Perfiles a Pozo Abierto

Los perfiles a pozo abierto son los registros que se realizan a los pozos después de finalizar la perforación mediante instrumentos de medición eléctricos, sónicos y nucleares, que transmiten información sobre la composición de las rocas. Los perfiles que se emplean comúnmente son la resistividad, densidad, densidad neutrón, sónico, potencial espontáneo y rayos gamma.

Con estos perfiles se logran los siguientes objetivos:

• Determinar los niveles porosos y permeables.
• Calcular el contenido y tipo de fluido a partir de fórmulas.

Cementación de Pozos

Para que exista un adecuado aislamiento entre intervalos impermeables en un pozo, debe colocarse un anillo de cemento eficaz a lo largo de un intervalo de profundidad vertical entre dichas zonas. El cemento en el espacio anular debe brindar un sello hidráulico eficaz para soportar las operaciones de terminación y producción.

Las cementaciones se clasifican en:

• Cementaciones primarias.
• Cementaciones secundarias o de Squeeze Cementing.

Los materiales iniciales empleados en la formulación del cemento son caliza (CaO), sílice (SiO2), arcilla (Al2O3) y óxido férrico (Fe2O3). Al adicionárseles calor de 2,600 a 3,000 °F, reaccionan formando clínker, el cual es un producto de horno que se muele para fabricar el cemento Portland.

Clasificación de Cementos según la API

Cementos Clase A

Está diseñado para emplearse hasta 1,830 m (6,000 pies) de profundidad como máximo, con temperaturas de 77 °C (170 °F) y donde no se requieran propiedades especiales. Esta clase de cemento es el más económico. El ASTM denomina a este cemento como “Tipo I”.

Cementos Clase B

Está diseñado para emplearse hasta 1,830 m (6,000 pies) de profundidad como máximo, con temperaturas de 77 °C (170 °F) y donde se requiere moderada a alta resistencia a los sulfatos. Este cemento presenta un contenido de aluminato tricálcico (3CaO.Al2O3) menor que el cemento de clase A y tiene un costo ligeramente superior. El ASTM lo denomina como “Tipo II”.

Cementos Clase C

Está diseñado para emplearse hasta 1,830 m (6,000 pies) de profundidad como máximo, con temperaturas de 77 °C (170 °F) y donde se requiere alta resistencia a la compresión temprana. Se fabrican en los tres grados de resistencia a los sulfatos (baja, moderada y alta). Este cemento presenta un alto contenido de silicato tricálcico. El ASTM lo denomina como “Tipo III”.

Cementos Clase D

Este cemento se aplica desde 1,830 m (6,000 pies) hasta 3,050 m (10,000 pies) de profundidad con temperaturas de hasta 110 °C (230 °F) y presión moderada. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. Estos cementos resultan más costosos que otras clases.

Cementos Clase E

Se emplea desde 3,050 m (10,000 pies) hasta 4,270 m (14,000 pies) de profundidad con temperatura de 143 °C (290 °F) y alta presión. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos.

Cementos Clase F

Este cemento se emplea desde 3,050 m (10,000 pies) hasta 4,880 m (16,000 pies) de profundidad con temperatura de 160 °C (320 °F) donde existe alta presión. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos.

Cementos Clase G y H

Comúnmente conocidos como cementos petroleros, son cementos básicos para emplearse desde la superficie hasta 2,240 m (8,000 pies) tal como se fabrican. Pueden modificarse con aceleradores o retardadores de fraguado para usarlos en un amplio rango de condiciones de presión y temperatura. Se fabrican en moderada y alta resistencia a los sulfatos. En cuanto a su composición química, son similares a los cementos API Clase B. La composición química de los cementos clase G y H es esencialmente igual; la principal diferencia radica en su área superficial: los cementos clase H son más gruesos que los clase G, lo que se evidencia en sus diferentes requerimientos de agua.

Cementos Clase J

Se quedó en fase de experimentación y fue diseñado para usarse a temperaturas estáticas de 177 °C (351 °F) de 3,660 m (12,000 pies) a 4,880 m (16,000 pies) de profundidad sin necesidad de empleo de pasta silícea, lo que evita la regresión de la resistencia a la compresión.

Cementación Primaria

Es aquella que se efectúa inicialmente para fijar y aislar las cañerías de revestimiento. Consiste en colocar cemento entre el pozo abierto y la cañería durante toda o una parte de su longitud.

Objetivos fundamentales de la cementación primaria:

• Aislar las distintas formaciones entre sí, evitando el movimiento de los fluidos entre ellas y con la superficie.
• Establecer un medio de fijación de las cañerías sucesivas.
• Prevenir la contaminación de las capas freáticas.
• Evitar la corrosión del casing.
• Permitir controlar presiones de pozo.
• Aislar problemas que afectan a la perforación.

Cementación Secundaria o Squeeze Cementing

Es un proceso en el cual se aplica una presión hidráulica para forzar la lechada dentro de punzados (previamente creados en el casing), fracturas, canales u orificios que comunican con el espacio anular entre el pozo y la formación, forzando el filtrado del agua para crear una masa sólida que, al endurecerse, provee el sello deseado.

Objetivos:

• Mejorar el sello hidráulico entre dos formaciones que manejan fluidos.
• Reparar fallas en la cementación primaria.
• Completar el tope de anillo.
• Controlar la entrada indeseada de gas o agua en zonas de petróleo para el control de la relación Agua-Petróleo (WOR) o Gas-Petróleo (GOR).
• Abandono de zonas improductivas.
• Sellar pérdidas de circulación.
• Reparar casing roto.
• Forzar y bloquear arriba o debajo de la zona de interés.
• Sellar zonas con problemas durante la perforación.
• Modificar los perfiles de inyección en pozos inyectores.

Inconvenientes en la cementación secundaria:

• La mayoría de los canales están llenos de fluidos.
• El lodo en los canales debería ser desplazado durante el trabajo.
• La mayoría de los canales no pueden recibir la lechada bajo condiciones de presión.
• La lechada de cemento NO entra dentro de la matriz de formación. El tamaño promedio del cemento es de 20-50 micrones, por lo que se requiere una permeabilidad > 2000 md para recibir la lechada.
• Las partículas de cemento son muy grandes para entrar en la matriz en la mayoría de las formaciones, excepto en aquellas con extremada alta permeabilidad o fracturadas. Solamente entra el filtrado a la formación.
• No todas las perforaciones pueden estar abiertas durante la inyección de cemento.
• Los punzados pueden estar parcialmente tapados, lo que provoca que la presión de inyección varíe.
• La lechada seguirá el camino de menor resistencia.
• El fluido de prueba de inyección debe estar libre de sólidos.

Perfiles a Pozo Entubado

Son los registros que se obtienen una vez entubado el pozo, realizados para satisfacer uno o más de los siguientes puntos:

• Control de calidad de la cementación.
• Correlación de profundidades entre pozo abierto y pozo entubado.
• Perfiles Especiales para Reservorio: ampliación de la información obtenida en pozo abierto.
• Perfiles Especiales para Evaluación de Casing: obtención de información adicional para resolver problemas especiales.

Pueden ser sónicos, magnéticos, nucleares o, en algunos casos, resistivos.

Perfil de Control de Cemento (CBL)

Es un registro sónico que mide la calidad del cemento que rodea a la cañería. La información se obtiene por la evaluación de una onda de sonido emitida por la herramienta que viaja por la cañería, el cemento, a través de la formación y a través del lodo.

La amplitud de la curva de la onda sónica reflejada es máxima en zonas donde la cañería no está bien cementada y mínima en zonas donde el cemento tiene buena adherencia a la cañería y a la formación.

Ondas transversales u ondas de cizalla (Ondas S o Secundarias): Las partículas de una onda S oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación. Se distinguen las ondas P (primarias) y las ondas S. Sus velocidades de propagación son bajas, equivalentes al doble de tiempo de retardo de las ondas P.

La atenuación depende fundamentalmente de:

• Resistencia a la compresión del cemento.
• Tipo de cemento y sus aditivos.
• Diámetro del casing.
• Peso del casing (la señal debe regularse de acuerdo al peso de la cañería en lb/ft).
• Tipo de casing.
• Espesor de la capa de cemento (debe ser mayor que ¼ de la longitud de onda de la señal acústica).
• Posicionamiento de la compuerta electrónica fija en el tiempo correcto.

Interpretación de la adherencia:

• Una elevada amplitud indica que el casing puede vibrar con relativa libertad; por lo tanto, la adherencia no es buena.
• Una amplitud baja indica que el casing está más confinado o adherido, lo que provoca la atenuación de la energía.
• Las mediciones intermedias determinan un porcentaje de adherencia del casing.

Escenarios Comunes en la Evaluación

• Cañería totalmente libre: El sonido emitido se refracta al llegar al caño viajando a lo largo de este. La atenuación será mínima.
• Cañería cementada: Cuando el cemento ha llenado totalmente el espacio y se ha adherido perfectamente, se produce una fuerte atenuación y la señal de CBL cae a cero.
• Cañería descentralizada: El cemento deja un canal donde el caño está más cerca de la pared del pozo. La amplitud dependerá del tamaño del canal.

Curvas de Registro

Tiempo de Tránsito (TT)

Se representa en función de la profundidad. Con esta curva se puede verificar:

• La variación del TT en áreas que indican buena cementación.
• La centralización de la herramienta.
• Formaciones rápidas.
• El tiempo de fraguado necesario para obtener una atenuación considerable.
• Recubrimiento de pintura u otros elementos en el caño.
• La calibración del instrumento y la litología.

Perfil de Densidad Variable (VDL)

La técnica consiste en obtener todas las señales de la herramienta, recortar los semiciclos negativos y modular la intensidad de la señal de microsismograma. El resultado es un registro continuo de las variaciones del tren de ondas acústico del pozo, donde la intensidad aumenta con la amplitud de los semiciclos positivos.