perfiles en pozos entubados: perfiles de cementaciÓn...

GEOLOGIA DEL PETROLEO

REGISTROS DE CEMENTACION

GRUPO II

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE CIENCIAS GEOLOGICAS

INGENIERIA GEOLOGICA

GEOLOGIA DEL PETRÓLEO

PERFILES EN POZOS ENTUBADOS: PERFILES DE CEMENTACIÓN

REGISTROS DE CEMENTACIÓN

Docente:

Ing. Grisel Jiménez Soto

Estudiantes:

Barradas Ticona Gary

Hidalgo Arellano Catalina

Murillo Garzón Solangel

Quenta Mantilla Orlando

Uzeda Orellana Geila

Fecha:

10 – julio – 2012



GRUPO II

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INDICE SINOPSIS DIVULGATIVA RESUMEN TÉCNICO CAPÍTULO I: GENERALIDADES Introducción 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo General 1.2.2 Objetivos Específicos CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO Conceptos Básicos de Cementación 2.2 Factores que afectan al registro 2.3 Características y parámetros fundamentales 2.3.1 Tipos de cementación a) Cementación primaria b) Cementación secundaria 2.4 Tipos de cemento Clase A y B Clase C Clase D, E y F Clase G y H Clase G 2.5 Propiedades del cemento 2.5.1 Rendimiento 2.5.2 Densidad de la Lechada 2.5.3 Agua de Mezcla 2.5.4 Tiempo de Fraguado (Capacidad de Bombeo) 2.5.5 Fuerza de Compresión 2.5.6 Perdida de Agua 2.5.7 Permeabilidad 2.6 Cálculos de cementación Evaluación de la calidad del cemento 2.7.1 Índice de adherencia 2.7.2 Composición típica de onda para revestidor sin cemento: 2.7.3 Composición típica de la señal de onda para revestidor con buena cementación: 2.8 Problemas comunes de cementación CAPITULO III: HERRAMIENTAS Herramienta CBL (cement bond logging) Definición Características Unidades



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Principios de medida Factores que afectan el registro CBL Formaciones Rápidas Aplicaciones Herramienta VDL (registro de la densidad variable de ondas) Definición Características Unidades Principios de medida Factores que afectan el registro Aplicaciones CAPITULO IV: REGISTROS DE CEMENTACION 4.1. Herramientas especiales de registración 4.1.1. PNN 4.1.2. SIPLOS 4.1.3. RBT (Radial Band Tools) 4.1.4. Casing Inspector 4.1.5 RST 4.1.6 ECS 4.2. Interpretacion de registros 4.2.1. Gamma Ray (GR) 4.2.2. Tiempo de Transito (TT) 4.2.3. Registro de Collares (CCL) 4.2.4. Registro de Adherencia de Cemento CBL (Cement Bond Log) 4.2.5. Registro de Densidad Variable (VDL) 4.2.6. Herramienta para la Evaluación del Cemento (CET) 4.3. Control de calidad de los registros de cementación CAPÍTULO V: CONCLUSIONES ANEXOS CAPÍTULO I ANEXOS CAPÍTULO II ANEXOS CAPÍTULO III ANEXOS CAPÍTULO IV



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SINOPSIS DIVULGATIVA

El presente trabajo publicado en línea; está dirigido a estudiantes,

universitarios y a personas que se encuentren interesadas en lo que respecta a los

registros.

Recopila los principales perfiles de cementación incluye: Conceptos básicos,

Características, Aplicaciones, Herramientas más utilizadas, y Factores que afectan a un

buen desarrollo de los mismos.

Describe de manera concisa tipos de cementación y sus parámetros principales,

además del índice de adherencia, que es fundamental durante la cementación, con

énfasis en la explicación de las principales herramientas como ser CBL ( Cement Bound

Logging), VDL ( Variation Density Logging), PNN, SIPLOS, RBT entre otros, con su

respectiva interpretación eficaz de los tipos de registros obtenidos, también se

menciona los factores que los pueden alterar y la evaluación de la calidad de la

cementación. Finalizando con las conclusiones a las cuales arribó el grupo, en base a

todo el trabajo realizado.

Todo esto presentado en 36 pag. Separadas por capítulos con sus respectivos anexos,

incluyendo el respectivo índice y la bibliografía consultada.



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Resumen Técnico

El presente trabajo, es una recopilación de las características principales de los perfiles de

cementación, conceptos básicos, aplicaciones, herramientas mas utilizadas, y factores que

afectan a un buen desarrollo de los mismos. Definiendo la importancia del registro de

cementación, útil en el estudio de pozos entubados, cementados, o ya concluidos pero sin

información, mediante el análisis de la calidad del cemento, generando información al

respecto. Se tocan temas como, tipos de cementación ; Carburizacion, cianurizacion,

nitrurizacion. (Primaria durante la perforación y secundaria como una etapa posterior donde

se considera el sellado de perforaciones, cementado de anillos, reparación de fugas en la

tubería). Tipos de cementos (a y b), c, (d,e,f), (g y h). Además del índice de adherencia, que es

fundamental durante la cementación, por otra parte, también tendremos la explicación de las

principales herramientas como ser CBL ( Cement Bound Logging), VDL ( Variation Density

Logging), PNN(herramienta de saturación), RBT (herramienta de alta resolución), Casin

Inspector, RST (herramienta para pozos entubados), ECS, CET, GR, TT, CCL, mostrando una

interpretación eficaz de los tipos de registros obtenidos, los factores que los pueden alterar y

la evaluación de la calidad de la cementación. Finalmente se propondrá las conclusiones a las

cuales arribó el grupo, en base a todo el trabajo realizado.



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CAPÍTULO I

GENERALIDADES

1.1 Introducción

Un registro o perfil de pozo quiere decir “una grabación contra profundidad de alguna

de las características de las formaciones rocosas atravesadas, hechas por aparatos de medición

(herramientas) en el hoyo del pozo”.

Los registros en pozos entubados se utilizan en la industria para adquirir información que no

haya sido obtenida cuando se tenía el pozo desnudo, además este tipo de perfil de hoyo

entubado es para medir las características del pozo revestido, cementado y muchas veces

completado. Son muy útiles cuando no existe información del hoyo y el pozo está revestido los

registros pueden ser corridos para describir o remediar los problemas en el hueco. En adición,

los registros de medición de la calidad del cemento pueden usarse para evaluar la calidad del

llenado del espacio anular con cemento.

Por otro lado, Los registros en hoyo entubado son herramientas de diagnóstico de lo que se

pueda hacer en pozo y sus principales aplicaciones serían: La evaluación de la formación y la

Integridad del pozo.

La cementación de la tubería de revestimiento en los pozos petroleros es casi una práctica

universal y se hace por muchas razones, dependiendo de la clase de tubería que se esté

cementando. Cuando se requiere tubería de revestimiento conductora, debe cementarse para

que el fluido de perforación circule fuera de ella y origine la erosión de la superficie que la

tubería de revestimiento diseñada, se supone que debe evitar. La tubería de revestimiento

superficial debe cementarse para proteger y sellar las formaciones de agua dulce, suministrar

un ancla para el equipo preventor de reventones y dar apoyo en la superficie para las

columnas de tubería de revestimiento más profundas.

Las columnas (o tramos) intermedios de tubería de perforación se cementan para sellar las

formaciones con presiones anormales efectivamente, aislar formaciones no consolidadas que

acusarían desprendimientos excesivos a menos que se sostengan con tuberías de

revestimiento y cemento, y tapar zonas de pérdida de circulación para permitir que la

perforación siga adelante. El cemento también protege, efectivamente la tubería de

revestimiento de la vecindad corrosiva, principalmente fluidos corrosivos que pueden existir

en las formaciones subsuperficiales.

1.2 Objetivos



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1.2.1 Objetivo General

Realizar una investigación exhaustiva acerca de los registros de cementación en

pozos entubados, con el fin de presentar una exposición que nos permita adquirir

los conocimientos básicos necesarios acerca del tema y transmitirlos a nuestros

compañeros de curso.

1.2.2 Objetivos Específicos

Comprender los conceptos básicos y necesarios acerca de los registros de

cementación.

Conocer los tipos de registros que se realizan para el control de la cementación.

Identificar las principales aplicaciones de dichos registros sus limitaciones y

alcances.

Identificar las herramientas y unidades de medida.

Realizar un resumen técnico de los resultados obtenidos durante la realización del

proyecto y de las principales conclusiones.

CAPÍTULO II



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MARCO TEÓRICO

2.1 Conceptos Básicos de Cementación

La cementación es un tratamiento termoquímico en el que se aporta carbono a la

superficie de una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición, impregnado

la superficie y sometiéndola a continuación a un tratamiento térmico. Cementación, proceso

para endurecer las superficies de productos de acero con el fin de hacerlos más resistentes a la

abrasión y el desgaste, mientras que el interior permanece blando y, por tanto, más tenaz y

resistente a la fractura. Presenta el inconveniente de que aumenta la fragilidad de los

materiales, disminuyendo sus propiedades resistentes ante el choque y las vibraciones. Existen

varias formas de realizar la cementación; carburación, consiste en disolver carbono en la

superficie; cianurización, utiliza sales fundidas a base de cianuros alcalinos, y la nitrurización,

que consiste en añadir nitrógeno.

2.2 Factores que afectan al registro

La cementación exitosa de las tuberías de revestimiento y tuberías cortas es una

operación difícil que requiere de una planeación apropiada del trabajo en función de las

condiciones del pozo y de un conocimiento de los mecanismos de presión involucrado durante

la colocación de la lechada de cemento.

Sin embargo, existen también errores en la cementación, cuyas causas pueden ser clasificadas

en dos grandes categorías:

1. Problemas de flujo de origen mecánico.

• Tuberías mal centralizadas en pozos desviados

• Agujeros derrumbados

• Preflujo ineficiente

• Régimen de flujo incorrecto

Estas condiciones se caracterizan por una remoción incompleta del lodo en el espacio anular

del cemento.

2. Degradación de la lechada de cemento durante la etapa de curado.



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Experimentos de laboratorio confirmados por pruebas de campo han demostrado que

la presión diferencial entre la presión de poro del cemento y la presión de formación es la

causa de muchas fallas en las cementaciones.

Medidas de laboratorio han demostrado que un cemento bien curado tiene una permeabilidad

del orden de 0.001 md, con un tamaño de poro debajo de 2 m y una porosidad de alrededor

de 35%. Sin embargo, cuando se permite que el gas migre dentro de la lechada antes de

completarse el curado, la estructura de poros es parcialmente destruida y el gas genera una

red de poros tubulares los cuales pueden alcanzar hasta 0.1 mm de diámetro y crear

permeabilidades tan altas como 1 a 5 md. Este cemento “gaseoso”, a pesar que soporta el

casing, no es capaz de proporcionar un sello apropiado para el gas de la formación. Se tienen

disponibles ahora ciertos aditivos que previenen este mecanismo y aseguran un aislamiento

apropiado de la zona en intervalos que contienen gas.

Ya sea que la causa de mala cementación sea de origen mecánico o de presión, el resultado

afectará el aislamiento hidráulico entre las formaciones, la cual es la función principal de una

cementación primaria. Un programa de evaluación de la cementación deberá ser capaz de

determinar no solo la calidad de la operación de cementación o la necesidad de trabajos de

reparación, sino analizar también las causas de fallas con el fin de mejorar el programa de

cementación de futuros pozos en el mismo campo.

Existe la posibilidad de que también se pueda incurrir en errores en la interpretación, debido a

ciertas condiciones tales como:

Métodos de Detección de la Amplitud: Se debe hecho de fijar valores mínimos y

máximos en calibración.

Formaciones rápidas (no porosas): Esta condición sucede cuando las señales de llegada

de la formación ocurre antes o al mismo tiempo que las de la tubería.

Herramienta descentralizada: Esta condición reduce la amplitud.

Insuficiente tiempo de fracturado de cemento: esta condición incrementa la amplitud.

Espesor del cemento menor a 3/4"(2cm.): Ocurre cuando el revestidor esta

descentrado con relaci6n al pozo esto hace que la tubería descanse en una cara del

pozo ocasionando un incremento, en la amplitud, frente a formaciones porosas o un

decremento frente a formaciones, duras. Esta condición ocurre por falta de

centralizadores al bajar la tubería de revestimiento (revestidor) o debido al demasiado

espaciamiento entre ellos.

Burbujas de gas: Las burbujas de gas en la cara del pozo hace decrecer la señal

acústica.

Espacios vacíos en el cemento (Canalización) esto hace incrementar la amplitud.

Espesor de la Tubería los cambios de espesor de la tubería causan alteración en los

valores de la amplitud, disminuyéndolos.



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A estos habrá que añadir los del equipo:

Tipo de transmisión, frecuencia de transmisión, etc.

Técnicas de operación: Velocidad de registro (no mayor de 2.000 pies/hora, para CBL -

VDL), calibraciones, etc.

2.3 Características y parámetros fundamentales

2.3.1 Tipos de cementación

a) Cementación primaria

Se realiza al cementar los revestidores del pozo durante la perforación, tiene por objeto

adherir y fijar la sarta de revestimiento restringiendo el movimiento de fluidos entre las

formaciones productoras y el confinamiento de los estratos acuíferos.

b) Cementación secundaria

Cementación adicional realizada en una fase posterior, es decir sellado de perforaciones,

cementación de anillos en conductor, reparación de fugas en la tubería de revestimiento.

2.4 Tipos de cemento

Clase A y B

- Uso en poca profundidad. Composición 50% Ca3Si, 25% Ca2Si, 10% Ca3Al, 10%Ca4AlF

Clase C

- Produce alta resistencia temprana debido al alto contenido de Ca3S

Clase D, E y F

- Cementos retardados debido a molienda gruesa o inclusión de retardadores orgánicos

(lingosulfanatos)

Clase G y H

- Para uso general, compatible con la mayoría de los aditivos y puede ser utilizado en un

vasto rango de temperaturas y presiones. H es mas grueso - mejor retraso en pozos más

profundos.

Clase G

- Es el tipo de cemento comúnmente utilizado.

2.5 Propiedades del cemento



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2.5.1 Rendimiento

El rendimiento del cemento en pies cúbicos por saco, es el volumen que será ocupado por el

cemento, el agua de mezcla y los aditivos una vez que la lechada este mezclada. Esto variara

dependiendo de la clase de cemento.

2.5.2 Densidad de la Lechada

Una mezcla estándar que comprenda 5 galones de agua y 94 libras (1 saco) de cemento, creara

una lechada con una densidad de 15.8 ppg. La densidad de la lechada es ajustada variando, ya

sea la proporción del agua de mezcla o el uso de aditivos. La mayoría de las densidades de

lechada se encuentran en un rango 11-18.5ppg. Los aditivos para ajustar la densidad incluyen:

Materiales reductores de densidad

• Bentonita (SG 2.65) – reduce una lechada de 15.8 ppg a 12.6 ppg con 12% de bentonita

• Diatomeas

• Gilsonita (SG 1.07)

• Puzol (SG 2.5) – una mezcla 50:50 con 2% de bentonita creara una lechada de 13.3 ppg

Materiales incrementadores de densidad

• Baritina (SG 4.25)

• Ilmenita (SG 4.6)

• Hematites (SG 5.02)

2.5.3 Agua de Mezcla

Las proporciones de agua de mezcla detalladas anteriormente, dependen de:

• La necesidad de una lechada bombeable.

• Un monto mínimo de aguas libres en caso de permitir que se quede/asiente. Reducir la

proporción de agua de mezcla tiene el siguiente efecto:

• Causa un incremento en la densidad, fuerza de compresión y viscosidad de la lechada

• La lechada se hace más difícil de bombear



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• Se construye menos volumen de lechada por saco de cemento utilizado, es decir, baja la

resistencia. Durante una operación de cementación típica una lechada de llenado o relleno y

lechada principal o de amarre son muchas veces utilizados. La diferencia entre estas es debido

a la reducción en la cantidad de agua de mezcla siendo usada. Un incremento en contenido de

aguapara la lechada de amarre, va a permitir tiempos de bombeo y tiempo de asentamiento

mas largo pero resulta en una fuerza de compresión menor y en agua libre adicional. El agua

libre puede volver a ser utilizada con adicionando bentonita en la lechada para ligar el agua

libre.

2.5.4 Tiempo de Fraguado (Capacidad de Bombeo)

El tiempo de fraguado es el tiempo disponible para la mezcla de una lechada, bombeada y

desplazada dentro del anular antes de que comience a fraguar y a asentarse. Este tiempo va a

depender de los aditivos utilizados (retardadores para incrementar el tiempo y aceleradores

para reducir el tiempo) y las condiciones dentro del agujero descubierto (un incremento en la

temperatura, presión y perdida de fluido o filtración va a reducir el tiempo de fraguado). El

tiempo de fraguado es determinado durante las pruebas de laboratorio. El tiempo para

alcanzar 100Unidades Bearden (Bc) es registrado como el tiempo de fraguado. La capacidad de

bombeo normalmente cesara alrededor de 70 Bc.

2.5.5 Fuerza de Compresión

Una fuerza de compresión de aproximadamente un mínimo de 500psi, incluyendo el factor de

seguridad, se hace necesaria para apoyar la sarta de revestimiento y soportar diferentes

presiones antes de continuar perforando. Para tuberías de revestimiento o sartas de “liner”

una fuerza de compresión de aproximadamente 2000 psi es muchas veces requerida para

perforar. El periodo de “Esperar por Cemento” (WOC), permite a la fuerza del cemento a

desarrollarse por completo. El periodo de tiempo depende de la temperatura, presión,

proporción de agua de mezcla y del tiempo transcurrido desde el mezclado, en el agujero

descubierto. Aceleradores (esdecir CaCI2) puede reducir el tiempo de WOC hasta menos de 3

horas.

2.5.6 Perdida de Agua

El proceso de asentamiento del cemento es el resultado de una reacción química que resulta

en deshidratación. De modo que es importante que cualquier pérdida de agua sea controlada

hasta que el cemento sea colocado para asegurar que se mantenga bombeable. La cantidad

aceptable de perdida de agua dependerá del tipo de trabajo que se esta realizando.

2.5.7 Permeabilidad

Una vez asentado el cemento tiene una permeabilidad menor a 0.1 milidarcy (las piedras

areniscas compactas tiene alrededor de 1-10 milidarcies). Disturbios durante el asentamiento,



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es decir, colado del gas o prueba de presión, puede incrementarse por varias ordenes de

magnitud.

2.6 Cálculos de cementación

Los cálculos principales requeridos para un trabajo de cemento son:

• La cantidad de lechada requerida para llenar el espacio anular fuera de la tubería de

revestimiento, hasta la altura programada.

• La cantidad de lodo necesaria de bombear para desplazar el cemento, es decir, golpear el

tapón de superficie. En todos los cálculos de cemento es necesario conocer la resistencia por

saco de cemento siendo utilizado, para poder confirmar que hay suficiente material en la

locasión (incluyendo material para contingencias). La resistencia/saco depende de la cantidad

de aditivos en el cemento y la densidad final requerida de la lechada. Los esquemas son

invaluables para clarificar los volúmenes requeridos incluyendo detalles con respecto a las

capacidades anulares (agujero descubierto y agujero descubierto con tubería de

revestimiento), diferentes grados de tubería de revestimiento, longitud de las secciones, etc.

2.7 Evaluacion de la calidad del cemento

2.7.1 Índice de adherencia

Es la relación entre la atenuación en la zona de interés dividido entre la zona de atenuación

100% cementada expresada en db/pie.

I.A. = Atenuación zona interés/ Atenuación zona 100% cementada

Donde:

- A0 = amplitud de la onda en un punto de referencia (transmisor), mv.

- A = amplitud de la onda después de haber viajado cierta distancia desde el punto

de referencia (receptor).

- D = distancia desde el punto de referencia, pies.



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2.7.2 Composición típica 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 solido en el anular, la única señal

detectada por el receptor será la señal del revestidor. Este efecto puede ser creado por

cemento inestable, débil cementación, existencia de micro anillo entre el cemento y el

revestidor o inexistencia del cemento en el anular. Fig 2.1

2.7.3 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. Cuando el anular está

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. Fig 2.2

2.8 Problemas comunes de cementación

Problemas comunes que afectan todos los trabajos de cemento incluyen:

• Condición pobre del agujero (patas de perro, estabilidad del agujero descubierto, desgastes,

llenado del agujero, cama de recortes, etc.)

• Condición pobre del lodo (altas fuerzas de gel y punto de resistencia, alta perdida de fluido o

filtración, enjarre grueso, alto contenido de sólidos, perdida de material de circulación,

incompatibilidad de lodo/cemento).

• Centralización pobre (el cemento no se coloca uniformemente alrededor de la tubería de

revestimiento, dejando lodo en el sitio).

• Perdida de Circulación

• Presión Anormal

• Presión Subnormal

• Presión Alta



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CAPITULO III

HERRAMIENTAS

3.1 Herramienta CBL (cement bond logging):

3.1.1 Definición:

- Amplitud del primer arribo positivo en mV.

- Medido en el receptor a 3 pies

- Función de la adherencia revestidor – cemento

Definición del tiempo de transito:

- Tiempo transcurrido desde T0 hasta la primera llegada por encima del nivel de

detección, se usa como control de calidad (Fig.3. 1)

3.1.2 Características:

Herramienta de baja frecuencia (sónicas). Mide la amplitud sónica de la señal

reflejada por la pared del revestidor, mientras mayor sea esa amplitud menor la

cantidad de cemento.

3.1.3 Unidades:

CBL Amplitud en mili voltios mV. (Fig. 3.2)

3.1.4 Principios de medida:

Un transmisor emite una señal acústica omnidireccional de baja frecuencia (20 khz),

el medio circundante resuena. Los receptores registran el tren de onda resultante, la

onda se analiza para extraer información de la calidad de adherencia del cemento. El

transmisor se encuentra a 3 pies.

Se asemeja al principio de repicar de una campana. Es decir cuando hay un fluido

detrás del revestidor (no cemento) la tubería es libre de vibrar generando un sonido

fuerte. Cuando el revestidor está adherido al cemento, las vibraciones del revestidor

son atenuadas proporcionalmente a la superficie adherida al cemento.

Cuando una herramienta sónica se corre dentro de un pozo revestido, el transmisor

(Tx) envía un pulso omnidireccional el cual induce vibración en el revestidor.

La sonda está constituida por un transmisor y dos receptores (R3 y R5).

La onda compresional que baja desde la herramienta en todas las direcciones llega

primero al receptor espaciado a 3 pies, la parte de la onda que regresa bajando por el

revestidor se usa para determinar la amplitud y el tiempo de transito del primer

arribo. (Fig.3. 4a), (Fig. 3.4b), (Fig. 3.4c).



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3.1.5 Factores que afectan el registro CBL:

- Selección de los parámetros de adquisición

- Stretching; En escenarios de buena adherencia cemento-revestidor, la

amplitud de E1 disminuye, desplazando la medición de TT a la sección no lineal

de E1, aumentando el TT medido en comparación con TT en tubería libre,

característico de zonas con buena adherencia (Fig. 3.5a)

- Salto de ciclo; En casos de muy buena adherencia, la amplitud de E1 es tan

pequeña que no supera el nivel de detección, en este caso la medida de

tiempo de transito se desplaza hacia E3, manteniendo la medida de amplitud

de CBL en E1. (Fig. 3.5b)

- Presión y Temperatura; P y T tienen influencia en las amplitudes del CBL en

tubería libre. Cada juego de herramientas (cartucho y sonda) es diferente y su

compensación se asegura a través de la normalización (Fig. 3.5c )

- Microanillo; Espacio capilar (100-200 micrones) presente entre el revestidor y

el cemento: (líquido, gas). Contracción del cemento si 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. El principal problema con un microanillo

es que el CBL indicara un poco o ningún cemento este cuando el anular este

lleno.

- Centralización; Selección inadecuada de los centralizadores para el tamaño

del revestidor estos pueden ser centralizadores rotos centralizadores débiles

en pozos desviados o herramienta dañada o doblada, Revestidor dañado.

Obteniendo de esta manera las siguientes consecuencias, el camino de la onda

desbalanceado y el tren de onda resultante no tiene sentido (Fig. 3.5d)

- Tiempo de colocación del cemento; el cemento se coloca como una mezcla

liquida. Si un CBL se corre al poco tiempo de efectuada la cementación puede

aparecer como si no existiese cemento.

- Tamaño del revestidor

- Fluidos en el pozo

3.1.6 Formaciones Rápidas:

En casos de buen cemento y cuando el dT de la formación es menor al dT revestidor,

la señal de la formación es la que llega primero, por lo tanto CBL se verá afectado.

No es posible evaluar CBL ya que E1 es debido a los arribos de formación y no del

revestidor. Cuando se sospeche su presencia, se debe registrar con herramientas que

tienen arreglos de espaciamiento más cortos.



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3.1.7 Aplicaciones:

- Evalúa la cementación

- Verifica la integridad del cemento

- Determina la calidad del cemento (Fig.3.3)

3.2 Herramienta VDL (registro de la densidad variable de ondas):

3.2.1 Definición:

Es un registro de la amplitud de la onda sónica para un periodo de mil microsegundos

que siguen a la generación del sonido en el transmisor. (Fig.3.6)

3.2.2 Características:

El registro Variable Density Log VDL, es una imagen del tren de onda completo de la

señal en el receptor a 5 pies.

Un tren de ondas completo representado como bandas claras y oscuras, el contraste

entre ellas depende de la amplitud de los picos positivos, 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 las más claras. (Fig.3.8)

3.2.3 Unidades:

VDL, esta herramienta es medida en microsegundos. µs (Fig. .2)

3.2.4 Principios de medida:

El transmisor envía pulsos de (10 a 20 KHz) que induce una vibración longitudinal de la

tubería de revestimiento, el receptor es colocado a 5 pies.

Los receptores registran el tren de ondas resultante, la onda se analiza para extraer

información de la calidad de adherencia del cemento.

Cuando una herramienta sónica se corre dentro de un pozo revestido, el transmisor

(Tx) envía un omnidireccional el cual impulso produce vibración en el revestidor. (Fig.

7)

3.2.5 Factores que afectan el registro:

- Presencia de micro anillos, un micro anillo se produce cuando la tubería se

contrae ligeramente de su tamaño por endurecimiento del cemento, causado

por una pequeña separación entre ambos.

- Otros factores que pueden afectar las medidas de amplitud son el esfuerzo

compresivo, del cemento espumoso, el tamaño y el peso de la tubería de

revestimiento.



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3.2.6 Aplicaciones:

- Evaluar la cementación

- Verificar la integridad del cemento

- Verificar aislamiento hidráulico

- Determinar la calidad del cemento

- Existen canales

- Se puede reparar y donde está el tope del cemento (Fig. 9)

Las herramientas sónicas proporcionan el registro CBL y VDL ha sido la herramienta primaria

de evaluación de cementación durante muchos años. Transmisor a 3 pies CBL Transmisor a 5

pies VDL.



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CAPITULO IV


4.1. Herramientas especiales de registración

Para determinar algunas de las características de las formaciones del subsuelo es

necesario llevar a cabo la toma de registros. Para esto se utilizan herramientas como las que

fueron anteriormente descritas, que constan de una unidad móvil (o estacionaria en pozos

costa afuera) que contiene un sistema computarizado para la obtención y procesamiento de

datos. También cuenta con el envío de potencia y señales de comando (instrucciones) a un

equipo que se baja al fondo del pozo por medio de un cable electromecánico. El registro se

obtiene al hacer pasar los sensores de la sonda en frente de la formación, moviendo la

herramienta lentamente con el cable. Además de las mencionadas en el anterior capítulo,

existen otras herramientas especiales que son empleadas en la registración, como ser:

4.1.1. PNN

Es una herramienta de saturación que permite definir en tiempo real la diferenciación del gas

seco con el condensado y que posterior a su procesamiento define la saturación de

hidrocarburos y agua en cada zona. La herramienta PNN es una herramienta muy competente

en formaciones de baja salinidad (menores a 5000 ppm) y baja porosidad (menor a 8%)

4.1.2. SIPLOS

Es un conjunto de herramientas de producción que permiten interpretar cuantitativamente los

perfiles de producción. Con el paquete HWFlow se calculan rápidamente y correctamente las

tasas de producción o inyección resolviendo asi diferentes problemas en la producción como

conificación de agua o gas y los casos de flujo cruzado.

4.1.3. RBT (Radial Band Tools)

Es una herramienta de cementación de alta resolución que determina la adherencia de

cemento ultra light detrás del Casing y entre el Casing y la formación en un radio de 360º.

4.1.4. Casing Inspector

Son herramientas para inspeccionar la condición de revestimiento del pozo y tubería.



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4.1.5 RST

Que fue diseñada para la evaluación de pozos entubados.

4.1.6 ECS

Cuya respuesta es óptima para la determinación de litología en pozo abierto.

Los registros de cementación están entre los registros de pozos más difíciles de

interpretar, debido a que éstos constan de un gran número de mediciones en comparación

con muchos otros registros de pozos y adicionalmente es necesario correlacionar todas estas

mediciones para poder ofrecer una interpretación con el menor grado de incertidumbre

posible. El propósito de los registros de cementación es indicar la adherencia del cemento

detrás del casing y producción asegurando el sello entre arenas productoras. Así mismo, la

interpretación de los registros de cementación se ve afectada por la considerable cantidad de

parámetros que influyen en las lecturas de las herramientas utilizadas para realizar las

corridas.

Debido a lo anteriormente descrito surge la necesidad de desarrollar un mecanismo que

establezca niveles de prioridades sobre cada una de las mediciones, evalúe las características

que pueden presentar éstas, para luego ponderar las diferentes condiciones que pueden estar

presentes en la zona a evaluar y así dar una interpretación del trabajo de cementación

realizado.

Luego de definir el comportamiento de las herramientas bajo diferentes condiciones de

adherencia del cemento, condiciones operacionales del proceso de cementación y de la

corrida de la herramienta, se elabora un patrón que contiene información de cómo son

afectadas las diferentes mediciones de las herramientas (curvas e imágenes), es decir, cuáles

son los modelos característicos en cada uno de los formatos usados para la presentación de las

mediciones, bajo diferentes condiciones de adherencia del cemento, condiciones

operacionales del proceso de cementación y condiciones de la herramienta al realizar la

corrida del registro. Este patrón tiene como objetivo ordenar la información recabada y de

esta manera identificar de forma rápida los modelos característicos sobre las mediciones, para

todas aquellas condiciones que el cemento pudiese presentar en el anular.

La metodología desarrollada para la interpretación de los registros de cementación tiene en

cuenta: el control de calidad que se debe seguir para la toma y posterior interpretación de

cada uno de los registros, las características de cada una de las mediciones que se realizan,

datos generales de la operación de cementación y sobre las características de las formaciones

atravesadas durante la perforación y por último valores obtenidos por las compañías de

servicio para diferentes tipos de cemento y tamaños de revestidor tales como amplitud,

tiempo de tránsito, atenuación y valores de impedancia teóricos.



GRUPO II

21

El patrón para interpretación de herramientas sónicas y ultrasónicas utilizadas para evaluar la

calidad de la cementación, presenta un módulo de entrada de datos correspondiente a cada

una de las mediciones realizadas por cada una de las herramientas. Adicionalmente se ha

incorporado una sección que permite llevar un control de calidad sobre el proceso de

interpretación, con la finalidad de asegurar que la información suministrada por la compañía

de servicio sea confiable. Éste módulo de entrada de datos tiene la particularidad de desplegar

una serie de imágenes gracias a las cuales podemos responder preguntas básicas en la

interpretación como ser:

¿Cómo es la amplitud con respecto a la esperada?

¿Ocurren cambios comparables en la curva de amplitud comparada con la de

rayos gamma?

¿La curva de amplitud varia de valores pequeños a valores grandes?

¿Se aprecia el efecto de espejo? (disminuye la curva del Tiempo de Tránsito y

la de amplitud)

¿Los collares son más visibles de lo que se espera para el bajo nivel de

amplitud?

¿Cómo se aprecian los collares del revestidor?

¿Es una curva alta, relativamente constante, excepto por los saltos en los

collares del revestidor?

¿Hay variaciones en la curva?

¿Hay aumento de amplitud considerable desde cierto punto del registro hacia

la parte superior manteniéndose relativamente alto?

¿Se aprecia el efecto paralelo? (La amplitud disminuye y el Tiempo de Tránsito

aumenta)

¿Disminuyo considerablemente la curva de amplitud con respecto a la corrida

de registro sin presión aplicada?

4.2. Interpretación de registros

La tubería de revestimiento superficial debe cementarse para proteger y sellar las

formaciones de agua dulce, suministrar un ancla para el equipo preventor de reventones y dar

apoyo en la superficie para las columnas de tubería de revestimiento más profundas.

Las columnas intermedias de las tuberías de perforación se cementan para sellar las

formaciones con presiones anormales efectivamente, aislar formaciones no consolidadas que

acusarían desprendimientos excesivos a menos que se sostengan con tuberías de

revestimiento y cemento, y tapar zonas de pérdida de circulación para permitir que la

perforación siga adelante. El cemento también protege, efectivamente la tubería de

revestimiento de la vecindad corrosiva, principalmente fluidos corrosivos que pueden existir

en las formaciones sub superficiales.



GRUPO II

22

Los registros de control de cementación, son: GR, TT, CCL, CBL, VDL, CET y sirven para detectar

las condiciones del cemento en las paredes de la tubería y del pozo, en una cementación

primaria, o sea la que se hace para fijar la tubería de revestimiento en el pozo luego de ser

perforado; como después de cualquier otra cementación posterior durante trabajos de

reacondicionamiento cuando el hueco ya está revestido y es necesario efectuar cementación

forzada. Siempre van acompañados con un registro (CCL) y GR, con propósitos de que la

herramienta pueda ubicarse a profundidad correcta.

4.2.1. Gamma Ray (GR)

Es, una curva de correlación ubicada en la primera pista, con igual propósito, puede

servir el registro Neutrónico (NL).

4.2.2. Tiempo de Transito (TT)

Esta curva es utilizada como un controlador de calidad y es el tiempo se emplea para

detectar el primer arribo al receptor a través de una barrera flotante o “ventana” que es el

umbral de nivel de detección. Si la herramienta está centralizada en el pozo en tubería libre el

TT debería proporcionar valores razonablemente precisos. Debido a que el TT es constante,

siempre y cuando se tenga tubería de las mismas características en la zona a registrarse se

obtendrá una línea constante. Las únicas causas para que este valor cambie son: las

descentralizaciones de la herramienta y los collares (debido al cambio de espesor). Cuando en

zonas cementadas hay variaciones del TT esto puede deberse a factores que incrementan o

decrementa el TT, estos son: los collares, salto de ciclo, descentralización de la herramienta y

señales de formaciones rápidas.

4.2.3. Registro de Collares (CCL)

Es un registro localizador de collares o cuellos de la tubería de revestimiento. Es

corrida en conjunto con registros de correlación como el Neutrón o GR. Los dos últimos

servirán para correlacionar los registros de cementación con respecto a los registros a hueco

abierto y con el CCL se puede correlacionar posteriormente nuevos registros de cementación o

en operaciones de cañoneo.

4.2.4. Registro de Adherencia de Cemento CBL (Cement Bond Log)

El perfil de cementación CBL se basa fundamentalmente en el uso de señales acústicas

para determinar la calidad de adherencia del cemento a la cañería, además el perfil CBL



GRUPO II

23

(cement bond log) detecta vacíos, deshidratación y contaminación causada por el lodo. Este

registro solo nos proporciona información de la adherencia del cemento a la cañería.

Para indicar la buena o mala adherencia del cemento con la tubería, se basa en la medición de

la atenuación que sufre la onda sónica al incidir en la tubería, lo cual se manifiesta por la

amplitud que registra la curva.

En términos del oído humano, la amplitud significa "cuan ruidoso" es el efecto de golpear una

campana de metal desde el interior, pero que exteriormente se encuentra sostenida con las

manos, como un revestidor. En la práctica el cemento reemplaza a las manos, de tal manera

que un pobre cemento aumentara la amplitud y un buen cemento la disminuirá. Tomando

como constante el tamaño de la tubería, peso, espesor, resistencia del cemento a la

compresibilidad de tal manera que estas constantes no afecten la interpretación cualitativa y

cuantitativa del registro, en la determinación de la presencia del cemento en el espacio anular,

existen las siguientes posibilidades:

o Que el registro indique que la tubería no esté cementada

Por ausencia de cemento

Por presencia de micro-ánulo que hace incrementar la amplitud.

o Que el registro indique que la tubería esta cementada

Este registro de cementación no puede ofrecernos información acerca del porcentaje del anillo

de cemento, nos puede indicar puntos claros de adhesión suficiente, las limitaciones de este

perfil se deben al requerimiento del líquido en la cañería de cualquier densidad. El liquido es

necesario para transmitir la pulsación desde el transmisor hasta la cañería para que el registro

sea bueno es menester que el cemento haya fraguado.

Los registros CBL efectuados en distintas etapas del fraguado del cemento nos muestran que la

atenuación aumenta con el tiempo y llega al máximo cuando el cemento fraguó totalmente.

El registro de cementación se mide en mili voltios por lo general se recomienda para la toma

de este tipo de registros el periodo de 1 día para casos de cementos puros, y de 5 días para el

caso de cementos con aditivos como ser retardadores. Esto es regulado por la resistencia

compresiva del cemento.

4.2.5. Registro de Densidad Variable (VDL)

Determina la buena o mala adherencia del cemento con la formación y/o la tubería

mediante el comportamiento de un conjunto de curvas gruesas de acuerdo a sus ondulaciones

o paralelismos y al rango en que estas se verifiquen. Para tener una buena imagen del tren de

ondas completo provenientes de 1ª formación en secciones cementadas y con buena



GRUPO II

24

adherencia a la tubería, requisito básico es que las señales provenientes de la formación deben

ser más fuertes que las provenientes del revestidor. A continuación se tiene la interpretación

del VDL la misma que se puede dividir en dos casos:

Mala adherencia del cemento a la tubería:

Se reconoce por la presencia de fuertes líneas paralelas en toda secuencia de ondas,

debido a la rata constante en el tiempo del arribo de la tubería.

Se reconoce por la presencia de fuertes líneas paralelas entre 200 a 400 µ seg, debido a las

señales del revestidor seguidamente las líneas son ondulatorias debido a las señales de la

formación. La intensidad de estas señales onduladas indicará el grado de adherencia del

cemento a la formación.

Mala adherencia del cemento a la formación:

Se reconoce por la ausencia de señales de tubería entre 200 a 400 µ seg., cuando existe

buen acople acústico entre cemento y tubería, o presencia de fuertes líneas paralelas de

señales de tubería en caso contrario.

Se reconoce porque entre 400 a 1000 µ seg se tendrán señales de formación muy débiles

debido al mal acople entre cemento y formación, se caracteriza por la presencia borrosa de

señales onduladas. Además puede existir la presencia de señales fuertes algo onduladas, pero

paralelas de menor espesor que las anteriores al final de la pista correspondiente a las señales

de lodo.

El registro simultáneo de ambos perfiles, el CBL y el VDL son necesarios para tener

efectividad en la operación, puesto que el Cement Bond Log, provee una evaluación

cuantitativa de la cementación. El registro Variable Density Log se utiliza para confirmar ésta

evaluación en forma cualitativa, y reconocer problemas o condiciones de la cementación.

4.2.6. Herramienta para la Evaluación del Cemento (CET)

Pertenece a una nueva generación de herramientas ultrasónicas cuya construcción

permite un examen detallado del cemento detrás de la tubería. Los sistemas clásicos se

evaluación del cemento miden la amplitud o atenuación de las ondas que se propagan a lo

largo de la tubería. El diseño moderno aprovecha el principio de resonancia de la señal en el

espesor de la tubería para superar las limitaciones de la herramienta anterior.

El análisis de la calidad de cementación alcanza su mayor utilidad cuando suministra

indicaciones precisas de la resistencia del cemento y de su distribución alrededor de la tubería.



GRUPO II

25

4.3. Control de calidad de los registros de cementación

Para realizar la evaluación cuantitativa de la calidad del cemento, además de usar la

interpretación de los registros CBL y VDL, se incluye una combinación de registros de rayos

gamma, un localizador de cuellos (CCL) y el tiempo de propagación (TT) que tarda la primera

onda desde el transmisor hasta el receptor de tres pies.

Los objetivos del control de calidad de la cementación son confirmar que el cemento está

presente para suministrar soporte al revestidor y asegurar que las zonas de interés estén

hidráulicamente aisladas.



GRUPO II

26

CAPITULO V

CONCLUSIONES

El registro de cementación es muy útil ya que muchas veces no se tiene suficiente información

después del entubado, o pozo ya cementado. En el cual se realiza el registro de cuantificación

y cualificación de calidad del cemento.

La cementación es el proceso termoquímico en el cual se reviste el tubo de acero con una capa

de carbón dándole mayor tenacidad y resistencia a la abrasión y desgaste por corrosión.

Teniendo varios tipos de cementación (Carburizacion, cianurizacion, nitrurizacion).

5.1 Aplicación

Como principal aplicación del registro es el de evaluar la formación y la integridad del pozo,

con el uso de las herramientas de registro sónico.

El análisis de la calidad de la cementación, sus propiedades, adherencia, consistencia, volumen

en las paredes del pozo, carácter de interacción de la formación con el cemento.

5.1.1 Aplicación CBL.

Evalúa la cementación

Verifica la integridad del cemento

Determina la calidad del cemento

5.1.2 Aplicación de VDL.

Evaluar la cementación

Verificar la integridad del cemento

Verificar aislamiento hidráulico

Determinar la calidad del cemento

Separa el tope del cemento



GRUPO II

27

5.2 Herramientas

5.2.1 CBL (Cement bound logging).

Herramienta de baja frecuencia sónica. Mide la amplitud de la señal en la pared del revestidor

(alta amplitud baja cantidad de cemento).

5.2.2 VDL (variable density log).

Registro de densidad variable de onda, registro de amplitud de onda sónica para mil

microsegundos.

5.2.3 PNN.

Herramienta de saturación sea de agua o hidrocarburo además de medir la salinidad y baja

porosidad.

5.2.4 SIPLOS.

Conjunto de herramientas que te permite medir la tasa de producción o inyección.

5.2.5 RBT.

Herramienta de alta resolución que define la adherencia del cemento.

5.2.6 Casin Inspector.

Herramienta que indica la condición de revestimiento de pozo y tubería.

5.2.7 RST.

Herramienta para pozos entubados.

5.2.8 ECS.

Para interpretación litológica en pozo.

5.3 Que es lo que mide.

Las distintas herramientas de registro de cementación miden ondas de transmisión sónica en

KHz las mismas que definen las características del cemento, la interacción con la formación y el

entubado.

Siendo de amplitud alta cuando la cementación es baja, o de amplitud baja cuando la

cementación es muy buena en el pozo.



GRUPO II

28

Las unidades de medida son mV.

5.4 Tipo de herramienta.

Es una herramienta de tipo patín en el entubado del pozo donde el transmisor Tx emite las

ondas de baja frecuencia de aproximado de 20 KHz. Los que serán recibidos en número de

acuerdo a la herramienta.

5.5 Limitaciones de registro de cementación:

5.5.1 En el cementado

Problemas de flujo de origen mecánico (mala centralización de las tuberías, agujeros

derrumbes, preflujo ineficiente, régimen de flujo incorrecto).

Degradación de la lechada de cemento durante el curado (por relación de presión de poro del

cemento y la presión de formación). Los poros del cemento pueden ser de 0,001 md. Pero en

formaciones gaseosas este gas puede hacer que aumente hasta 5 md. Para ello se usan

aditivos especiales.

5.5.2 De análisis

Formaciones no porosas donde las señales de llegada es la misma en el tubo y la formación,

requiere consideración de salto de ciclo.

Insuficiente tiempo de cementación

Espesor del cemento menor a 2cm, limita el registro

Burbujas de gas en el revestimiento del pozo hacen decrecer la señal acústica

Espacios vacios en el cemento

Espesores de los tubos.

5.5.3 En el equipo

Errores de frecuencia de transmisión

Velocidad de registro para VDL, CBL no mayores a 2.000 pies/hora

5.5.4 Factores que afectan el registro de CBL, VDL.

5.5.4.1 CBL.

Salto de ciclo cuando la amplitud de E1 es muy pequeña, desplazándose a E3 en casos

de muy buena adherencia.



GRUPO II

29

La temperatura y la presión controlan la amplitud de onda.

Centralización selección de tamaños inadecuados de centralizadores para el revestidor.

Tiempo de cementación

Tamaño de revestidor.

5.5.4.2 VDL.

Presencia de microanillos entre tuberías por la cementación.

Tamaño, peso de la tubería y presencia de cemento espumoso.



GRUPO II

30

ANEXOS

CAPITULO II

Fig 2.1 Típica onda de revestidor sin cemento.

Fig 2.2 típica onda de revestidor con buena cementación



GRUPO II

31

ANEXOS

CAPITULO III

Fig. 3.1 Definición del tiempo de transito

Fig. 3.2 Unidades del CBL milivoltios mV y las unidades del VDL microsegundos µs

Fig. 3.3 Aplicación de la herramienta CBL



GRUPO II

32

(a) (b) (c)

Fig.3.4 Principios de medida

Fig. 3.5a Stretching Fig. 3.5b Salto de ciclo

Fig.3.5c P y T Fig. 3.5d Centralizador



GRUPO II

33

Fig. 3.6 VDL

Fig. 3.7 Principios de medida VDL

Fig. 3.8 Características del VDL

Fig. 3.9 Aplicaciones de la Herramienta VDL



GRUPO II

34

ANEXOS

CAPÍTULO IV

Fig 4.1 Buena adherencia a la tubería y a la formación



GRUPO II

35

Fig 4.2 Buena adherencia cemento – formación



GRUPO II

36

Fig 4.3 Adherencia pobre al revestidor



GRUPO II

37

Fig 4.4 Buena adherencia al vestidor no a la formación



GRUPO II

38

Fig 4.5 Formaciones rápidas

Fig 4.6 Evaluación del control de calidad de la cementación



GRUPO II

39

Fig 4.7 Interpretación cuantitativa de los registros CBL y VDL:



GRUPO II

40

BIBLIOGRAFÍA

www.wordpress.com (Sede web) (2011). Espinoza Alvaro. Registros de Pozos.

Recuperado en: http://registrosdepozosumsa.files.wordpress.com/2011/11/registros-

de-pozos-entubados_umsa_2011.pdf (3(2012, 4 julio).

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Ciccola, V. Cornielis, J. Millán, J. PDVSA INTEVEP. EVALUACIÓN DE CEMENTACIONES A TRAVÉS DEL DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA DE INTERPRETACIÓN DE REGISTROS Chelotti L. Acosta N. 2009, PERFILES DE POZOS (sede web). http:/es.scribd.com/doc/27993174/Perfilaje-de-pozos.

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perfiles en pozos entubados: perfiles de cementaciÓn...

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