registros de cementaciÓn petrolera
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OBJETIVOS DEL CONTROL DE CALIDAD DE LA CEMENTACIÓN
Confirmar que el cemento esta presente para suministrar soporte al revestidor.
Requiere la presencia de cualquier material en el anular, que cubra al rededor del 100% de la circunferencia revestidor-hoyo.
Asegurar que las zonas de interés estén hidráulicamente aisladas.
Requiere el 100% del anular lleno del material no permeable.
2 Walter Jesús Guardia A. 08/10/2011
Objetivos de la Cementación Primaria
3 Walter Jesús Guardia A. 08/10/2011
Objetivos de la Cementación Primaria
4 Walter Jesús Guardia A. 08/10/2011
5 Walter Jesús Guardia A. 08/10/2011
Técnicas Convencionales y Modernas para Evaluación de Cemento
Las Herramientas actualmente disponibles para evaluar cementación están basadas en principios acústicos y pueden dividirse en:
Herramientas de baja frecuencia (Sónicas): CBL/VDL, SCMT
Herramientas de alta frecuencia (Ultrasónicas): USIT
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PRINCIPIOS DE LOS REGISTROS DE CEMENTACIÓN
“Las herramientas de registros de cementación emiten una energía acústica omnidireccional que viaja a través de los fluidos del revestidor desde un Transmisor y se reflejan de regreso a través de estos mismos fluidos hasta un receptor de señales colocado en la herramienta a una distancia fijada.
La amplitud del receptor es proporcional al porcentaje de la circunferencia de revestidor cubierta por el cemento . La distancia que la señal viaja del transmisor al receptor depende la calidad del acoplamiento acústico del cemento al revestidor y a la formación.”
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CBL (Cement Bond Log)/VDL (Variable Density Log)
Transmisor a 3 pies CBL.
Transmisor a 5 pies VDL.
La combinación de CBL y VDL ha sido la
herramienta primaria de evaluación de
cementación durante muchos años.
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CBL (Cement Bond Log) Es una herramienta de principio sónico que provee medidas continuas de
las variaciones de la adherencia cemento revestidor y cemento-formación.
La interpretación de este registro requiere de una curva de amplitud, una de tiempo de tránsito y un espectro microsismográfico.
La herramienta está conformada por un transmisor sónico de una frecuencia cercana a los 20 Khz. y dos receptores espaciados a 3 y 5 ft. respectivamente. La señal recogida es omnidireccional.
Aplicaciones del CBL/VDL La principal aplicación es determinar la calidad de la adherencia entre
cemento y revestidor del pozo.
Indicador cuantitativo del % de Cemento Adherido al Casing
Determinar la calidad de la adherencia entre el cemento y la formación.
Localizar el tope de cemento.
Ayuda a tomar decisiones para realizar cementaciones correctivas.
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Principios Básicos de Operación CBL/VDL
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Fundamentos Sónicos - CBL Principio de Medida.
Cuando hay fluido detrás del revestidor (no cemento) la tubería es libre de vibrar generando un sonido fuerte.
Cuando al revestidor está adherido cemento, las vibraciones del revestidor son atenuadas proporcionalmente a la superficie
adherida al cemento.
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Fundamentos Sónicos El transmisor emite un pulso
omnidireccional de baja frecuencia
(20KHz).
El medio circundante resuena.
Los receptores registran el tren de ondas.
Las ondas sónicas viajan a través del casing y son las primeras en llegar al receptor de 3-ft.
La onda se analiza para extraer información de la calidad de adherencia del cemento.
Parte de la onda sónica frontal, que se dispersa a lo largo del casing se usa para determinar la amplitud y el tiempo de tránsito.
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Tipos de ondas de acuerdo con el lugar las características de procedencia
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Fundamentos Sónicos La onda compresional que viaja desde la herramienta en todas las direcciones llega
primero al receptor a 3 pies, la parte de la onda que regresa bajando por el revestidor se usa para determinar la amplitud y el tiempo de tránsito del primer arribo.
Amplitud del primer arribo positivo en mV.
Función de la adherencia revestidor-cemento.
Definición de tiempo de transito:
Tiempo transcurrido desde hasta la primera llegada del nivel de detención.
Se usa como control de calidad.
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Fundamentos Sónicos: Medidas en el receptor de 3 ft
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Tiempo de Transito a través de varios Materiales
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Fundamentos Sónicos
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VDL (Variable Density Log) El registro de densidad variable es
la representación completa de la onda registrada en el receptor de 5-ft.
A menos que el revestidor esté totalmente excéntrico, la señal recibida de la presencia de la formación será: Un indicador cualitativo de la
presencia de un material sólido detrás del casing.
Nos indicará la cantidad de este material sólido.
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VDL (Variable Density Log)
Es graficado con rayas claras y oscuras.
El contraste depende de si la amplitud es positiva o negativa.
Permite una fácil diferenciación entre las señales del casing y formación y fluidos en el pozo.
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VDL (Variable Density Log)
Ej: Tren de onda completo .
Una amplitud de cero se representa de un color de intensidad media, las amplitudes positivas se representan con mayor intensidad de color en tanto que las negativas son mas claras.
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VDL (Variable Density Log)
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Propagación de la energía Acústica
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Análisis en el tiempo del tren de onda
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Análisis en el tiempo del tren de onda
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Análisis en el tiempo del tren de onda
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Principios Sónicos (CBL / VDL)
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Composición de la onda de señal de Sonido “El primer pico positivo se refiere como E1
con sus subsecuentes picos positivos con numeración impar, y la numeración par corresponde a los picos negativos.
Los receptores detecta la sumatoria de todas las formas de ondas generadas por reflexión de la señal sónica desde Revestidor, formación, lechada de cemento y el fluido dentro del revestidor La composición es afectada por la calidad de:
a. Acoplamiento acústico del cemento al
revestidor y de este a la formación
b. Fuerzas compresivas del cemento
c. Espesor de la lechada de cementación
d. Espesor de la pared del revestidor”
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Composición típica de la señal de onda para revestidor sin cemento
La magnitud de la onda es mayor en la tubería libre, creando la señal un efecto de anillo. Si el revestidor no está acústicamente acoplado a un material sólido en el anular, la única señal detectada por el receptor será la señal del revestidor. Este efecto podrá ser creado por:
1.- Cemento inestable en el anular.
2.- Débil cementación (250 psi) fuerza de compresión en el anular.
3.- Corte de gas en el anular.
4.- Existencia de microanillo entre el cemento y el revestidor.
5.- Inexistencia del cemento en el anular.
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Composición típica de la señal de onda para revestidor con buena cementación
“Es requerido un buen acoplamiento acústico del cemento al revestidor y a la formación para la transmisión de la señal a través de todos los conductores. La figura ilustra la onda típica cuando el anular esta completamente lleno de cemento, la única forma de detectarlo es por una onda débil o completamente ausente de la señal de formación o señal del revestidor.”
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Composición típica de la señal de onda con buena adherencia a la tubería, pero mala a la formación.
“Los factores que pueden prevenir la detección de la señal de la formación como se ilustra en esta figura son:
1.-Formación de revoque.
2.-Secciones en hoyo desnudo no llenas con cemento.
3.-Corte de gas o espuma del cemento.
4.-Formaciones no consolidadas. ”
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La señal de onda donde el cemento ha sido canalizado o donde existe un microanillo entre el cemento y la formación.
“Un canal entre la lechada del cemento y la formación normalmente no se identifica por la forma de la onda. Un canal en el anular establece un acoplamiento parcial entre la lechada de cemento al revestidor y a la formación. El receptor detectará toda la onda compuesta como la señal del revestidor y la señal de la formación.
La señal del revestidor es reflejada a través del revestidor no cementado mientras que la señal de la formación es detectada a través de lado cementado del revestidor. Esta condición es generalmente creada por:
a. Centralización pobre del revestidor
b. Remoción inadecuada de los ripios de la parte baja del hoyo desnudo
c. Excesiva separación de agua libre del cemento ”
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Factores que afectan al CBL
Stretching
Salto de Ciclo
Fluidos en el pozo
Presión y Temperatura
Tamaño del Revestidor
Formaciones Rápidas
Microanillo
Centralización
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Stretching En escenarios de buena adherencia Cemento-
Revestidor, la amplitud de E1 disminuye, desplazando la medición de TT medido. Característico de zonas con buena adherencia.
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Salto de Ciclo
En casos de muy buena adherencia, la amplitud de E1 es tan pequeña que no supera el nivel de detención, en este caso la medida de tiempo de TT se desplaza hacia E3, manteniendo la medida de amplitud de CBL en E1.
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Micro Anillo
Espacio capilar (100-200 micrones) presente entre el revestidor y el cemento: (líquido, gas)
Contracción del cemento si no hay cambios en el fluido en el pozo.
Película de lodo en la pared del revestidor
La amplitud de E1 representa una adherencia peor que la existente.
Pasada bajo presión para eliminar el efecto.
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Tipos de Canales en el Cemento
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Porque se Crean los Canales?
o La mayoría de los canales son el resultado de la descentralización del revestidor.
o Comúnmente la descentralización del revestidor es debida a la desviación del hoyo.
o Frecuentemente los Canales son encontrados en la parte baja del revestidor.
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Eccentralización
Selección inadecuada de los centralizadores para el tamaño del revestidor.
Centralizadores rotos.
Centralizadores débiles en pozos desviados.
Herramienta dañada.
Revestidor dañado.
Consecuencias:
Camino de la onda desbalanceado
El tren de onda resultante no tiene sentido
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Formaciones Rápidas
En casos de buen cemento y cuando el DT de la formación <DT revestidor, la señal de la formación es la que llega primero.
TT y CBL se verán afectados.
No se debe evaluar CBL ya que E1 es debido a los arribos de formación y no del revestidor.
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Interpretación de la Amplitud en el CBL
Interpretación Básica: Amplitud medida baja: Buen Cemento Amplitud medida alta: No hay Cemento, o muy
poco. La amplitud del CBL depende de: El Diámetro y peso del Casing. Las Propiedades del fluido de registro La impedancia Acústica del cemento
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Impedancia Acústica Las herramientas Sónicas responden a la Impedancia
Acústica (Dureza Acústica “Z”).
Z es expresada en
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Indice de Adherencia
Relación entre la atenuación en la zona de interés dividido entre atenuación zona 100% cementada expresada en db/pie.
Valor obtenido a nivel de pruebas de laboratorio, simulando las condiciones de campo.
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Interpretación Cuantitativa
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Indice de Adherencia
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Limitaciones del CBL
La amplitud tiende a ser alta cuando:
El cemento tiene una impedancia acústica menor que lo esperado.
Hay Canales de Fluidos
Existen Microanillos
El VDL muestra respuestas de la formación.
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Otros factores que afectan la Amplitud del CBL
Posición del tiempo de transito: Indicador de la calidad del registro
Centralización de la herramienta
Respuesta del Transductor vs profundidad
Cambio en las propiedades del fluido de registro con la profundidad
Anular estrecho
Formación rápida
Revestidores concéntricos
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CBL-VDL INTERPRETACION
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Interpretación
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Tubería Libre
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Tubería Libre
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Buena Adherencia Cemento-Formación
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Adherencia Pobre al Revestidor
08/10/2011 Walter Jesús Guardia A. 53
Buena Adherencia al Revestidor pero no a la Formación
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Formaciones Rápidas
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CBL-VDL (Medidas)
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Ejemplo de un Buen CBL
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Ejemplo de un Mal CBL
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USIT – Ultrasonic Imager Tool
Herramienta de
Imagen
Ultrasónica
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Evaluación de la Cementación con el USIT
Introducción
Fundamentos de los métodos acústicos
Impedancia Acústica
CBL / VDL
USIT
Fundamentos básicos del USIT
Control de Calidad del USIT
Interpretación del USIT y CBL / VDL
Integración de registros e información de cementación
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Principios del USIT
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Ventajas del USIT sobre el CBL
Es inmune a los Microanillos líquidos
Cobertura total, resolución de imagen de 30 mm
Mapa detallado de la distribución de los materiales:
sólidos, liquido, gas y cemento no-adherido
Es capaz de detectar canales en el anular
Interpretación más fácil y menos incierta que los registros sónicos (CBL / CBT)
Inspecciona la condición del revestidor, al mismo tiempo
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Mapa De USIT
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Evaluación Acústica Resumen
• Los registros acústicos son sensibles a las propiedades acústicas, especialmente a la impedancia, del material que esté en contacto con el revestidor
El USIT es la herramienta de evaluación primaria: La imagen es fácil de interpretar y mucho menos ambigua que la del CBL
El USIT y el CBL son sensibles a la adherencia cemento-revestidor pero en diferentes formas, lo que conduce a una evaluación complementaria
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USIT
Herramienta Ultrasónica que opera entre 200 y 700 kHz.
Cobertura total del Revestidor a 1.2” (30 mm) de resolución usando un transductor rotatorio
Parámetros Medidos
Evaluación del Cemento
Corrosión y desgaste del revestidor
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Procedimiento de Registro
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USI+CBL+VDL
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Buen Cemento
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Canal de Lodo y Cemento Contaminado
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Tope de Cemento Ligero
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Conclusión
El USIT provee la imagen más detallada de la distribución del cemento en el anular.
Combinarlo con el CBL/VDL es recomendable para una mayor seguridad de interpretación, especialmente cuando hay Microanillos presentes.
Los registros acústicos tienen limitaciones.
La evaluación de la cementación debe combinar el análisis de los parámetros del trabajo de cementación y los registros acústicos.
La cementación integrada Schlumberger es la solución óptima.
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