Capitulo Ix Centralizadores 1c3n4k

SEMINARIO DE CEMENTACION

CENTRALIZADORE S

Importancia de la Centralización. ¿Por que centralizar las tuberías? Mejora la calidad de la cementación. Disminuye el arrastre en la bajada del revestidor. Reduce la posibilidad de pega diferencial.

¿Cómo beneficia la centralización a la cementación? Propicia una remoción adecuada del Lodo de Perforación y del Revoque. Mejora la Distribución Axial del Cemento.

Importancia de la Centralización. ¿Por qué disminuye el arrastre en la bajada del revestidor? Ejerce una fuerza de restauración. Reduce los puntos de os tubería formación, reduciendo las fuerzas de corrida y el desgaste de la tubería. Permite la Reciprocación/Rotación. Facilita el Flujo por la mejor distribución del área. Minimiza la restricción de Flujo.

¿Por qué reduce las posibilidades de pega diferencial? Menos puntos área de o tubería formación.

Factores que afectan la bajada del revestidor. • • • • •

Hoyo Estrecho. Bloqueo de lodo deshidratado. Pega Diferencial. Depósitos de Ripios. Altas fuerzas de fricción inducidas por: – Altos Coeficientes de Fricción – Patas de Perro Severas • Mala Ubicación de los Centralizadores y Retenedores. • Mala Selección del Centralizador y Retenedor.

Soluciones a los problemas anteriores • Buenas Condiciones de Hoyo: Geometría, Trayectoria, Acondicionamiento. Acondicionamiento

• Selección, Ubicación e Instalación Correcta de Centralizadores y Retenedores.

Espaciamiento y ubicación Definición del “Standoff”: Es la separación mínima porcentual de un punto del revestidor respecto a la formación y se determina en función del espaciamiento entre centralizadores.

• El espaciamiento entre centralizadores es una función de varias variables como por ejemplo: – – – –

Tamaño y peso del revestidor. Desviación del hoyo. Vertical y Azimut. Diámetro del hoyo. Peso del lodo.

Existen programas computarizados que facilitan el cálculo del espaciamiento y ubicación de los centralizadores!.

Standoff “ES la menor distancia entre la superficie del revestidor y la formación. Viene normalizada en forma porcentual entre la diferencia de radios hoyo – revestidor”. Hoyo del pozo

Revestidor (OD) rw rc

Wn = distancia mínima

% Standoff (Wa) 

100Wn rw  rc

rw = radio del hoyo rc = radio del revestidor Wn = distancia mínima entre revestidor y formación

“Standoff” vs inclinación del hoyo

En una sección inclinada la tubería tiende a ar la parte baja del hoyo debido a la deformación.

• Máxima deflexión ocurre entre los centralizadores (“sag point”). • Apreciable diferencia entre centralizadores rígidos y flexibles  Flexión y Hundimiento del fleje.

Pozos Inclinados. Diseño • Consideraciones de diseño – Standoff adecuado de la tubería (> 80%). – Estimar tipo de hoyo : • En calibre: Centralizadores Rígidos o Sólidos. • Variable: Centralizadores Flexibles o Rígidos. – Efecto de Flotación de los Fluidos (Software).

Pozos Horizontales. Diseño • Consideraciones de Diseño – Desgaste: • Longitud a Cementar. • Nuevas tecnologías: Centralizadores Auto deslizantes o Centralizadores con Rodamientos.

– Flotación: • Considere las densidades de fluidos adecuadas en la simulación.

!Cuidado con el arrastre!

Tipos de Centralizadores Disponibles para Pozos Inclinados y Horizontales

• • •

Flexibles Rígidos Sólidos

Tipos de Centralizadores. Descripción

TANDEM  Aplicación en espacios anulares mayores a 1 1/2’’.  Se disponen soldados y no soldados, de bisagra o de anillo.  Su Fr varía notablemente en función del grado de compresión.  Incremento del área de o al tener dos puntos de apoyo.  Se prefieren en hoyos inclinados / horizontales ??.  Menor radio de acción que los centralizadores flexibles.

Tipos de Centralizadores

Rígidos

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Aletas resistentes, rectas o en espiral. Tipos: soldados y no soldados; anillo y de bisagra. Generan menos arrastre que los flexibles. Diámetro exterior< Diámetro interior tubería previa. Generan un Stand-off fijo. Debe ser instalado entre retenedores o juntas. Las versiones soldadas permiten el movimiento de tubería. La versión de aleta en espiral es útil para pasar “ojos de llave”. No son efectivos en zonas lavadas. Espacios anulares pequeños 1-1/2’’ > Da > 3/4’’, y con restricciones. Poca restricción de flujo. Aplicación en el overlap de los colgadores.

Tipos de Centralizadores

Sólidos

Aleta Recta. Aleta en ángulo fijo. Aleta helicoidal.

• Aletas resistentes, rectas o en espiral, dirigen el flujo. • Generan menos arrastre que los flexibles. • Generan un Stand-off fijo. • Debe ser instalado entre retenedores o juntas. • Se disponen de anillo y de bisagra. • Generalmente utilizados en espacios anulares amplios, > 3/4’’. • Los materiales más utilizados son Acero, Zinc, Aluminio, Bronce.

Tipos de Centralizadores Sólidos de Aleta Recta  Reducen el efecto de arado.  Facilitan la bajada del revestidor, respecto a los centralizadores de aleta inclinada.  La forma de la aleta no previene el enterramiento para hoyos con ojos de llave.  Existen versiones para hoyo reducido (slim hole).  No se recomiendan para hoyos con restricciones.  No permite la rotación de la tubería.

Tipos de Centralizadores

Sólidos de Aleta en ángulo fijo  Producen efecto de arado.  Permiten el movimiento de tubería.  La forma de la aleta previene el enterramiento para hoyos con ojos de llave.  No se recomiendan para hoyos con restricciones.

Tipos de Centralizadores Sólidos de Aleta Helicoidal  La forma de la aleta previene el enterramiento para hoyos con ojos de llave.  Ayudan al paso a través de las restricciones del hoyo.  Permite el movimiento de la tubería.  Inducen cambios en la dirección del flujo que pueden ayudar a la remoción del lodo en las zonas próximas a la herramienta.

Centralizadores especiales

Sólidos de Patines • Diseñados para pozos horizontales. • Espacios anulares > 1 1/2’’. • Diseños disponibles para rotación o reciprocación. • Diámetro exterior < Diámetro interior tubería previa • Generan un Stand-off fijo. • Debe ser instalado entre retenedores o juntas. • Se lubrican con el fluido de perforación.

Otros Tipos de Centralizadores

Integrales



 





 



Sólidos o flexibles. Espacios anulares < 3/4’’. Parte integral de la tubería, por lo que el espaciado está limitado a 40 pies. Propiedades de colapso y estallido dependiendo de la aplicación. Permiten reciprocación y los flexibles inclusive rotación. Poca restricción de flujo. Diámetro exterior  Diámetro exterior del tubería a centralizar. Generan un Stand-off fijo.

Control de Calidad

Control de Calidad

Ajuste y Colocación de Retenedores 1 5

8

4

3

6 NO CENTRALIZADO (Ajustado inadecuadamente)

2

7

CENTRALIZADO correctamente Ajustar tornillos según orden numérico

Ajuste y Colocación de Retenedores

OBSERVE LA UBICACIÓN DEL BISELADO SIEMPRE HACIA FUERA-LOS TORNILLOS DE SUJECION MAS CERCA DEL CENTRALIZADOR

Ajuste y Colocación de Retenedores STOP COLLAR MAL COLOCADOS

ALERTA (1) UN SOLO STOP COLLAR MAL COLOCADOS PUEDE CAUSAR UN EFECTO DOMINO (SOBRE TODO EN TUBERIA LISA)

Criterios y Recomendaciones de Centralización Instalaciones típicas de los Centralizadores Sobre el retenedor. Sobre el cuello de la junta. Entre retenedores. Entre el cuello de la junta y retenedor. Entre juntas. Retenedor integrado al centralizador. Centralizador integrado a la tubería.

Centralización en Pozos Inclinados. Casos Históricos

Experiencias de Centralización - Cempro Campo: Bachaquero Lago Max Inclinación 60 grados Hoyo: Producción. 4600 ‘ # Centralizadores: 61 Tipo de Centralizadores: Flexibles Sólidos

Experiencias de Centralización / Cementpro Campo: Bare Max Inclinación 85 º Hoyo: Producción. 4000 ‘ # Centralizadores: 50 Tipo de Centralizadores: Flexibles (Angulo < 45 º 2700’a 1800) Sólidos (últimos 500’)

Experiencias de Centralización / Cementpro Campo: Santa Barbara Max Inclinación 20 Hoyo: Intermedio.  Hoyo estrecho. 17000 ‘ # Centralizadores: 30 Tipo de Centralizadores: Sólidos

Recomendaciones Finales

Recomendaciones En General : • Hacer Cálculos Basados en Standoff > 80% •

• •

Verificar calidad de los centralizadores y retenedores: – Proceso de fabricación. – Diseño. – Materiales. – Norma API 10-D. Diseñar el programa de centralización fundamentándose en las recomendaciones de los simuladores. Controlar la Instalación de los Retenedores.

Recomendaciones Sección Vertical (Inclinación < 5°): • •

•

Utilizar Centralizadores Flexibles Si los espacios anulares son estrechos se recomienda el uso de centralizadores sólidos para garantizar un “Standoff” positivo. Si se utilizan centralizadores inductores de turbulencia (o equivalentes), debe trabajarse con valores de centralización > 80%. La efectividad de estos centralizadores disminuye a medida que aumenta el diámetro del hoyo (el fluido no pasa por entre las venas del centralizador), siendo inefectivos en zonas lavadas o cavernosas.

Recomendaciones Sección Inclinada (5° < Inclinación < 30°): •

Utilizar centralizadores flexibles en la medida que los cálculos (Simuladores) indiquen que estos son adecuados para proveer los valores de “Standoff” requerido.

Estimar los valores de Torque y Arrastre. •

Usar centralizadores modelo doble-fleje como opción.

•

Utilice centralizadores rígidos en caso de que el hoyo sea estrechos.

•

Usar centralizadores sólidos (aletas rectas, helicoidales, etc.) en caso de que los flexibles ni los rígidos no sean aplicables.

Recomendaciones Secciones Altamente Inclinadas y Horizontales (Inclinación > 30°): •

•

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Considerar el uso de los centralizadores de doble fleje. Debido a que sus altas fuerzas de restauración inducen un alto nivel de centralización. Estos generan menores fuerzas de inicio y corrida que los centralizadores flexibles convencionales. Usar centralizadores sólidos (aletas rectas, helicoidales, etc.) en caso de que los flexibles no sean aplicables. Usar centralizadores rígidos o integrales en pozos de alto ángulo, donde los centralizadores sólidos pudiesen obstruir el canal de flujo y dificultar el desplazamiento de los fluidos

Recomendaciones •

Usar centralizadores sólidos para liners y otras aplicaciones críticas.

•

Combinaciones de centralizadores rígidos y flexibles de doble fleje en algunos pozos, mejora sustancialmente la potencialidad de buenos trabajos de cementación.

Recomendaciones Pozos horizontales de largo alcance: •

Considerar el uso de los Centralizadores de Patines.

Zonas Lavadas: • •

Considerar el uso de centralizadores de todas formas. Centralizar por encima y por debajo de la zona lavada.

Formaciones No Consolidadas: • •

Minimizar el arrastre en el diseño del esquema de centralización. Usar centralizadores sólidos como mejor opción.