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HERRAMIENTAS SNICASCONVENCIONALES
ATENUACIN (CBL),
PRESENTACIN DE ENERGA TOTAL (VDL)Y TIEMPO DE TRNSITO
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Herramientas diseadas para evaluar condicionesen el espacio anular
Las mediciones tomadas se pueden relacionar a: Calidad del cemento Resistencia a la compresin (ms precisamente, a
impedancia acstica)
Adhesin al revestimiento (casing) y a la formacin
La determinacin de aislacin entre zonas es elprincipal objetivo
REGISTROS DE CEMENTO
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CBL: registro de atenuacin de seales snicas
VDL: presentacin de energa total (espectrosnico completo)
Tiempo de trnsito: Control de calidad y complemento de interpretacin
Limitaciones de registros snicosconvencionales Microanillo: problemas de aislacin o de
interpretacin?
Omni-direccionalidad (imposibilidad de reconocercanales)
REGISTROS DE CEMENTOCONVENCIONALES
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Herramienta del CBL
Principio del CBL (registro de atenuacin delsonido)
Parmetros acsticosAtenuacin, impedancia acstica y resistencia
a la compresin del cemento
Interpretacin de la curva de amplitud (oatenuacin)
CBL: REGISTRO DE ATENUACIN
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Un transmisor 20.103ciclos/seg
(20 Hz)
Dos receptores Espaciamiento de
3 ft para medidade atenuacin
Espaciamiento de5 ft para registrode energa total(VDL)
T
R
R
HERRAMIENTA DEL CBL
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Ventana fija (Fixed Gate): TT : tiempo de trnsito (amplitud >nivel de deteccin)
CBL : Mxima amplitud entre (t) y (t + CBLG)
Principio del CBL : Ventana fija
t
Nivel dedeteccin
CBLGTT
E1
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Ventana flotante (Floating Gate): TT : tiempo de trnsito (amplitud >nivel de deteccin)
CBL : Mxima amplitud entre (TT-SGW) y (TT- SGW +CBLG)
Principio del CBL : Ventana flotante
Nivel dedeteccin
CBLG
SGWTT
E1
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T
R
T
R
REVESTIMIENTOLIBRE
REVESTIMIENTO
CEMENTADO
PRINCIPIO DEL CBL
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ATENUACIN DEL CBL
T
R
R
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Mide la amplitud del primer arribo (E1)
Determina la tasa de atenuacin cuando seconocen las caractersticas del revestimiento
(dimetro)La atenuacin vara con la cantidad de cemento
y/o su impedancia acstica, cuando existeacop lam iento acst ico entre cemento y
revest imiento
CBL: RECEPTOR A 3 FT.
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PARMETROS ACSTICOS
IMPEDANCIA ACSTICA
Z = DENSIDAD x VELOCIDAD DE ONDA
Mrayl kg/l km/s
TASA DE ATENUACIN
k = -20 log AMPLITUD EN X"(X"- X') AMPLITUD EN X
dB/ft ft
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ATENUACIN vs IMPEDANCIA ACSTICA
TASADEATENUACIN(%)
IMPEDANCIA ACSTICA (106Kg m-2s-1, Mrayl)
1 2 3 4 5 6 7 8 90
0
25
50
75
100
125
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1987: La relacin entre CBL y Resistenciaa la Compresin no es vlida
RESISTENCIA A LA COMPRESIN (psi x 1000)TASADEATENUACIN
(%)
1 2 3 4 5 6 7 800
25
50
75
100
125
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INTERPRETACIN DE LA CURVA DEAMPLITUD (O ATENUACIN)
Tomado de
Bigelow,
SPE 13342
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Cmo se presenta la energa total (o espectrossmico)
Interpretacin bsica del VDL Casing libre Buen cemento
Adhesin parcial
Falta de sello cemento-formacin
El VDL: espejo de tiempo de trnsito en
registros snicos
Resumen de interpretacin
VDLPRESENTACIN DE ENERGA TOTAL
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VDL (VARIABLE DENSITY LOG)
TRANSMISOR
ARRIBOS DECASING
COMPRESION
ARRIBOS DEFORMACIN
CORTE ARRIBOS DELODO
(>1100 s)
E1
tsec
INTERPRETACIN SLO CUALITATIVA
Permite investigar el acoplamiento entre cemento y formacin
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Produce el espectro ssmico completo (anlisisde todas las ondas, su transmisin y suatenuacin)
Evaluacin cualitativa de la adhesin cemento-formacin
Ayuda a diferenciar entre cemento de menorimpedancia acstica (~menor resistencia a lacompresin) y canalizaciones.
VDL - RECEPTOR A 5 FT
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CBL con VARIABLE DENSITY DISPLAY
Tomado de
Bigelow,
SPE 13342
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INTERPRETACIN DE LAPRESENTACIN DE ENERGA TOTAL
Tomado de
Bigelow,
SPE 13342
INTERPRETACIN BSICA DE LA
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INTERPRETACIN BSICA DE LAPRESENTACIN DE ENERGA TOTAL
Casing libre
La energa acstica
se transmite por elcasing.
Bandas rectas y
paralelas de casing
libre.Atenuacin mnima
Las cuplas
aparecen como
chevrons. No hay seales de
formacin.
INTERPRETACIN BSICA DE LA
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Buen cemento
Arribos de casingausentes o muy
dbiles.
Ondas de fomacin
muy marcadas,tanto
compresionales
como de corte.
INTERPRETACIN BSICA DE LAPRESENTACIN DE ENERGA TOTAL
INTERPRETACIN BSICA DE LA
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Adhesin parcial?
Se observan tantoseales de casing
como de formacin
Canalizacin
Microanillo
Cemento espumado
Casing cubierto con
resina
INTERPRETACIN BSICA DE LAPRESENTACIN DE ENERGA TOTAL
INTERPRETACIN BSICA DE LA
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Buena adhesin
cemento-casing.
Sin adhesincemento a
formacin.
No se aprecianarribos de casing.
No hay arribos de
formacin.
Formacin muyatenuada (por ej.
areniscas gasferas
de alta porosidad).
INTERPRETACIN BSICA DE LAPRESENTACIN DE ENERGA TOTAL
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EL VDL ES UNA IMAGEN ESPECULAR DEUN REGISTRO SNICO A HUECO ABIERTO
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Fuertes seales de casing Casing libre (conexiones se ven como chevrons)
Ausencia de seales de casing (o dbiles) Gran atenuacin en la pista de CBL (baja amplitud) Buena adhesin cemento-casing
Seales de formacin fuertes y seales decasing dbiles Buena adhesin, tanto cemento-casing como
cemento-formacin
Las franjas de formacin son como una imagenen espejo de un registro snico (TT)
INTERPRETACIN DEL VDL: RESUMEN
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Ausencia de seales de formacin No hay acoplamiento (adhesin) cemento-formacin
Tambin producida por roca con mucha atenuacin
Seales fuertes, tanto de casing como deformacin Canalizacin o microanillo?
Se define con tramos de registro repetidos aplicando
suficiente presinVDLs ruidosos (bandas de formacin entrecortadas)
Suele ocurrir frente a zonas de gas
INTERPRETACIN DEL VDL: RESUMEN
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Tiempo de trnsito para control de calidad einterpretacin
Factores que reducen el tiempo de trnsito
Excentricidad de la herramienta (inaceptable) Formaciones rpidas
Factores que aumentan el tiempo de trnsito Alargamiento (stretching)
Saltos de ciclo (cycle skipping)
TIEMPO DE TRNSITO
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El tiempo de trnsito es un factor clave paracontrol de calidad e interpretacin
Tiempo total para que la onda snica se transmita: Del transmisor al casing, a travs del fluido
Hacia abajo, por el casing, hasta la altura del receptor
Del casing al receptor, a travs del fluido
El tiempo de trnsito depende del tamao de
casing Control de calidad y determinacin de TT crtico en
casing libre.
Debe ser constante, excepto frente a las cuplas (ligeroretardo caracterstico)
TIEMPO DE TRNSITO
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HERRAMIENTA BIEN CENTRALIZADA SEGNLA CURVA DE TIEMPO DE TRNSITO
Tomado de
Fitzgerald,
Tennecos
Cement Bond
Logging Field
Reference
Manual
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Excentricidad de la herramienta Reduccin significativa de amplitud.
Registro no aceptable (CONTROL DE CALIDAD!)
Formaciones rpidas Por ejemplo, carbonatos de alta densidad
La seal de formacin llega tanto o ms rpido que laseal de casing
Suele incrementar la amplitud de la curva CBL
Cuando se observa es indicativo de un buen cemento
En cualquier caso, la curva de amplitud no esrepresentativa del llenado de cemento
FACTORES QUE REDUCENEL TIEMPO DE TRNSITO
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EFECTO DE LA HERRAMIENTAMAL CENTRALIZADA
Nivel de deteccin
Efecto deexcentricidad
Tiempo de trnsito ms corto
Menor amplitud en la curva de CBL
El registro no es vlido
Da una idea falsa de que el cemento es mejor de lo real
Deberan rechazarse registros que no indiquen buenacentralizacin (TT) o que no incluyan la curva de TT
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HERRAMIENTA MAL CENTRALIZADA
Cuando el tiempo de
trnsito se reduce,
se observa que
tambin disminuye
la amplitud.
Tomado de
Fitzgerald,
Tennecos
Cement Bond
Logging Field
Reference
Manual
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FORMACIONES RPIDAS
Hay buen cemento,
an cuando la
curva de amplitud
no lo indique. La
presentacin de
energa total sirvepara definir.
Tomado de
Fitzgerald,
TennecosCement Bond
Logging Field
Reference
Manual
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Alargamiento (stretching) La reducida amplitud produce un alargamiento de TT
Representa una excelente adhesin cemento -casing
Saltos de ciclo (cycle skipping) El arribo E1 es de muy poca magnitud, por lo que se
detectan arribos posteriores (formacin)
La amplitud (CBL) tambin salta si se registra conventana flotante
Representa una excelente adhesin cemento -casing Gas en el fluido del pozo tambin puede producir salto
de ciclo
FACTORES QUE AUMENTANEL TIEMPO DE TRNSITO
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Nivel de deteccin
TTSTRETCH
ALARGAMIENTO (STRETCHING)
Tiempo de trnsito ms largo
Provocado por la baja amplitud en la curva de CBL
Buena adhesin cemento-casing
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ALARGAMIENTO (STRETCHING)
Tomado de
Bigelow,
SPE 13342
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SALTOS DE CICLO (CYCLE SKIPPING)
Tomado de
Bigelow,
SPE 13342
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Microanillo Causas de microanillo
Problemas asociados a microanillo
Identificacin y eliminacin del efecto de microanillo
Omni-direccionalidad Evaluacin cuantitativa de aislacin con la curva de
amplitud
Insensibilidad a canales: la seal recibida es a travs detoda la circunferencia
Calibracin y control de calidad Con qu frecuencia se planifica y realiza una
apropiada calibracin y control de calidad?
LIMITACIONES DEL CBL-VDL
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Diversas prcticas usuales en la industria causanexpansin o contraccin del casing luego delfraguado de cemento
Estos cambios en dimetro de casing pueden
romper la adhesin entre casing y cemento Se crea un microanillo, que destruye el acoplamiento
acstico entre casing y cemento
Con microanillo, el registro CBL-VDL no es
representativo del llenado de cemento Las decisiones sobre realizar o no cementaciones
correctivas no tienen una base confiable
MICROANILLO: CAUSAS
MICROANILLO CAUSAS
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Los aumentos de presin en el pozo dilatan el casing,originando esfuerzos de compresin radial y unacontraccin longitudinal.
La contraccin (resistida por el cemento) produce un
esfuerzo de corte significativo. Cuando el aumento depresin desaparece (disminuye la presin), el casingse despega del cemento
Aumentos de presin. Ejemplos:
Prueba de BOP, rbol o del tope de un liner Prueba de hermeticidad de casing
Cementacin forzada (squeeze)
Presin para circular fluido en el casing
MICROANILLO: CAUSAS (cont.)AUMENTO DE PRESIN
MICROANILLO CAUSAS
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La disminucin de presin en el pozo contraen el casing,originando esfuerzos de traccin y una elongacin axial
La elongacin (resistida por el cemento) produce unesfuerzo de corte significativo. El casing se despega del
cemento
Tambin se despega por falla a la traccin de la
adhesin cemento casing
Disminucin de presin. Ejemplos:
Cambio de fluido en el pozo por otro de menor densidad
Mantener presin en la cabeza hasta que el cemento frage yprevenir retorno (falla de zapato y/o collar) , y luego liberarpresin.
Todos los po zos t ienen reduc cin signi f icat iva de presin
cuando son puestos en produ ccin.
MICROANILLO: CAUSAS (cont.)DISMINUCIN DE PRESIN
MICROANILLO CAUSAS
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Se puede producir un microanillo an cuando no hayahabido cambios de presin en el fondo del pozo
El frage de cemento es exotrmico. Genera suficentecalor para expandir el casing y producir presin en elanular (casing con brida ciega)
Operaciones usualmente poster iores al registro de
cemento tambin p rodu cen desacoplam iento acst ico
(microani l lo). Ejemplos:
Energa impartida por los disparos durante caoneo
Taladrar collar, cemento y zapato de un casing intermediopara continuar perforacin
Impactos u otros esfuerzos durante la continuacin de laperforacin tras cementar casing intemedio (especialmenteen pozos desviados)
MICROANILLO: CAUSAS (cont.)OTROS FACTORES
QU PROBLEMA PRODUCE LA
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Fitzgerald (Tennecos Cement Bond Logging Field ReferenceManual):
Un microanillo no causa canalizacin ni permite que el fluido
sea producido a travs del microanillo. Slo hace que lainterpretacin sea ms difcil, cuando no imposible
Jutten y Hayman (paper SPE 25377)
En la mayora de los casos, los microanillos no se
consideran perjudiciales para la aislacin hidrulica, pero laidentificacin es siempre crtica
En general, hay consenso entre los expertos en: Un microanillo no perjudica la aislacin de lquido (agua,
petrleo)
Tericamente, un microanillo podra afectar la aislacin degas seco. En la prctica: ?
QU PROBLEMA PRODUCE LAEXISTENCIA DE MICROANILLO?
EJEMPLO DE MICROANILLO
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EJEMPLO DE MICROANILLO(tomado de Fitzgerald , SPE 12141)
PROCEDIMIENTO PARA IDENTIFICAR
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Como ejemplo, se resumen las recomendaciones deFitzgerald para distinguir entre el efecto de microanillo (unfalso problema) y de canalizacin (una falta de sellohidrulico real que debe ser corregida)
1) Revisar la historia de pozo para determinar la mxima presin
ejercida sobre el casing desde el frage de cemento2) Instalar equipo de control de presin para cable (ej.
lubricador) antes de bajar herramienta de registro. El equipode control de presin debe tener una presin de trabajo de2000 psi ms que la presin mxima determinada en (1)
3) Registrar la seccin completa sin presin
4) Repetir el registro de 200-300 ft (zona de inters) bajopresin: 1500 psi o el valor mximo determinado en (1)
PROCEDIMIENTO PARA IDENTIFICAR(Y ELIMINAR) EFECTO DE MICROANILLO
PROCEDIMIENTO PARA IDENTIFICAR
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Recomendaciones de Fitzgerald (continuacin)5) Si la seal de amplitud disminuye pero todava no muestra
adecuada adhesin, incrementar la presin de registro en1000 psi si es posible, o hasta 3000 psi. Repetir el registro entodas las zonas de inters y emplear este ltimo para
interpretacin.6) Hay reas geogrficas donde valores de incremento de
presin menores son suficientes
Existen otras propuestas para determinar los valores
de incremento de presin Lo importante es repetir el registro con presin suficiente,
puesto que es imprescindible para diferenciar la presencia demicroanillo y tomar las decisiones apropiadas.
PROCEDIMIENTO PARA IDENTIFICAR(Y ELIMINAR) EFECTO DE MICROANILLO
EVALUACIN DE AISLACIN CON LA
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EVALUACIN DE AISLACIN CON LACURVA DE AMPLITUD (ATENUACIN)
El CBL es una medida de amplitud omni-direccionalLa reduccin de atenuacin en la seal (mayor
amplitud registrada), es debida a canales o a menorresistencia a la compresin del cemento (en
realidad, menor impedancia acstica), una vezdescartada la presencia de m icroani l lo
En consecuencia, es necesario suponer que mayoramplitud es debida a:
% de la circunferencia de casing que est cementadoo bien
menor impedancia acstica (o RC)
EVALUACIN DE AISLACIN CON LA
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100%
100%80%
% de circunferencia cementado
Grosmangin (1961)
Tasadeatenua
cin
EVALUACIN DE AISLACIN CON LACURVA DE AMPLITUD (cont.)
EVALUACIN DE AISLACIN CON LA
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Tradicionalmente se ha considerado que un 80% oms de casing cementado durante una ciertalongitud es suficiente para una buena aislacin 5 ft para csg. 5 1/2
10 ft para csg. 7 15 ft para csg. 9 5/8
La circunferencia cementada se suele estimar conel Bond Index (BI)
Hay diversas formas de calcular el BI
cementado)%(100Atenuacincementado)%(XAtenuacinBI
EVALUACIN DE AISLACIN CON LACURVA DE AMPLITUD - BOND INDEX
EVALUACIN DE AISLACIN CON LA
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La evaluacin del BI requiere: Estimacin de amplitud con 100 % cementado.
La seal mnima de amplitud registrada
Estimacin a partir de resultados de laboratorio decementacin
Estimacin de amplitud sin cemento (0% cementado)
Seal registrada frente a casing libre
Correlaciones segn tamao de casing
Cuando se interpreta una canalizacin con el Bond
Index, se deben tener en cuenta: BI < 80%
Seales de casing en la presentacin de energa total
Factores que alteren la curva de amplitud (por ej.:
formaciones rpidas, saltos de ciclo, etc.)
EVALUACIN DE AISLACIN CON LACURVA DE AMPLITUD - BOND INDEX (cont.)
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EVALUACIN DE AISLACIN
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EVALUACIN DE AISLACINCON LA ATENUACIN
Cul es la situacin?
?
CEMENTO DEMENOR
RESISTENCIA?
CANALIZACIN(NO HAY
AISLACIN)
EVALUACIN DE AISLACIN
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EVALUACIN DE AISLACINCON LA ATENUACIN
BUENAAISLACIN
CANALIZACIN
Cul es la situacin? Los perfiles snicosconvencionales danindicaciones va VDL,pero no ofrecen
respuesta definitiva.Para resolver el tema,se desarrollaronherramientas queevalan la
circunferencia delcasing por segmentos,de modo de reconocercanales.
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FIN
PREGUNTAS?