llenado (El Presión de Bomba Aplicada Posición de soporte de presión
Fluido entrando) (Liberación de balines) inferior
Figura 58 Válvulas tipo movimiento vertical.
El equipo de autollenado debe bajarse para que funcione
como una válvula de contrapresión direccional
o válvula flotadora. La conversión generalmente es
ejecutada después de que la tubería de revestimiento
se coloca a la profundidad programada; pero también
puede ser convertida mientras se está corriendo
para prevenir o para controlar la carga al gancho
de la polea viajera. Para prevenir la introducción sin
control, la máxima velocidad del flujo de entrada a
la tubería puede ser limitada por el gasto de admisión
de ciertas válvulas.
Válvulas de charnela u orificio de llenado
Estas válvulas son convertidas por la expulsión del
tubo de orificio, permitiendo al resorte de carga cerrar
la charnela de la válvula. (Figura 57). Esta operación
normalmente requiere del uso de pequeñas
bolas metálicas que viajan al fondo.
Para ahorrar tiempo, la bola es generalmente lanzada
dentro de la tubería de revestimiento, permitiendo
que caiga libremente, mientras se conectan e introducen
los últimos cinco tramos de tubería de revestimiento.
La velocidad de caída libre se estima
en 61 m/min.
La bola puede ser bombeada al fondo; sin embargo,
debe posicionarse mientras se bombea; la conversión
puede ocurrir sin ninguna indicación en el
manómetro. De otra manera, con la bola apropiadamente
situada, el tubo de orificio puede ser descargado
por la aplicación de 300 a 800 psi, dependiendo
del fabricante de la válvula. Algunos fabricantes
indican un gasto de flujo opcional, para convertir
la válvula sin el empleo de la bola. Esta opción
es de mayor aplicación cuando la desviación del agujero
es superior de 30°, debido a que se presenta la
dificultad de posicionar la bola apropiadamente.
La válvula de acción vertical o válvula de tapón
El resorte de carga que actúa sobre el tapón para
sostenerlo en posición de abierto y permitir el llenado
de la TR. El tapón es liberado para impedir el
flujo en sentido inverso, y establecer un mínimo de
gasto a través de la válvula. El gasto mínimo está
generalmente entre 4 y 8 bl/min. Los coples de válvula
de acción vertical están diseñados para retener
el mecanismo de viaje. Así dos unidades de válvulas
de acción vertical (zapata y cople) pueden ser usados
para proporcionar un seguro de sello adicional.

El equipo de auto llenado es recomendado, cuando la
carga al gancho de la polea viajera no sea de importancia,
o cuando las condiciones del agujero puedan
estar deterioradas. Se requiere entonces de la circula-
Figura 59 Zapata y cople de llenado diferencial.
ción en sentido inverso y de la habilidad para correr la
tubería de revestimiento tan rápido como sea posible.
Las válvulas de charnela y la de acción vertical no se
recomiendan para usarse con fluidos de perforación
que contienen grandes concentraciones de materiales
obturantes para controlar pérdidas de circulación.
El uso de muchos raspadores reciprocantes y otros
adicionantes externos pueden incrementar la resistencia
al flujo en el anular y causar sobre flujo.
Otro fenómeno es el súbito paro durante la introducción
de la tubería; estos paros deben ser evitados
para evitar la conversión prematura de la válvula.
Equipo de llenado diferencial
Las zapatas y coples de llenado diferencial combinan
los beneficios del equipo de flotación y el de
auto llenado. (Figura 59).
Estos equipos están diseñados para llenarse
automáticamente y regular el nivel del fluido dentro
Ingeniería de Cementaciones
de la tubería de revestimiento. La mayoría de las unidades
de llenado diferencial (zapatas o coples), mantendrán
la tubería de revestimiento aproximadamente
a un 90 % de su capacidad con respecto al nivel del
Figura 60 Operación de Válvula Diferencial.
fluido en el anular. Cuando ambos, zapata y cople, son
usados, la tubería de revestimiento debe permanecer
aproximadamente a 81 % de su llenado.
El equipo de llenado diferencial a menudo es usado
sobre sartas largas para reducir la presión de irrupción
y la posibilidad de daño a la formación, lo cual
normalmente está asociado con el equipo de flotación.
Este equipo ahorra tiempo de introducción, lo
que disminuye la posibilidad de pegaduras. Regula
el nivel del fluido, reduce la función de carga al gancho
y evita el sobre flujo, dado que el anular no está
restringido. La circulación puede establecerse en
cualquier dirección sin daño a la válvula. La válvula
resumirá la operación cuando el nivel del fluido dentro
de la tubería de revestimiento y en el espacio
anular adquiera la diferencial de diseño. La válvula
diferencial típica regula el llenado a través de la acción
de un pistón de flotación diferencial (figura 60).
El pistón se desliza hacia arriba para abrir y hacia
abajo para cerrar. Está diseñado de tal forma que
el área superior presurizada es aproximadamente
101

Ingeniería de Cementaciones
un 10 % mayor que el área inferior. Las fuerzas
que actúan para operar el pistón son producidas por
la presión hidrostática, que actúa sobre las áreas
superior e inferior. Debido a que el área superior es
más grande, se requiere de menor presión para balancear
las fuerzas a través del pistón. Cuando la
presión de arriba (hidrostática de la tubería de revestimiento)
excede el 90 % de la presión de abajo,
(hidrostática del anular), el pistón se deslizará hacia
abajo para parar el llenado. Igualmente, cuando la
presión de abajo excede el 90 % de la presión de
arriba el llenado se reanuda. Este ciclo se repite continuamente
a medida que baja la tubería. Sin embargo,
el ciclo no puede empezar hasta que la presión
hidrostática es suficiente para superar las pérdidas
de presión por fricción. Cuando se emplean
dos válvulas, la superior interpreta la presión regulada
por la válvula inferior y el efecto combinado
debe resultar en un 81 % de llenado.
La válvula de charnela inoperante puede ser convertida
para empezar a funcionar como válvula
flotadora en cualquier momento. La conversión de
la mayoría de las válvulas requiere del viaje de una
bola, y opera en la forma descrita para el equipo de
orificio de llenado. La circulación previa al lanzamiento
de la bola puede ayudar a limpiar el asiento de la
válvula de desechos sólidos. Para verificar la presión
de actuación apropiada, la bola debe caer y
posicionarse en su asiento antes de iniciar el bombeo.
La presión requerida de activación de la mayoría
de las válvulas está generalmente entre 500 y
800 psi. Debido a que la bola es eliminada, una zapata
y un cople pueden ser usados y ambos ser accionados
con una sola bola. Una zapata de orificio,
también puede ser usada debajo de un cople diferencial,
siempre que la bola activadora sea compatible
con ambas unidades, o el orificio pueda ser
abierto con flujo.
Las siguientes son algunas orientaciones adicionales
y precauciones.
• Para reducir el desgaste de la válvula flotadora
durante largos periodos de circulación, y de acondicionamiento,
la operación de conversión puede
ser demorada hasta justo antes de bombear
el cemento.
• A causa de las restricciones en las vías de llenado,
la tubería de revestimiento debe bajarse a
velocidad moderada (generalmente 2 pies/segundo)
para reducir la presión de irrupción.
102
• Los materiales para pérdida de circulación pueden
tender a un llenado lento o a evitarlo, lo cual
puede incrementar la irrupción o a conducir al
colapso. Puede ser necesario el monitoreo del
indicador de peso y circulación periódica.
• La desviación de los agujeros y tamaños de las
tuberías de revestimiento pueden imposibilitar
Figura 61 Equipo de cementación Inner-string.
el uso de bolas activadoras pesadas. Algunos fabricantes
ofrecen bolas guiadas para desviaciones
sobre los 20°; otros, trampas para las bolas
y bolas precargadas, las cuales deben operar en
cualquier desviación; sin embargo, la circulación
debe evitarse antes de colocar la bola en su asiento.
La máxima desviación de operación debe ser
proporcionada por el proveedor.
• Equipo de Cementación denominado Inner String
o Sarta Interior.
Es una técnica típicamente usada con tuberías de
revestimiento de diámetro grande, en donde la sarta
de la tubería de perforación es colocada dentro
de la sarta de la tubería de revestimiento como un
conductor para bombear fluidos de la superficie al
anular entre las dos sartas (anular con la tubería de
revestimiento). El equipo de cementación con sarta
interior (Figura 61) proporciona un medio para recibir
y sellar la tubería de perforación pozo abajo.
Este equipo también es conocido como equipo
"Stab-in", y está generalmente disponible con receptáculo
de candado y sin éste. Las zapatas y coples
son básicamente versiones grandes de los tipos previamente
discutidos, con la adición de un receptáculo
de sello y superficie biselada. Las medidas más
comunes son en tuberías de 10 ¾ pg y mayores.
En las operaciones de introducción de la tubería de
revestimiento, la velocidad con la que se baje debe

ser acorde al tipo de válvula empleada. La velocidad
de bajada debe ser lo suficientemente lenta para
evitar la presión por irrupción. El equipo de flotación
puede requerir un llenado más frecuente para
evitar el colapso de la tubería de revestimiento.
Una vez que la tubería ha alcanzado la profundidad
deseada, la unidad de sello y centradores del Stabin,
se conectan a la tubería de perforación y se introducen
en la tubería de revestimiento. La tubería
de perforación se baja hasta la unidad de sello empotrada
en el receptáculo. Se debe aplicar peso adicional,
al equipo que no contenga candado para controlar
las fuerzas que tratan de desconectarlo mientras
se está cementando la TR. La máxima fuerza de
desunión puede estimarse multiplicando la máxima
presión de bombeo esperada, por el área de la unidad
de sello. Una regla simple que generalmente
dará el peso adecuado de tubería, es aplicar el mayor
peso de lo siguiente: 15,000 lb, o 2,000 lb por
cada 100 pies de profundidad. Para obtener este
peso puede ser necesario el uso de tubería
lastrabarrena o tubería de perforación pesada. Las
unidades de sello con candado, incluyen un mecanismo
de candado adicional, para contrarrestar la
fuerza de liberación, por lo que no se requiere de
peso adicional; sin embargo, generalmente se requiere
de rotación para salirse del candado.
La sarta de perforación está aislada en el interior de
la tubería de revestimiento, del bombeo y la presión
hidrostática generada mientras se cementa. Se
debe tener cuidado de no generar presiones diferenciales
que puedan exceder la resistencia al colapso
de la tubería revestidora, para lo cual debe
aplicarse presión al interior del revestidor mediante
el uso de una cabeza de empacamiento.
A continuación se enlistan algunas de las razones y
beneficios para el empleo del equipo Stab-in:
· Principalmente se reduce el volumen y tiempo
de desplazamiento.
· Evita el derrame de lechada en exceso durante
el desplazamiento.
· Reduce el tiempo de operación de la cementación.
· Ocurre menor contaminación debido al área reducida
y régimen turbulento en la tubería de perforación.
Centradores
Ingeniería de Cementaciones
Una de las grandes necesidades en la tecnología de
las cementaciones es el centrado de las tuberías de
revestimiento que se van a cementar, debido a la
falta de eficiencia en el desplazamiento del fluido
de control obtenido cuando no se tiene un centrado
aceptable de las tuberías, respecto a la geometría
del pozo. En tuberías no centradas se presentan
áreas restringidas al flujo, que se conservan en estas
bolsas de lodo de alto grado de gelificación y
con alto contenido de recortes. Cuando se coloca la
lechada de cemento en estas áreas, las bolsas de
lodo no son removidas, aunque el cemento viaje en
régimen turbulento. Esto se manifiesta en la evaluación
de las cementaciones como canalizaciones
de lodo en el cuerpo del cemento. La eficiencia del
desplazamiento es la relación del fluido que está en
movimiento mientras se circula, con respecto al volumen
total de fluido en el pozo. Hay varios factores
que afectan la eficiencia del desplazamiento durante
el proceso de la cementación primaria.
Entre éstos se puede citar la falta de acondicionamiento
del pozo y del fluido de control, el acondicionamiento
de la lechada y de los frentes lavador y
espaciador, tendientes a entrar en turbulencia a gastos
de bombeo bajos o moderados, debido a que
en turbulencia se efectúa un barrido más eficiente
del lodo durante el proceso de colocación del ce-
Figura 62 Centradores de flejes.
103

Ingeniería de Cementaciones
mento en el anular, y si no se logra la turbulencia a
gastos moderados, mejorar la eficiencia de colocación.
En los agujeros direccionales y horizontales el centrado
de la sarta se torna más crítico debido a que,
por efecto de la gravedad, la tubería tiende a
104
Figura 63 Centrador sólido integral roscable.
Figura 64 Cabeza de cementación de doble tapón.
recargarse en la parte baja del agujero y si no se
cuenta con equipo eficiente de centrado, la calidad
de la cementación será baja, hasta llegar a los coples.
En estos pozos deben emplearse centradores sólidos
que soporten perfectamente bien el peso de la
tubería, sin deformaciones ni cambio de posición,
los centradores sólidos van integrados a la sarta de
la tubería de revestimiento y no restringen el área
de flujo del anular. Por otra parte, propician una distribución
apropiada de la lechada alrededor de la
tubería, sobre todo en las zonas de interés.
No debe perderse de vista que el costo de los
centradores sólidos es alto, por lo que se recomienda
su aplicación al centrado de la tubería en las zonas
de interés.
Cabeza de cementación
Las cabezas de cementación son contenedores de
acero de alta resistencia a la presión interna y a la
tensión, que albergan uno o los dos tapones inferior
y superior, un sistema mecánico o hidráulico
para soltar los tapones durante la operación de
cementación, en el momento que se requiera, sin
parar la operación. Así no se da oportunidad a la construcción
de desarrollo de la fuerza de gel en el lodo,
que afecta la eficiencia de la remoción, pues éste es el
principal inconveniente del empleo de las cabezas de
un solo tapón, y por lo cual se desecharon.
Con la cabeza de doble tapón únicamente se suspende
la operación un instante para cambio de la
línea de bombeo de la misma cabeza, lo cual no
representa ningún problema. El sistema de liberación
en la cabeza de doble tapón es el mismo que
en las cabezas de un solo tapón.
Cementación en etapas múltiples
La cementación de etapa múltiple puede ser necesaria
por una gran diversidad de razones:
· Formaciones incapaces de soportar altas presiones
hidrostáticas, ejercidas por columnas largas
de cemento.
· Zonas superiores que requieren ser cementadas
con cemento de alta densidad, alta resistencia
compresiva y sin contaminación.
· Intervalos separados ampliamente, sin requerir
cemento entre ellos.

La mayor parte de las razones para cementar por etapas
se reducen al primer caso. Actualmente no es rara
la cementación de sartas largas corridas hasta la superficie
para proteger las tuberías de la corrosión.
Alternamente, zonas de pérdida de circulación pobremente
taponadas, debajo de la zapata de la última tubería
cementada, a menudo requieren ser cubiertas
con cemento hasta la superficie. La cementación de
dos etapas, con la cima de la primera etapa cubriendo
las zonas débiles, ofrece seguridad, pero implica el
llenado completo del espacio anular total.
Tres técnicas de cementación multietapa son comúnmente
empleadas:
1. La cementación normal de dos etapas, en donde
la cementación de cada etapa es una operación
separada y distinta.
2. La cementación continua de dos etapas, con ambas
etapas cementadas en una sola operación
continua.
3. La cementación de tres etapas, donde cada etapa
es cementada como una operación distinta.
El tiempo de ejecución de la cementación por etapas,
incrementa el tiempo- equipo. Como conse-
Figura 65 Operación de cople por etapas.
Ingeniería de Cementaciones
cuencia de que en la mayoría de las cabezas de
cementación no se puede acomodar la precarga de
los tapones y la secuencia operacional del bombeo
requerido, la cabeza de cementación debe ser abierta
para liberar el torpedo, asumiendo que el tapón
de la primera etapa fue precargado. El tapón de desplazamiento
pudo ser cargado después de liberar
el torpedo, pero la precaución debe ser extrema con
los tipos de tapones y su compatibilidad con la cabeza
de cementar. El arreglo de los tapones debe
ser siempre cuidadosamente verificado, antes del
trabajo de cementación, para asegurar la correcta
instalación de los tapones en la cabeza.
Los coples de cementación por etapas, están integrados
por juegos de camisas deslizables concéntricas,
montadas en un mandril, con sellos
seccionales mediante O´ Rings, lo cual torna al cople
Figura 66.
sensible a manejos inadecuados, sobre todo al enroscarlo
cuando se instala en la tubería de revestimiento
que se va a cementar y para su apriete, se
sujeta con llaves de cadena sobre la sección de las
camisas deslizables.
105

Ingeniería de Cementaciones
XIII. ACCESORIOS PARA TUBERÍAS CORTAS
(LINER)
Cople de retención anti-rotacional
Herramienta utilizada en combinación con un Colgador
Hidráulico.
Es considerado como parte del equipo de flotación.
Presenta una combinación de asientos para canica
de anclaje del Colgador Hidráulico y para el Tapón
Limpiador.
Su diseño anti-rotacional facilita la operación de
molienda.
Todas sus partes interiores son fabricadas con materiales
fácilmente perforables. (Figura 66).
Cabeza de Cementación
Esta herramienta está diseñada para soportar grandes
cargas de tensión provocadas por el peso de la
tubería de perforación y de la TR corta. Aloja al ta-
106
Figura 67.
pón desplazador en una cámara superior durante
las operaciones de circulación-acondicionamiento
y mezclado de cemento.
Figura 68
También tiene una unión giratoria para operaciones
de rotación y reciprocación y un sustituto para alojar
la bola para operar colgadores hidráulicos y herramientas
que así lo requieran. Están disponibles en diferentes
medidas como 3 1/2" IF, 4 1/2", IF 6 5/8"
Colgador hidráulico con 6 cuñas
El diseño de este colgador es integral, o sea que es
de un cuerpo sólido sin soldaduras ni conexiones
internas, con lo que se elimina la posibilidad de fugas.
Permite un máximo de capacidades, tanto a
presión interna como de carga.
REG (izquierda). (Figura 67).
La distribución de los conos en forma alternada otorgan
el beneficio de una mayor área de circulación
en posición de anclado.
Se opera aplicando presión a la TP, soltando una canica
de asentamiento que se deja gravitar hasta el asiento
de la misma localizado en el cople de retención.
Se encuentra disponible en diámetros API y especiales
también, en los grados y pesos que se requieran.

Figura 69.
También se fabrican en roscas API o Premium
(Figura 68).
Colgador hidráulico sencillo.
El diseño de este colgador es integral, o sea que es
de un cuerpo sólido sin soldaduras ni conexiones
internas, con lo que se elimina la posibilidad de fugas.
Permite un máximo de capacidades, tanto a
presión interna como de carga.
Está disponible con conos sencillos (3). Su capacidad
de carga depende del grado y peso de las tuberías
que van a utilizarse. Por su diseño, el área de
flujo permite efectuar las operaciones de circulación
y cementación sin problemas. (Figura 69).
Ingeniería de Cementaciones
Se opera aplicando presión a la TP soltando una canica
de asentamiento que se deja gravitar hasta el asiento
de la misma localizado en el cople de retención.
Se encuentra disponible en diámetros API, y especiales
también, en los grados y pesos que se requieran.
También se fabrican en roscas API o Premium.
Figura 70.
107

Ingeniería de Cementaciones
Colgador mecánico con 6 cuñas y "J" derecha
El diseño de este colgador es integral, o sea que es
de un cuerpo sólido sin soldaduras ni conexiones
internas, con lo que se elimina la posibilidad de fugas.
Permite un máximo de capacidades, tanto a
presión interna como de carga.
Este tipo se recomienda para utilizarse en profundidades
de medias a mayores; tiene un sistema tipo
"J" derecha para la operación de anclaje.
La distribución de los conos (6) en forma alternada
otorga el beneficio de una mayor área de circulación
en posición de anclado y da una capacidad de
carga mucho mayor que el sistema sencillo. Su capacidad
depende del grado y peso de las tuberías
que van a utilizarse.
Se opera con vueltas a la derecha, evitando de esta
manera problemas de desconexión. Se encuentra
disponible en diámetros API, y especiales también,
en los grados y pesos que se requieran.
También se fabrican en roscas API o Premium
(Figura 70).
Conjunto de rimas
Este ensamble consiste de las siguientes piezas:
108
Molino de cuchillas (Blade mill): Su función es
conformar y biselar la boca de liner para evitar
dañar a los sellos del niple de sellos (Tie Back) al
introducirlo en la extensión del cople soltador o
empacador de boca de la TR corta.
Se coloca en la parte superior del ensamble, de tal
manera que cuando la rima está limpiando en la
parte inferior del receptáculo, simultáneamente se
está conformando la boca de la tubería.
Sustituto de extension: Se coloca entre El Blade
Mill y la rima; sirve para dar la longitud adecuada
entre los dos.
Rima: Tiene la función de limpiar tanto de impurezas
como de residuos de cemento o sólidos, que
se encuentren dentro de la boca de la TR corta.
El diámetro exterior es de 1/32" menor que el diámetro
interior de la extensión y está fabricada de
Figura 71 Cople flotador y de retención.
un material de menor dureza que el de la extensión
para no dañarla.
Cople flotador y de retención
En un equipo integral, esta herramienta es utilizada
en combinación con un colgador mecánico.
El empleo de los coples flotadores y de retención
es opcional y son utilizados para proveer la seguridad
de una válvula de contra presión extra.
Figura 72 Cople flotador.

La selección del cople flotador debe ser compatible
con la zapata flotadora. (Ver figura 71).
Su diseño anti-rotacional facilita la operación de
molienda, y todas sus partes interiores son fabricadas
con materiales fácilmente perforables.
Cople flotador
La selección del equipo de flotación para un trabajo
de tubería corta es mucho más crítica que para una
cementación de tubería convencional. Fallas en el
equipo de flotación pueden resultar en costosos trabajos
de reparación. (Figura 72).
El empleo de los coples flotadores es opcional y son
utilizados para proveer la seguridad de una válvula
de contra presión extra.
Figura 73.
La selección del cople flotador debe ser compatible
con la zapata flotadora.
Se instala normalmente uno o dos tramos arriba de
la zapata flotadora.
Todas sus partes internas son fabricadas con materiales
fácilmente perforables.
Cople soltador con perfil para alojar unidad de sellos
recuperable.
Herramienta que combina varias funciones:
Ingeniería de Cementaciones
1. Soltar la tubería corta después de haber operado
el colgador.
2. Cuenta con una extensión o receptáculo (puede
ser de 3', 6', 10' o más de longitud) para una futura
extensión de la tubería.
3. Cuenta con un receso donde se alojará la unidad
de sellos recuperable, para formar un sello hermético
y asegurar que la operación sea por la
parte inferior del sistema. (Figura 73).
Figura 74.
Cople soltador con embrague y perfil para alojar
unidad de sellos recuperable
Herramienta que combina varias funciones:
1. Soltar la TR corta después de haber operado el
colgador. Presenta una extensión o receptáculo
109

Ingeniería de Cementaciones
110
(puede ser de 3', 6', 10' o más de longitud), para
una futura extensión de la tubería.
2. Tiene un perfil especial, que en combinación con
la herramienta soltadora adecuada y colgador
hidráulico, permite que la TR corta pueda ser
rotada durante su introducción, para alcanzar la
profundidad deseada. También se utiliza con un
colgador mecánico con "J" a la derecha.
3. También se utiliza en combinación con otro tipo
de herramienta soltadora y con un colgador rotatorio,
para rotar después de anclado el colgador.
Tiene un receso en donde se alojará la unidad de
sellos recuperable, para formar un sello hermético
y asegurar que la operación se hará por la parte inferior
del sistema. (Figura 74).
Empacadores para boca de TR corta con unidad de
sellos molible
Esta herramienta es muy versátil, pues combina
varias funciones:
1. Soltar la TR corta después de operado el colgador.
2. Provee un sello efectivo en la boca de la tubería.
Los sellos con los que cuenta esta herramienta
son activados al aplicar peso de la T.P. por medio
de la sección con perros de la herramienta
soltadora.
3. Cuenta con una extensión o receptáculo (puede
ser de 3', 6', 10' o más de longitud) para una futura
extensión de la tubería.
4. Tiene un perfil, que en combinación con la herramienta
soltadora y colgador hidráulico, permite
que la TR corta pueda ser rotado durante
su introducción y así alcanzar la profundidad
deseada.
5. También se utiliza con un colgador mecánico con
"J" a la derecha.
También se utiliza en combinación con otro tipo de
herramienta soltadora tipo y con un colgador rotatorio,
para rotar después de anclado el colgador.
Cuenta con un sistema de sellos tipo chevron, para
efectuar un sello hermético con el aguijón pulido
que permita efectuar las operaciones de introducción
y cementación además de una válvula de char-
Figura 75.
Herramienta de tolerancia reducida en el espacio
anular, diseñada para obtener un sello efectivo y resistente
para altas presiones en las bocas de TR cortas,
cementadas o no.
nela que garantiza un aislamiento del sistema al terminar
las operaciones.
Se encuentra disponible en diámetros API, y especiales
también, en los grados y pesos que se requieran.
Empacador para boca de tubería de revestimiento
corta para Instalarse después de cementado
El empacador se corre después que la TR ha sido
asentada o colocada en su posición, para permitir
el máximo flujo anular durante la cementación.
Este empacador se aloja y sella con los sellos
chevron en el receptáculo previamente instalado.
La unidad de sellos actúa contra la TR, aislando la
boca de la TR corta y reteniendo altas presiones tanto
por arriba como por abajo.
Se encuentra disponible en diámetros API, y especiales
también, en los grados y pesos que se requieran.
(Figura 75).
Empacador para boca con embrague y unidad de
sellos recuperable
Esta herramienta es muy versátil, pues combina varias
funciones:

Figura 76.
Soltar la TR corta después de operado el colgador.
Provee un sello efectivo en la boca de la TR corta.
Los sellos con los que cuenta esta herramienta
son activados al aplicar peso de la TP por medio
de la sección con perros de la herramienta
soltadora.
Tiene una extensión o receptáculo (puede ser de 3',
6', 10' o más de longitud), para una futura extensión
de la tubería.
Cuenta con un perfil especial, que en combinación
con la herramienta soltadora y colgador hidráulico
permite que la TR corta pueda ser rotada durante
su introducción, para alcanzar la profundidad deseada.
También se utiliza con un colgador mecánico
con "J" a la derecha.
También se utiliza en combinación con otra herra-
Figura 77.
Ingeniería de Cementaciones
mienta soltadora y con un colgador rotatorio, para
rotar después de anclado el colgador.
Presenta un receso en donde se alojará la unidad
de sellos recuperable, para formar un sello hermético
y asegurar que la operación sea por la parte
inferior del sistema. (Figura 76).
Empacador para Boca de Liner con Unidad de Sellos
Recuperables
Esta herramienta es muy versátil, pues reúne varias
funciones:
Soltar la TR corta después de operado el colgador.
Provee un sello efectivo en la boca de la TR corta.
Los sellos con los que cuenta esta herramienta son
activados al aplicar peso de la TP por medio de la
sección con perros de la herramienta soltadora.
Cuenta con una extensión o receptáculo (puede ser
de 3', 6', 10' o más de longitud), para una futura extensión
de la tubería.
Cuenta con un receso donde se alojará la unidad de
sellos recuperable, para formar un sello hermético
y asegurar que la operación sea por la parte inferior
del sistema.
111

Ingeniería de Cementaciones
Se encuentra disponible en diámetros API, y especiales
también, en los grados y pesos que se requieran.
(Figura 77).
112
Figura 78.
Figura 79.
Colgadores para TR cortas
Herramienta para activar el empacador de BL
Se utiliza cuando se baja un empacador de BL operado
con peso.
Figura 80.
Se puede usar en combinación con varias herramientas
soltadoras.
Durante la introducción de la TR corta, esta herramienta
va dentro de la extensión del empacador de BL.
Después de la cementación de la tubería, se levanta
para que salgan los "perros" los cuales se posicionan
en la parte superior del empacador para aplicar peso
y activar el empacador, figura 78.
Figura 81
Herramienta soltadora para colgadores y empacadores
que no requieren conjunto de "perros"
Es utilizada para correr y operar colgadores y
empacadores de boca de TR corta que no requieren
del conjunto de perros.

La herramienta completa consiste de un vástago,
canasta protectora y niple de extensión pulido.
Una vez que se ha operado un colgador, basta con
cargar un peso aproximado de 3000 a 5000 lb sobre
el colgador y girar a la derecha de 12 a 15 vueltas,
para liberarla. (Figura 79).
Figura 82.
Herramienta soltadora para operar con un colgador
mecánico o hidráulico rotando durante su introducción
Está diseñada para operar un colgador mecánico
con "J" derecha, o bien para rotar una TR corta durante
su introducción, cuando se utiliza un colgador
hidráulico; para ambos casos es necesario el empleo
de un cople soltador o de un empacador de
boca de TR corta que cuenten con un perfil apropiado.
(Figura 80).
Tapón desplazador anti-rotacional
Diseñado para limpiar el interior de la tubería de perforación;
puede trabajar en diferentes diámetros de
la misma tubería.
Sigue al cemento durante el desplazamiento, lo separa
del lodo y se aloja en el tapón limpiador; se
ancla y se sella para formar juntos un tapón sólido.
Su diseño anti-rotacional facilita la operación de
molienda. (Figura 81).
Tapón limpiador anti-rotacional
Diseñado para limpiar el interior de la tubería de revestimiento
corta.
Figura 83.
Ingeniería de Cementaciones
Se instala en el extremo inferior del aguijón pulido
de la herramienta soltadora.
En su interior recibe el tapón desplazador, que juntos
forman un tapón sólido que viaja por toda la TR,
limpia su interior y separa al cemento del lodo, hasta
alojarse en el cople de retención, en donde forma
un sello de contra-presión mientras termina de fraguar
el cemento.
Su diseño anti-rotacional facilita
la operación de molienda.
Unidad de sellos recuperable
Provee de un sello positivo entre
la herramienta soltadora y
la TR corta durante las operaciones
de circulación y de
cementación.
Los sellos resisten altas temperaturas
y presiones diferenciales.
Figura 84.
113

Ingeniería de Cementaciones
Este tipo de unidades se utiliza con coples soltadores
con perfiles adecuados.
Cuando se instalan las unidades recuperables, en el
niple pulido los candados que tiene no permiten que
se salga de su posición, sólo hasta que se levante el
Soltador al terminar la operación de cementación
ya que el niple tiene un diámetro menor en su parte
inferior en donde los candados se liberan, permitiendo
sacar la herramienta, (figura 83).
Zapata flotadora con doble válvula
La selección del equipo de flotación para un trabajo
de TR corta es mucho más crítica que para una
cementación de tubería de revestimiento. Fallas en
el equipo de flotación provocan costosos trabajos
de reparación.
La guía de la zapata dirige a la tubería a través de
las irregularidades del agujero y está diseñada para
apoyarse en el fondo en caso de tener que asentar
la TR corta en esas condiciones, pues se puede circular
por sus orificios laterales.
Cuenta con dos válvulas de contrapresión, permitiendo
una seguridad extra durante las operaciones
La parte inferior de la zapata cuenta
con aletas para facilitar su introducción,
también se puede proporcionar
sin ellas si así lo requieren las condiciones
del pozo.
Todas sus partes internas son fabricadas
con materiales fácilmente
perforables. (Figura 84).
XIV. DESARROLLO HISTÓRICO DE
LAS UNIDADES CEMENTADORAS
El primer trabajo de cementación del
que se tiene registro se hizo en 1903
en un pozo de aceite, en California,
EU. Se realizó con 50 sacos de cemento,
mezclados y vaciados al pozo para
controlar un flujo de agua.
Sin embargo, no fue sino hasta 1910
cuando la cementación moderna nació
cuando Perkins introdujo su técnica
de cementación con dos tapones.
114
Figura 85.
Figura 86.
Desde entonces se han realizado mejorías considerables,
tanto en equipo como en técnica.
Antes de 1940, el cemento se distribuía en sacos,
que se cortaban en la localización y se vaciaban en
tinas que hacían las veces de homogeneizador de
las lechadas de cemento; se bombeaban pozo dentro
con unidades montadas en carretones y movidos
por máquinas de vapor.
A través de los años, la industria petrolera ha exigido
constantes cambios en los equipos de
cementación para proveerlos de mayor versatilidad
y potencia, pero también han alcanzando mayores
presiones y gastos. Debido a las condiciones
cada vez más difíciles de explotación, el cementar
pozos más profundos y con mayores volúmenes
de lechadas de cemento, surgió la práctica
de mezclado continuo y con ello el desarrollo
de las unidades cementadoras.
Unidades cementadoras
Los sistemas de mezclado por volumen y el de medición
de aditivos líquidos han sido diseñados para
resolver los problemas de proporción encontrados
con los materiales de cementación. Sin embargo,

las propiedades de la lechada se ven afectadas, no
sólo por la proporción entre cemento, agua y aditivos,
sino también por el esfuerzo cortante que ocurre
durante el mezclado.
La operación apropiada de la unidad de mezclado
debe resolver los problemas de proporción entre la
mezcla de cemento y el agua de mezcla: la proporción
correcta le dará a la lechada la densidad esperada
y otras propiedades del diseño. La verificación
continua de la densidad de la lechada es esencial;
sin embargo, algunas fluctuaciones de la densidad
durante el mezclado son inevitables. Tiempos prolongados
de mezclado y grandes volúmenes de
lechada provocan lechadas más homogéneas.
Finalmente, la lechada debe ser hecha con la cantidad
apropiada de esfuerzo cortante, la cual es una
función de la energía de mezclado y tiempo de mezclado.
Dado que la bomba centrifuga es un mecanismo
cortante ideal, es recomendable incrementar
el volumen de lechada que se recircula.
Los recirculadores mezcladores están disponibles
en una gran variedad de configuraciones, montados
en patines fijos, camiones y trailers, con máquina
diesel o eléctrica, con diferentes dimensiones.
Las cementadoras tienen ciertas características comunes
en sus sistemas de mezclado.
Un tanque de surgencia que ayuda a mantener una
alimentación uniforme de la mezcla seca del cemento,
con un rango de capacidad de 1.5 a 4.0 m 3 . Un
recirculador con mezclador de toberas de alta energía.
Uno o dos tanques de homogeneización con rango
de capacidad de 6.3 a 50 bl. Las dimensiones de las
unidades más grandes están limitadas por su
transportabilidad.
Dos bombas centrífugas de recirculación (o solamente
una en las unidades más pequeñas), con un
gasto máximo de desplazamiento de hasta 25 bls/
min. (4 m 3 /min.) Ambas bombas pueden efectuar
cualquiera de las dos actividades, recircular la
lechada para mejorar el esfuerzo cortante y
homogeneizarla o alimentar la lechada a la bomba
de alta presión para enviarla al pozo.
Un par de agitadores de paletas, actuadas hidráulica o
eléctricamente, para mantener la homogeneidad.
Ingeniería de Cementaciones
Un múltiple suficientemente versátil para usarse en
una variedad de combinaciones.
En algunos casos particulares, como trabajos chicos,
o cuando las proporciones de aditivos y la densidad
de la lechada son muy críticas, el volumen
total de lechada necesaria para terminar el trabajo
(incluyendo el exceso usual), es preparado antes de
ser bombeado al pozo. Los aditivos líquidos no son
adicionados de forma medida y controlada
computarizada, en su lugar son vertidos directamente
dentro del tanque, o adicionados a través del
mezclador de tobera.
Bombas de alta presión
Todas las bombas de alta presión son del tipo
reciprocante con tres tapones (tríplex) o cinco tapones
(quintúplex) y las válvulas de succión y descarga
son accionados por un resorte de carga. La
transformación del movimiento rotacional de la
flecha de mando, correspondiente al movimiento
reciprocante, de los tapones (pistones), es generalmente
consumado por un cigüeñal conectado
a un sistema de bastón de mando o algunas veces
por una placa motriz, conectado al sistema
de bastón de mando. Estas bombas incluyen un
reductor de relación de velocidad fijada internamente.
Dependiendo del fabricante y del modelo
la longitud de los tapones puede variar de 5 a 10
pg (12.5 a 25 cm).
La eficiencia global de las bombas no es mayor
del 85 al 90 %. Si es presurizada adecuadamente,
la eficiencia volumétrica puede adquirir el 98 %
con agua a un 80 % de máxima velocidad. La construcción
es particularmente robusta, permitiendo
a la bomba el manejo de lechadas más pesadas y
abrasivas.
Convertibilidad
En función del fabricante, el tamaño de una bomba
puede ser alterado mediante el cambio del ensamble
de la terminal hidráulica o los tapones y sistemas
de empaques que usan adaptadores para la
unión de la parte hidráulica con el cuerpo de la bomba.
La alteración en las medidas cambia la presión
y rango de flujo sin modificar la máxima potencia
disponible. Los tapones hidráulicos usados en
cementación usualmente tienen un diámetro entre
3 y 6 pg.
115

Ingeniería de Cementaciones
Potencia hidráulica
Dependiendo del fabricante y el modelo, la máxima
potencia varía entre 200 y 500 hhp.
Controles e instrumentos
Antes de empezar un trabajo algunos mecanismos de
control sobre el equipo de cementación son seleccionados
o fijados en posición de acuerdo con la composición
y densidad de la lechada, así como el gasto
de inyección deseado. Durante el trabajo, el ajuste
final es hecho con cualquier de los mezcladores de
cemento o válvula de control de inyección de agua,
dependiendo del tipo de equipo. El ajuste de la velocidad
de la bomba de inyección al pozo puede también
ser necesario para mantener un nivel constante
en el tanque o tanques de lechada, o mantener la presión
de bombeo dentro de limites fijados (por ejemplo
en los trabajos de cementación a presión).
Los trabajos de cementación requieren la medición
de varios parámetros, entre éstos:
• Agua de mezcla. Los volúmenes de agua son medidos
en los tanques de desplazamiento, o por
medidores de flujo de pulsación electromagnética.
• Cemento o mezclas de cemento en seco y
lechada. El volumen de lechada mezclada y cemento
seco son determinados mediante la combinación
de agua de mezcla y la densidad de la
lechada. Se monitorea continuamente la densidad
de lechada que se prepara para lograr el valor de-
116
Figura 87 Densómetro por gravedad.
seado, por medición física o por dispositivos electrónicos
de medición y graficación continua.
• Gasto. El gasto de lechada es medido en el contador
de velocidad del cigüeñal de la bomba de inyectar
al pozo o por medio de un medidor de flujo
usado para un registro continuo de los
parámetros del trabajo que se está haciendo.
• Presión. La presión de bombeo es leída en un
manómetro o en un registrador gráfico, un
transductor de presión electrónico es usado si se registran
varios parámetros mediante una unidad central.
• Densidad de la lechada. La densidad de la lechada
tradicionalmente es medida manualmente mediante
una balanza presurizada. Sistemas más
sofisticados vienen convirtiéndose en más económicos
(por ejemplo, una balanza de medición de
peso continuo en tubo en U y densómetros radioactivos
conectados a una unidad central de registro).
• Reología de la lechada. La medición de tales
parámetros no son realmente ejecutados de manera
rutinaria en el pozo. Esto se sujeta al diseño
de laboratorio, tomando en consideración únicamente
los porcentajes de los aditivos
• Resistencia compresiva. Esta medición está sujeta
exclusivamente a condiciones de laboratorio,
las muestras de la lechada son tomadas normalmente
para ejecutarse en un laboratorio central
como pruebas posteriores al trabajo.
Actualmente en muy pocas partes del mundo se
trabaja con mediciones físicas de la densidad y
con sólo el manómetro que nos indique la presión
de bombeo al pozo. Las unidades cementadoras
cuentan con dos computadoras a bordo, en una de
ellas se programan los valores de los parámetros a
los cuales se sujetará la operación de cementación
y gobernará dichos parámetros, de tal forma que
no permitirá el envío de lechada del recirculador al
pozo mientras no se ajuste a la densidad programada,
por otro lado, no permitirá mayor presión de la
máxima programada en la superficie, contándose
en la segunda computadora con graficadores de
todos los parámetros y un registro en memoria que
conservará toda la información relativa a la operación,
que puede ser reproducida cuantas veces sea
necesario, con la finalidad de esclarecer posibles
problemas operativos.

La práctica del mezclado continuo ha traído como
consecuencia la posibilidad de que no ocurran variaciones
de densidad en las lechadas de cemento
durante las operaciones críticas, tales como las
de las tuberías de revestimiento de explotación.
De hecho, en algunos casos para este tipo de operaciones
se ha retornado a la tecnología del
premezclado.
La práctica del premezclado es la clave para una
cementación exitosa, los componentes líquidos y
sólidos de la lechada, deben ser combinados en el
pozo para obtener las propiedades establecidas en
el laboratorio. Las dos metodologías más destacadas
para el proceso de mezclado son pre-mezclado
y mezclado continuo.
Pre-mezclado
En este proceso se mezcla el total de los ingredientes
(cemento, agua y aditivos) en un tanque que
cuenta con mecanismos de agitación continua, los
cuales imparten energía de mezclado adicional y
homogeneización de la lechada antes de bombearla
al pozo.
Mezclado continuo
En este proceso se mezclan los aditivos de la lechada
conforme se están bombeando al pozo. Los métodos
tradicionales de mezclado continuo son mezclados
con jets, slurry chief y tornado.
Mezclador con Jets
Consiste básicamente de un recipiente cónico, una
tina de mezclado, línea de descarga y líneas de alimentación
de agua. En esta teoría de mezclado, el
cemento y los aditivos secos alimentados por gravedad
son succionados desde un recipiente cónico
hasta un recipiente de mezclado, por el efecto de
vacío creado por el agua, que es bombeado a través
de jets (efecto Venturi). Esta lechada pasa por un
cuello de ganso que descarga en una tina de mezcla,
para ser succionada por una bomba centrífuga y enviada
a las bombas de desplazamiento positivo y éstas,
a su vez, bombean la lechada dentro del pozo.
Slurry chief
Este sistema es una versión modificada del anterior,
pero con una cuchilla operada hidráulicamente
Ingeniería de Cementaciones
para controlar la entrada de cemento en el recipiente
de mezclado que permite un control más exacto
del suministro de cemento, y una bomba centrífuga
que recircula la lechada por los jets a través de una
línea adicional. Esto ayuda al ajuste de la densidad
y a su vez imparte más energía de mezclado a la
lechada.
Mezclador de tornado
Este sistema utiliza una baja energía con el efecto
de agitación con flujo tangencial para mezclar sólidos
y líquidos. El proceso se realiza cuando el agua
se alimenta circunferencialmente en un tubo vertical
creando un flujo helicoidal hacia el recipiente de
mezclado. El cemento y los aditivos secos son alimentados
a través de pequeños tubos concéntricos
desde un silo introduciéndose en las paredes de la
tubería interior mezclándose con el agua. Más abajo,
otra tubería concéntrica alimenta la lechada reciclada
en el recipiente de mezclado. Toda la lechada
pasa a través de una bomba centrífuga para proporcionar
mejor mezclado y mayor energía de mezcla
durante la recirculación y a su vez alimenta la
succión de las bombas tríplex.
Actualmente las unidades de bombeo pueden estar
montadas en plataformas, patín o barcos; pueden
estar actuadas por motores eléctricos o de
combustión interna y tener controles manuales o
automáticos.
Comúnmente las unidades cementadoras de hoy
están equipadas con dos bombas de desplazamiento
positivo capaces de bombear en conjunto de 0.25 a
17 bpm., en función del diámetro del émbolo y de
las líneas conectadas al pozo.
A su vez, las bombas de desplazamiento positivo
pueden ser dúplex de doble efecto o tríplex de simple
efecto. Cualesquiera de ellas es satisfactoria con
las limitaciones propias del diseño; sin embargo
para servicio pesado las bombas tríplex proporcionan
una descarga más suave y pueden manejar más
potencia y presión. También se puede contar con
bombas quintúplex cuya cavitación es menor aun
sin el amortiguador.
La incorporación de un sistema de recirculación
automática y de un control automático de densidad,
mejora la energía de mezclado y beneficia notablemente
la preparación de la lechada.
117

Ingeniería de Cementaciones
El equipo de premezclado consiste en tinas de
homogeneización de hasta 100 bl de capacidad.
La preparación se lleva a cabo midiendo en su interior
el agua requerida para la mezcla y vertiendo
gradualmente el cemento sobre ésta por medio
de una descarga neumática; la mezcla se
homogeneiza por agitación y circulación, lo que
da como resultado una lechada de cemento homogénea
y de densidad exacta. Se descarga a la
unidad de bombeo para ser enviada directamente
al pozo, y así se reducen los probables paros y
variaciones en el gasto.
Unidad con sistema de mezclado por recirculación
( RCM ).
El mezclador de cemento por recirculación (RCM),
ofrece una gran combinación de capacidades:
a) Pueden mezclarse lechadas de cemento de hasta
2.64 gr/cm 3 .
b) Para trabajos críticos como cementación de tuberías
cortas, tapones o cementaciones forzadas,
se logra un control exacto en la densidad.
c) Es muy útil para mezclado de lechadas con volúmenes
bajos del orden de 8 bl o menos.
d) Puede reducirse el gasto de mezcla hasta 0.5 bl/
min durante la operación.
e) Mejora las propiedades de la lechada debido a
una mayor energía de mezclado.
118
Figura 88.
TINA CON
CAPACIDAD
DE 8 BL
ENTRADA DE
CEMENTO
BOMBA DE RECIRCULACION
MEIDOR DE
FLUJO AGUA
DENSOMETRO
BOMBA DE AGUA
f) Trabaja en circuito cerrado evitando la generación
de polvo.
La principal característica de RCM es el sistema de
recirculación a través de una bomba centrífuga y un
depósito con capacidad de 8 a 25 bl, divididos en dos
secciones y equipados con agitadores de turbinas.
El agua y el cemento seco son vertidos al primer
compartimento del deposito con gastos controlados
mientras se agitan y circulan. La densidad se
registra por medio de un densómetro y las variaciones
en peso se corrigen por ajuste manual de la cantidad
de agua y/o cemento. Una vez que se ha llenado
el primer compartimento, la lechada rebosa una
mampara antes de iniciar a llenar el segundo compartimento.
Esto ayuda a liberar el aire atrapado en
la lechada, de modo que la lectura de la densidad
no se vea afectada, figura 88.
Unidad con sistema de control auto-automático de
densidad ( Adc )
Las características y beneficios del control automático
de densidad (ADC)Unipro II son:
Mejora el control de la densidad.
Capacidad de mezclado en múltiples etapas.
Cambios instantáneos en el gasto sin afectar la densidad
de la lechada.
Cambios instantáneos en la densidad de lechada sin
afectar el gasto.
Operación simple.
El corazón del sistema de control automático de la
densidad (ADC) es el densómetro radioactivo montado
en la línea de recirculación del sistema RCM.
Con el monitoreo continuo de la densidad de la
lechada en el recirculador, el sistema ADC responde
abriendo o cerrando las válvulas de estrangulación
de agua o cemento. El gasto del agua de mezcla
es contabilizado por medio de un medidor de
turbina acoplado a la misma línea de recirculación.
Los datos adquiridos por estos medidores son mostrados
y gobernados a través del Unipro II en la consola
del operador.
Estos controles se basan en señales electrónicas en
lugar de hidráulicas, lo que da una velocidad de respuesta
ultra rápida que mantiene las variaciones en
peso de la lechada en el orden de 0.1 gr/cm 3 .

El operador puede programar directamente en el
Unipro II la densidad y el gasto de mezcla requerido
para la lechada en el recirculador y durante el desarrollo
de la preparación puede ajustar el gasto de
mezcla sin que esto afecte a la densidad.
Cuando son necesarias dos o más lechadas, pueden
llamarse los parámetros previamente cargados
en el Unipro II y el ADC inicia automáticamente la
nueva mezcla.
Mezclador de alta energía de mezclado
Es un mezclador más avanzado, exacto y controlado
por computadoras. Esta unidad proporciona
lechadas de la densidad requerida, a cualquier gasto
de bombeo deseado, para operaciones de calidad
controlada en cementaciones de pozos.
El mezclador provee una alta energía de mezclado
manteniendo la densidad de la lechada dentro de
un rango de +/- 0.01 gr./cm 3 .
El mezclador mantiene un control excelente de la
densidad sin importar cambios en los gastos de
bombeo: más aún realiza ajustes muy rápidos cuando
se cambia de un tipo de lechada a otro.
Un panel de control remoto permite al operador
controlar la unidad con solamente apretar botones
de comandos, la pantalla muestra continuamente la
densidad de la lechada, el peso del silo vertical, la
entrada de cemento (válvula), y la posición de la
válvula de la lechada.
Unidades transportadoras de cemento a granel
Transferencia del cemento.
El uso del cemento a granel fue introducido por
Halliburton en la década de los 40's en Sallem,
Illinois. Actualmente en la mayor parte del mundo
el cemento para pozos petroleros es manejado a
granel.
El manejo del material cementante a granel ha beneficiado
la economía y la tecnología de la
cementación. Las lechadas complejas o elaboradas
pueden efectuarse primero en seco por medio de
tanques presurizados para luego ser transportadas
y preparadas en la localización. Típicamente estos
sistemas están diseñados para operar a 40 psi como
Ingeniería de Cementaciones
máximo y ello es suficiente, siempre y cuando se
proporcione un flujo grande y constante de aire para
transportar suspendido el cemento.
Existen varios tamaños y configuraciones de tanques
presurizados. Normalmente varían en un rango
de 8 pies de diámetro con alturas de hasta 50
pies y pueden ser verticales conificados en su parte
inferior u horizontales.
El principio de funcionamiento es simple, una línea
de aire fluidiza y presuriza el interior del tanque y en
cuanto esta presión es liberada, arrastra consigo el
material en forma continua. El aire que se filtra entre
el material aumenta el volumen de éste en aproximadamente
un 20%, lo cual beneficia grandemente
para el transporte posterior del mismo.
La mayoría de los silos presurizados poseen alguno
de los siguientes sistemas de aireación.
Sistema de aireación por medio de lonas
En este sistema de aireación, el aire a presión es
introducido por la parte inferior del silo, concretamente
en la zona del cono trunco en los silos verticales.
El aire entra por medio de mangueras de aireación,
directamente al fondo de un bastidor, en el
que se crea una cámara de presión que hace vibrar
las lonas y forzar al aire a filtrarse hacia arriba.
La función de la cámara de presión y las lonas es la
de uniformar la corriente inyectada y hacer que el
aire sea mejor distribuido, de otro modo, parte del
material no sería movido, y se correría el riesgo de
formar puentes.
Sistema de aireación por medio de toberas (jets)
A diferencia del sistema anterior, la inyección del
aire al interior del silo involucra ahora boquillas (tobera)
de inyección. Su finalidad es dispersar chorros
continuos de aire directamente en el interior
del silo hasta que aumente la presión al valor requerido.
En forma general, un múltiplo de aire de 4
pg se introduce por la parte superior del silo y de él
se ramifican conexiones de 1 pg, en las que van instaladas
boquillas de inyección, la disposición de
éstas semejan raíces distribuidas en dos niveles y
en ángulos de 45° y 90°, respectivamente, medidos
sobre un plano horizontal.
119

Ingeniería de Cementaciones
Sistema de aireación dual o combinado
En algunos casos se combinan los sistemas de aireación
por lonas y por toberas, para obtener un
rápido aumento de presión y una consiguiente descarga
en menor tiempo. En muchos casos los sistemas
de aireación por lonas han sido convertidos
en sistemas duales a los que se les hacen adaptaciones
con tubería roscada, que evitan los problemas
que podrían derivarse de cortar o soldar el silo.
Almacenaje y dosificación de cemento
Como se mencionó anteriormente, el manejo del
cemento a granel es una práctica muy extendida en
el mundo entero debido a que facilita el mezclado,
transporte y dosificación de grandes cantidades de
este material.
Normalmente este cemento se almacena en silos verticales
u horizontales herméticos y pueden estar bajo
cubierta o en intemperie a prueba de humedad.
Existen varios sistemas para la dosificación y mezclado
del cemento a granel, entre otros: el sistema
de aireación y presurización, el sistema de vacío y
el sistema de dosificación de aditivos líquidos.
Sistema de aireación-presurización
El sistema de aireación-presurización sigue el principio
descrito para el transporte de cemento a granel
(en el apartado muestra la distribución típica de
una planta de cemento con sistema de aireaciónpresurización
automatizada).
Las bondades de este sistema se manifiestan en el
manejo de grandes volúmenes de cemento, su
transporte al punto de utilización y su facilidad de
descarga.
En la planta de cemento, el manejo de materiales
a granel tiene, entre muchas otras, las siguientes
ventajas:
El cemento y/o aditivos están resguardados de las
condiciones climáticas mientras es almacenado,
transportado y descargado.
Los aditivos son uniformemente homogeneizados
al mezclarse bajo un procedimiento largamente probado.
120
La mezcla se efectúa en forma más rápida y uniforme.
La preparación de grandes volúmenes de cemento
para una operación es más práctica.
Aunque existe gran variedad de diseños para plantas
de cemento, adecuados a las necesidades específicas
de cada zona, una planta estacionaria
para el manejo neumático de materiales a granel
consta, básicamente, de una serie de tanques para
almacenamiento, pesado y mezclado de cemento.
• Silos de almacenamiento. Tanques verticales con
sección transversal cónica en la parte inferior, lo
que les permite operar para su descarga, hacia
la báscula de cemento, con el principio de alimentación
gravitacional.
• Báscula de cemento. Báscula presurizada, de sección
transversal cónica, dentro de la cual los materiales
son cargados neumáticamente. El mezclado
de cemento y aditivos y la aireación inicial
ocurren dentro de este tanque.
• Silo de mezclado. En este tanque se hace
homogenea la mezcla del cemento y aditivos,
permitiendo, además, transferir neumáticamente,
al menos dos veces, los materiales de
un tanque a otro, antes de pasarlos al tanque
de almacenamiento para su posterior cargado
al silo móvil.
• Silo para suministro de aditivos. Como su nombre
lo indica, a través de este tanque son incorporados
al cemento los aditivos que se van a utilizar.
• Sistema de vacío. De forma muy similar funciona
el sistema de dosificación por vacío. Esta ingeniosa
modificación del sistema anterior utiliza
un compresor que hace la función de bomba de
vacío sobre el silo báscula, para que éste sea llenado
con el cemento o los aditivos almacenados
en otros silos. Una vez que se ha llenado el
silo báscula a la capacidad deseada, se invierte
la operación del compresor a través de un arreglo
de válvulas electroneumáticas que lo devuelven
a su condición de compresor para
represionar y transportar el producto desde la
báscula hasta el punto de uso o almacenaje.

Sistema dosificador de aditivos líquidos
Sin embargo, en localizaciones marinas existen restricciones
de espacio que limitan la cantidad de productos
químicos almacenados a granel, así como
condiciones de humedad severas que afectan el
desempeño de los aditivos en polvo.
En estas circunstancias, se prefiere el uso de un sistema
de dosificación con aditivos líquidos.
En instalaciones marinas, este sistema se encuentra
fijo en las plataformas y está diseñado para controlar
automáticamente la dosificación de aditivos
líquidos para las lechadas de cemento a través de
un controlador electrónico. Este sistema consta de
un conjunto de bombas acopladas a motores eléctricos
a prueba de explosión de 5 HP, cuyos elementos
expuestos a fluidos han sido seleccionados de
materiales resistentes a la corrosión provocada por
los mismos.
Está disponible con una o cuatro bombas con gastos
variables de 25 y 50 gpm. Este sistema también
involucra al sistema de medición continua
que consta de tres o cuatro bombas electrónicas
capaces de dosificar cualquier aditivo líquido al
de la mezcla. Cada bomba tiene controles de velocidad
variables para suministrar la cantidad
exacta de aditivo.
El sistema es gobernado a través de un registrador
de parámetros, que controla el gasto de cada bomba
de aditivo y permite efectuar cambios sobre la
marcha, sin afectar el gasto de las demás.
Cada bomba puede montarse con un tanque de
aditivos con succión y descarga independiente, lo
que facilita su remoción y mantenimiento.
Diseño de una planta dosificadora de cemento
Entre las consideraciones más importantes para el
diseño e instalación de una planta de cemento se
tiene:
Volumen de cemento que se va a manejar. Necesidades
del cliente, capacidad de procesamiento de
las mezclas, proyección a mediano y largo plazo del
mercado.
Ingeniería de Cementaciones
Facilidad de acceso a las materias primas y/o aditivos.
Contar con proveedores confiables por vía aérea,
marítima o terrestre.
Distancia al o los puntos de utilización. Estratégicamente
ubicado en relación con los puntos de venta
(bases del cliente o campos petroleros)
Comunicaciones. Acceso por caminos por los que
puedan transitar equipo pesado, facilidades para
efectuar y recibir los pedidos urgentes con sus proveedores.
Leyes y reglamentos locales. Cumplir con las
normatividades locales para su establecimiento,
principalmente en materia fiscal.
Condiciones ambientales y de seguridad. Adecuada
disposición de residuos tóxicos y nocivos.
Una planta dosificadora de cemento tiene como finalidad
manejar el cemento a granel por medio neumático
mezclando y homogeneizando los aditivos
que conforman los diferentes diseños obtenidos por
el laboratorio. A su vez estas mezclas son cargadas
por la misma planta a las unidades móviles de transportación
que conducen el cemento al pozo.
Las partes principales que integran una planta de
cemento son:
Silos verticales. Su objetivo es almacenar cemento
y otros materiales a granel que intervienen en
altas proporciones tales como harina y arena de
sílice. Son recipientes diseñados para operar con
presión neumática baja del orden de 20 a 50 psi y
gastos altos de aire del orden de 200 a 300 pies
cúbicos por minuto. El valor operativo de la planta
está basado, por una parte, en su capacidad
de almacenamiento y, por otra, en la calidad del
mezclado que efectúa. La capacidad de cada silo
dependerá del mercado potencial local y de las
leyes regulatorias de la Secretaría de Comunicaciones
y Transportes que impactan su movilización
de un centro petrolero a otro.
Tiene un cuerpo cilíndrico con una base cónica terminada
en un casquete bridado y en la junta lleva lonas
de distribución de aire, que recibe de la parte final del
casquete, el extremo opuesto está formado por una
tapa toriesférica para soportar presiones.
121

Ingeniería de Cementaciones
Cuenta con una línea de llenado del silo que entra
por su base cónica y corre paralelo a su eje
longitudinal, el extremo superior de la línea termina
en un codo de 90°.
Inmediatamente arriba de la brida del casquete final
lleva una línea de descarga para suministro de
cemento.
122
Figura 89 Tanques presurizables de cemento a granel.
Olla de pesar y mezclar. Esta olla tiene una forma
similar a la descrita para el silo vertical, con la
diferencia de su tamaño y capacidad. Este recipiente
normalmente maneja por pesada entre 5 a
7.5 ton de mezcla y, a diferencia del silo, el sistema
de inyección de aire es a través de un múltiple
con toberas y válvulas de contra presión y
una línea directa de suministro de presión, soportada
directamente del tanque de servicio con
una válvula de contrapresión insertada que evita
el regreso del aire con cemento al compresor.
Olla de aditivos. Es similar a la olla de mezclar,
pero más pequeña pues únicamente tiene una
capacidad de 2 ton de cemento. Su función es
efectuar una primera mezcla de los aditivos con
una parte del cemento que integrará la pesada.
Una vez hecha la mezcla se bombea a la olla de
pesar donde se complementa el resto de cemento
de la pesada.
El resto de recipientes son similares a
los descritos.
• Compresores de aire. Normalmente
la planta dosificadora de cemento
a granel cuenta con un par de
compresores de aire, con capacidad
de 300 a 600 pies cúbicos de gasto
por minuto y una presión de servicio
regulada de 30 a 40 psi. Este sistema
neumático se encarga del manejo del
cemento en la planta en general.
Salud y seguridad en el manejo de
aditivos
La naturaleza de los materiales manejados
por la planta de cemento da lugar
a ciertas consideraciones especiales,
para la disminución de riesgos y
prevención de accidentes en el área
de trabajo:
Todas las personas que se encuentren realizando
las actividades diversas que se llevan a cabo en la
planta, como son: cargado de bultos, vaciado de
bultos, pesado de químicos, manejo del panel, etc.
deberán portar, sin excepción:
1.- Lentes de seguridad. Protegen los ojos del contacto
con los polvos de los productos químicos
que pudieran haberse volatilizado hacia la atmósfera.
2.- Mascarilla contra polvos. Previene la inhalación
de estos polvos.
3.- Overol. Proporciona una protección integral al
cuerpo de cualquier contacto cutáneo con los productos
químicos.
4.- Casco. Resguarda la cabeza de golpes.
5.-Protectores auditivos.
6.-Guantes. Protegen las manos del contacto con el
cemento y productos químicos, además de golpes
o cortaduras.
7.-Zapatos antiderrapantes con casquillo metálico.

Figura 90 Mezcla manual de lechada de cemento.
Instalaciones
La planta de almacenamiento debe contar con
señalamientos de localización de cada uno de los
productos químicos ahí almacenado. En estas señales
se encuentra la información básica del producto:
nombre, tipo de riesgo al manejarlo, tipo de
equipo que se debe portar al manejarlo. Otra práctica
segura es designar áreas especiales con bordes
o represas en donde se almacenen productos líquidos
para prevenir, en caso de algún derrame, mayor
daño al ambiente, y facilitar la recuperación de
los mismos.
En lo que corresponde al sistema neumático utilizado
para la mezcla del cemento y aditivos, cada uno
de los componentes del sistema: compresores, líneas
y silos, deben contar con válvulas de desfogue
que prevengan de cualquier percance que pudiese
ocurrir al sobre represionar al sistema. Asimismo,
el sistema debe estar provisto con un colector
de finos, el cual recolecta y almacena la gran
mayoría de los finos (polvos) generados por la dosificación
y que de otra forma se descargarían a la
atmósfera.
También, entre el equipo básico de seguridad de la
planta se deben incluir lavaojos y lavamanos colocados
en lugares estratégicos de fácil acceso a las
personas que se encuentran laborando.
Observaciones
Ingeniería de Cementaciones
Evite golpear los silos presurizados, pues pueden ocasionar
un accidente. En caso de ser indispensable,
golpear suavemente utilizando un martillo de caucho.
Nunca debe cerrarse o abrir una válvula sin conocimiento
pleno del estado de la operación que se está
realizando, figura 90.
XV. CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE:
Cementaciones primarias
El método de evaluación de la cementación primaria
debe ser seleccionado de acuerdo con el objetivo:
Así, cuando se desea verificar si se tiene buen sello
en la zona de la zapata, se procede a efectuar una
prueba de goteo. Se aplica al agujero descubierto
inmediatamente después de perforar la zapata, una
presión hidráulica equivalente a la carga hidrostática
que ejercerá el fluido de control con el que se perforará
la próxima etapa, durante 15 a 30 minutos, sin
abatimiento de la presión aplicada.
Cuando se desea verificar si hay buen sello en la boca
de una tubería corta, se hace una prueba hidrostática
sobre la capa de cemento; se aplica una presión hidráulica
calculada, que no sea mayor a la resistencia a
la compresión del cemento, a las condiciones de fondo.
Se toma en consideración la carga hidrostática ejercida
por el fluido de terminación, más la presión hidráulica
aplicada con bomba, por un tiempo determinado;
generalmente son de 15 a 30 minutos con presión
sostenida, sin bombeo adicional.
Para evaluar la adherencia en todo el tramo cementado
es necesario efectuar un registro sónico de
cementación, empleando la tecnología de ultrasonido
con cualquiera de las herramientas ultrasónicas
y, en caso de que este registro denote mala calidad
de la cementación en las zonas de interés, se
efectuarán operaciones de re-cementación a través
de disparos efectuados en las partes que denoten
falta de sello del cemento por mala adherencia o
por existencia de canalizaciones. Generalmente es
aceptada una adherencia mínima del 80 % para dar
por bueno un trabajo de cementación, aunque los
estudios efectuados en los laboratorios de reología
123

Ingeniería de Cementaciones
de los centros de investigación marcan un porcentaje
de adherencia mínimo del 90 % para obtener
buenos resultados de sello; sin embargo, las experiencias
de campo marcan un 80 % mínimo para
dar por buena la cementación
Cementaciones a presión
La evaluación de este tipo de operaciones se hace de
acuerdo con su objetivo; es decir, si ésta se efectúo
para corregir una canalización en una cementación
primaria, se evaluará mediante la aplicación de un sónico
de cementación y /o la aplicación de presión en
las zonas disparadas verificando que exista buen sello
en los orificios de los disparos y en la zona de falta
de adherencia manifestada por el registro.
Para el caso de abandono de intervalos, primeramente
se debe alcanzar una presión final y posteriormente
se efectúa una prueba de admisión para
asegurarse de su efectividad por un lapso de 15 a
30 minutos con la presión que se espere del siguiente
intervalo a explotar o una prueba de aligeramiento
de columna para verificar que no se tengan aportaciones
de fluidos de la formación
Tapones por circulación
La evaluación de los tapones de cemento que se
colocan por circulación variará de acuerdo con el
objetivo que se persiga con el tapón:
Para desviar pozo el tapón debe soportar de 3 a 4
ton de peso en condiciones estáticas, además al rebajar
para afinar el punto de desviación debe tener
una consistencia tal que manifieste una velocidad
de penetración mínima de 2 minutos por metro, con
un peso máximo sobre barrena de 3 ton y una presión
de bombeo de 120 a 140 kg/cm 2
.
La longitud del tapón tenderá a ser de 150 m máximo,
empleando frentes de limpieza y separador con
un volumen igual o mayor que el del cemento.
La cima del cemento podrá variar en +/- 20 m de la
profundidad de diseño.
Los tapones temporales y de apoyo se probarán con
5 ton de peso estático únicamente.
Los tapones de abandono y obturamiento de intervalos,
con temperatura mayor de 100°C se diseñarán
124
con arena sílica y no deben presentar canalización
y flujo a través del tapón, debiéndose probar con
presión hidráulica y peso, cuyos valores dependerán
de su profundidad de colocación y condiciones
del pozo.

PREGUNTAS Y RESPUESTAS
1. Describa los objetivos de las siguientes operaciones:
Cementación primaria
Cementación a presión
Tapón de cemento
Los principales objetivos de la cementación primaria
son:
Proporcionar aislamiento entre las zonas del pozo
que contienen gas, aceite y agua.
Soportar el peso de la propia tubería de revestimiento.
Reducir el proceso corrosivo de la tubería de revestimiento,
por los fluidos del pozo y los inyectados al
estimularlo.
Los objetivos de las cementaciones forzadas son:
Mejorar el sello hidráulico entre dos zonas que manejan
fluidos.
Corregir la cementación primaria en la boca de una tubería
corta o en la zapata de una tubería cementada, que
manifiesta ausencia de cemento en la prueba de goteo
Eliminar la intrusión de agua al intervalo productor.
Reducir la relación gas aceite.
Sellar un intervalo explotado.
Sellar parcialmente un intervalo que se seleccionó
incorrectamente.
Corregir una canalización en la cementación
primaria.
Corregir una anomalía en la tubería de revestimiento.
Los objetivos de los tapones de cemento son:
Desviar la trayectoria del pozo, arriba de un pescado
o para iniciar la perforación direccional.
Taponar una zona del pozo o taponar el pozo.
Ingeniería de Cementaciones
Resolver un problema de pérdida de circulación en
la etapa de perforación.
Hacer un amarre en la prueba del pozo.
2. Indique los procesos de fabricación del cemento
Portland.
Proceso Seco
Se preparan las materias primas y se pasan a un
molino para homogeneizar el tamaño de las partículas
y su cantidad, pasando por un separador de
aire y se llevan a silos mezcladores para su almacenamiento
antes de alimentarse al horno rotatorio.
Proceso Húmedo
Este proceso efectúa una mezcla de las materias primas
con agua para mantener en forma más homogénea
los materiales, haciendola pasar también por un
molino para uniformar el tamaño de partícula y posteriormente
se pasa la mezcla a unos contenedores que
la mantienen en movimiento antes de pasar al horno
rotatorio.
Esta mezcla de materia cruda, seca o húmeda, según
el proceso de fabricación, se alimenta por la parte
más elevada, al horno rotatorio inclinado, con un
gasto uniforme, y viaja lentamente por gravedad a
la parte inferior del mismo.
Para cemento petrolero, el horno se calienta con gas
a temperaturas de 1430 a 1540°C.
Estas temperaturas originan reacciones químicas entre
los ingredientes de la mezcla cruda, resultando
un material llamado clínker.
El clínker se deja enfriar a temperatura ambiente con
corriente de aire, en un área inmediata al horno, construida
bajo diseño para controlar la velocidad de enfriamiento.
Una vez frío se almacena y se muele posteriormente
en molinos de bolas, dándole el tamaño
deseado a las partículas.
El clínker alimenta al molino de cemento conjuntamente
con una dosificación de sulfato de calcio
dihidratado, con lo que se obtiene el producto terminado
de cemento Portland.
125

Ingeniería de Cementaciones
3. Indique los principales compuestos mineralógicos
del cemento y sus funciones.
Silicato Tricálcico C 3 S
Es el componente de mayor proporción en la mayoría
de los cementos y el factor principal que produce
la consistencia temprana o inmediata (1 a 28 días).
Los cementos de alta consistencia inmediata, generalmente
lo contienen en mayor concentración que
el Portland común y que los retardados.
Silicato Dicálcico C 2 S
Compuesto de hidratación lenta que proporciona la
ganancia gradual de resistencia, la cual ocurre en
un periodo largo: después de 28 días.
Aluminato Tricálcico C 3 A
Tiene influencia en el tiempo de espesamiento de la
lechada. Es responsable de la susceptibilidad al ataque
químico de los sulfatos sobre los cementos. Se
clasifican en moderada y alta resistencia al ataque
químico, cuando lo contienen en 8 y 3% respectivamente.
Aluminio Ferrito Tetracálcico C 4 AF
Este compuesto es de bajo calor de hidratación y no
influye en el fraguado inicial.
4. Indique las clases de cemento petrolero de mayor
aplicación en el ámbito mundial, en función
de su versatilidad de aplicación.
Cementos Clase G Y H.
Comúnmente conocidos como cementos petroleros,
son básicos para emplearse desde la superficie hasta
2240 m tal como se fabrican. Pueden modificarse
con aceleradores y retardadores para usarlos en un
amplio rango de condiciones de presión y temperatura.
5. Indique las categorías en que se agrupan para
su estudio los distintos aditivos.
Los aditivos químicos de cementación se agrupan
en ocho categorías para su estudio y aplicación:
126
Aceleradores
Reducen el tiempo de fraguado de los sistemas de
cemento e incrementan la velocidad de desarrollo
de resistencia compresiva.
Retardadores
Prolongan el tiempo de fraguado de los sistemas de
cemento.
Extendedores
Bajan la densidad de los sistemas de cemento y/o
reducen la cantidad de cemento por unidad de volumen
del producto fraguado.
Densificantes
Incrementan la densidad de los sistemas del cemento.
Dispersantes
Reducen la viscosidad de las lechadas de cemento.
Controladores de filtrado
Controlan la pérdida de la fase acuosa de los sistemas
de cemento, frente a zonas permeables.
Controlador de pérdida de circulación
Controlan la pérdida de cemento hacia zonas débiles
de la formación o fracturas.
Aditivos especiales
Es la miscelánea de aditivos complementarios para
la cementación, tales como antiespumantes,
controladores de la regresión de la resistencia
compresiva, etcétera.
6. Indique cómo se calcula el volumen de lechada
de cemento que se requiere emplear en una
cementación primaria, con tubería corrida hasta
la superficie.
Se multiplica la capacidad del espacio anular entre
el agujero y la tubería de revestimiento por cementar
y entre ésta y la última tubería cementada, por la
longitud que se va a cubrir en cada caso, más la capacidad
de la tubería que se va a cementar multipli-

cada por la longitud entre cople y zapata de la TR
por cementar.
7.Indique en qué consiste el diseño de gabinete de
una cementación primaria y cómo se pueden conjugar
las características reológicas de los fluidos con
el estado mecánico del pozo.
El diseño de gabinete consiste en conjugar las características
reológicas de los fluidos que intervienen
en la operación de cementación con las condiciones
mecánicas del pozo, mediante un programa
computarizado que brinda la oportunidad de analizar
varias alternativas: simula mediante cálculos los
esfuerzos a que se someterá el pozo durante la operación
de cementación y vigila, en todo momento,
que la presión de fondo de cementación no sea igual
o superior a la presión de fracturamiento de la formación,
ni menor a la presión de poro.
8. Indique los pasos que se deben seguir para el
cálculo de un tapón balanceado de cemento.
Efectuar registros de calibración y temperatura del
agujero.
Definir de acuerdo al registro de calibración la zona
de colocación y diámetro promedio.
Calcular el volumen de lechada necesaria para cubrir
la longitud del tapón que se pretenda tener en
el pozo.
Determinar la altura de la lechada dentro y fuera de
la tubería de perforación, dividiendo el volumen de
lechada calculada entre la suma de las capacidades
dentro de la tubería de perforación y del espacio anular
entre la tubería de perforación y el agujero.
Determinar la altura dentro y fuera de los frentes
lavador y espaciador en forma similar al de la
lechada.
Calcular el volumen de desplazamiento, multiplicando
la capacidad del interior de la sarta por la distancia
de la cima determinada en el paso anterior a la
superficie, con base en las alturas determinadas en
los dos pasos anteriores
9. Mencione las técnicas empleadas para llevar a
cabo una cementación a presión.
Ingeniería de Cementaciones
Cementación a presión con bombeo continuo o con
bombeo intermitente.
Cementación a presión con rompimiento de formación
e inyección de la lechada en el interior de la
fractura provocada.
Cementación a presión sin romper formación, formando
depósitos de cemento con base en la construcción
de enjarre de baja permeabilidad en las zonas
de inyección.
ble: uno, para programar y ejecutar los parámetros
principales de cementación durante la operación, y
el otro para monitoreo y control del desarrollo de la
operación misma.
La técnica elegida se selecciona de acuerdo con el
El sistema de cómputo debe ser doble: uno, para
objetivo de la operación. programar y ejecutar los
parámetros principales de cementación durante la
operación. y el otro para
10. Indique las características que debe tener el
monitoreo y control del desarrollo de la operación
sistema de mezclado de cemento para obtener
un trabajo de calidad.
Debe hacerse con un mezclador de alta energía. Se
imprime un esfuerzo cortante alto y prolongado,
basado en recircular la mezcla con control de densidad
automatizado programable, con capacidad suficiente
25 bl para operaciones con volúmenes grandes
de lechada.
127

Ingeniería de Cementaciones
GLOSARIO
AES Área exterior de sellos Pdif Presión diferencial
AiTR Área interior de TR ProtT Protección a la tubería
CAD Capacidad del agujero descubierto ProtF Protección a la formación
CEA Capacidad del espacio anular Cc Carga máxima al colapso del cargador
CICe Cima de cemento FCc Factor de capacidad del colgador al colapso
CTC Capacidad del TC Q Gasto
CTP Capacidad de TP R Rendimiento del saco de cemento
CTp Capacidad de Tp PV Peso volumétrico
CTR Capacidad de TR DTR Desplazamiento de TR
Dag Diámetro del agujero RTRC Resistencia de TR al colapso
Dc Diámetro de la camisa Cpi Carga máxima de TR sin desgarrarse
De Diámetro exterior W Peso de tubería
Di Diámetro interior Vzc Volumen de lechada dentro de TR entre zapata
y cople
DT Diámetro de tubería RTRpi Resistencia de TR a la presión interna
Dv Diámetro del vástago RTRT Resistencia de TR a la tensión
Ef Eficiencia WS Peso de sarta de tubería
ETP Elongación de TP Sc Saco de cemento
ETR Elongación de TR TC Tubería conductor
FC Fuerza que actúa sobre el cople TR Tubería de revestimiento
FF Factor de flotación TP Tubería de perforación
Ffp Factor de fricción del lodo Tp Tubería de producción
Fs Factor de seguridad DTP Desplazamiento de TP
Ge Gravedad específica t TR Tramos de TR
Gf Gradiente de fractura Vag Volumen de agua
GTP Grado de TP t TP Tramos de TP
GTR Grado de TR Vc Volumen de cemento
H Profundidad VLc Volumen de lechada de cemento
hzc Longitud entre zapata y cople Vcr Volumen de cemento requerido
L Longitud Vd Volumen de desplazamiento
LTP Longitud de TP Vit Velocidad de introducción de la tubería
LTR Longitud de TR LV Longitud del vástago
Uac Densidad del acero LTp Longitud de Tp
Uc Densidad del cemento WT Peso teórico de la tubería
Ufc Densidad del fluido de control FCpi Factor de capacidad del colgador a la presión
interna
T Tiempo WF Peso físico de la tubería
128

BIBLIOGRAFIA
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