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Introducción - Objetivos de la Cementación Primaria
Soporte y protección al revestidorAislamiento hidráulico
Prevenir:
Mezcla de fluidos indeseados
Escape de fluidos a superficie
Flujo cruzado
Corrosion o colapso del revestidor
Petroleo
Acuifero
Cemento
Casing
Arcillas
Gas
Introducción - Ambiente de pozo
Tope del cemento
Adherencia pobre cemento-formación
Formaciones
Micro anillo
Defectos en la cementación
Cementaciones en 2 etapas
Doble revestidor
b
Fluido en el anular
Introducción - Tipos de herramientas
Las herramientas actualmente disponibles para evaluar cementación están basadas en principios acústicos y pueden dividirse en:
Herramientas de baja frecuencia (sónicas) CBL, SCMT
•CBL Mide la amplitud sónica de la señal reflejada por la pared del revestidor, mientras mayor sea esa amplitud menor la cantidad de cemento
•VDL Presenta la imagen de la onda sónica total, es el único registro en ver hasta la formación
Herramientas de alta frecuencia (ultrasónicas) USIT
•Mide la impedancia acústica de la interface revestidor-cemento
Isolation Scanner
Introducción - CBL-VDL: AplicacionesQue necestia el cliente?
Oil Zone
Water Zone
Cement
Evaluar la cementacion:Verificar la integridad del cemento
Verificar aislamiento hidraulico
Determinar la calidad del cemento
Existen canales?
Se pueden reparar?
Donde esta el tope del cemento?
Casing
Principios de medida – CBL/VDLPrincipios básicos del sónico
Un transmisor emite una señal acústica omnidireccional de baja frecuencia (20 KHz)
El medio circundante resuena
Los receptores registran el tren de ondas resultante
La onda se analiza para extraer información de la calidad de adherencia del cemento
Principios de medida – CBL/VDL
Las herramientas sónicas proporcionan el registro CBL (Cement Bond Log) y el VDL (Variable Density Log.
La combinación de 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
Principios de medida – CBL/VDL
Principio de Medida
Se asemeja al principio de repicar de una campana:
•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..
Principios de medida – CBL/VDL•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 constituída por un transmisor y dos receptores (R3 y R5)
•La onda compresional que viaja 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 tránsito del primer arribo
Principios de medida – CBL/VDLDefinición de CBL:• Amplitud del 1er arribo positivo en mV• Medido en el receptor a 3 ft• Funcion de la adherencia revestidor-cemento
3 ft
Tx
R3
R5 Definición de Tiempo de Transito:• Tiempo transcurrido desde T0 hasta la primera
llegada por encima del nivel de detección• Se usa como control de calidad
VDL – Variable Density Log• Señal en el receptor a 5 ft • Permite diferenciar las señales de
revestidor y de formación
5 ft
Tx
R3
R5
VDL – Variable Density Log•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.
DT Casing = 57 msec/ftDT Cement = 75 msec/ftDT Formation ≈ 100 msec/ftDT Fluid ≈ 189 msec/ft
Slowness
Propagación de la energia acústica distancia
Velocidad = tiempo
1 tiempoSlowness = Dt = =
velocidad distancia
Tiempo requerido para que el sonido se desplace 1 pie.
Análisis en el tiempo del tren de ondaARRIBOS DE REVESTIDOR
2”DT Casing = 57 msec/ftDT Cement = 75 msec/ftDT Formation ≈ 100 msec/ftDT Fluid ≈ 189 msec/ft
TTC = Fluido+ Revestidor+ Fluido
3 in x 189 ms/ft 3 in x 189 ms/ft
= + 3 ft x 57 ms/ft + 12 in/ft 12 in/ft
= 265.5 ms
Análisis en el tiempo del tren de ondaARRIBOS DE FORMACION
2”DT Casing = 57 msec/ftDT Cement = 75 msec/ftDT Formation ≈ 100 msec/ftDT Fluid ≈ 189 msec/ft
TTF = Fluido + Cemento + Formación + Cemento + Fluido
3 in x 189 ms/ft + 2 in x 75 ms/ft = 2 x + 3 ft x 100
ms/ft 12 in/ft= 419.5 ms
Análisis en el tiempo del tren de ondaARRIBOS DEL FLUIDO
2”DT Casing = 57 msec/ftDT Cement = 75 msec/ftDT Formation ≈ 100 msec/ftDT Fluid ≈ 189 msec/ft
TTf = Fluido
= 3 ft x 189 ms/ft = 567.0 ms
CBL-VDL - Medidas•TT en microsegundos [ms]
•CBL Amplitud en millivoltios [mV ]
•VDL Variable Density Log [representación gráfica del tren de onda]
0 CBL 100
[mV]
400 TT 200
[s]
200 VDL 1200
[s]
GR
CCL
Factores que afectan el CBL
– Selección de los parámetros de adquisición– Stretching– Salto de ciclo– Fluidos en el pozo– Presión y Temperatura– Tamaño del revestidor– Formaciones rápidas– Microanillo– Centralizacion
Factores que afectan el CBL
StretchingEn 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 comparación con TT en tuberia libre, característico de zonas con buena adherencia.
Factores que afectan el CBL
Salto de cicloEn 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 medidad de amplitud de CBL en E1.
Normalización, Presión y Temperatura • P y T tienen influencia en las amplitudes del CBL CBAF
en tuberia libre• Cada juego de herramientas (cartucho y sonda) es
diferente y su compensación se asegura a traves de la normalización
Upper head
Electronicssection
Water reservoir
Handpump
SFT
Fillvalve
Connect towater line
Plug H
Pump valve
Air release valve
CollarH
Support only at ends
Amplitud de 116 mV SFT-155 tubo 500 psi Sonda centralizada Calibración maestra
Micro Anillo
Espacio capilar (100-200 micrones) presente entre el revestidor y el cemento: (liquido, gas)•Contracción del cemento si hay cambios en el fluido en el pozo•Pelicula 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
CBL: Poor BondT
5
3
2
Eccentralización
5
3
2
T
• Selección inadecuada de los centralizadores para el tamaño del revestidor
• Centralizadores rotos• Centralizadores débiles en pozos desviados• Herramienta dañada o doblada• Revestidor dañado
Consecuencias
• Camino de la onda desbalanceado
• El tren de onda resultante no tiene sentido
Eccentralización
Hay una interferencia destructiva debida a los diferentes caminos de la onda sónica.
Onda del lado cercano al revestidor
Si la herramienta está eccentralizada:
Umbral T0
TT
Onda tempranaOnda Resultante
Onda del lado lejano del revestidor
Onda retrasada
El registro NO es recuperable en
PlayBack !!!
Onda normal
La onda resultante presenta una amplitud dramaticamente baja
Pareciera una zona de buen cemento, PERO con un TT mas bajo
[+/- 4 ms menos]
Formaciones Rápidas
T
5
3
2
• 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
DT Dolomite = 43.5 msec/ftDT Limestone = 47.5 msec/ftDT Anhydrite = 50.0 msec/ft
Formaciones Rápidas
T
5
3
2
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 T,R más cortos (1 ft) como el CBT.
Interpretación
•Amplitudes bajas indican buena adherencia•Amplitudes altas indican pobre adherencia•Amplitudes medias indican una deficiencia en la adherencia del cemento que pueden comprometer o no el aislamiento hidráulico
Tubería Libre
Chevron
Chevron
Ajuste en
Profundidad
TT y CBL de acuerdo al esperado para el tamaño del revestidor
100
100
Buena adherencia cemento-formacion
X
X
TT con un poco
de Stretching
Arribos de formación
X
No se aprecian arribos del
revestidor
<----------------------------------------------------------------CBL Bajo
Adherencia pobre al revestidor
X
X
X
TT estable
Arribos fuertes del
revestidor
<-------------------------------------------------CBL Medio
Buena adherencia al revestidor NO a formación
X
X
TT con saltos de
ciclo
Arribos debiles de formación
<------------------------------------------------------------------CBL Bajo
No se observan arribos
del revestidor
Formaciones Rápidas
<-------------------------------------------------CBL Alto
en áreas
de formaciones
<-------------------------------------------------- rápidas
TT más corto
que arribos del
revestidor
CBL – Interpretación Cuantitativa
• Atenuación:
– Logaritmo de la amplitud de E1
• Indice de Adherencia:
Atenuación en la zona de interés[dB/ft]
BI =
Atenuación en la zona mejor cementada[dB/ft]
Aislamiento Hidráulico
55 66 77 88 99 1010
3030
2525
2020
1515
1010
55
Bond Index = 70 %Bond Index = 70 %
Bond Index = 60 %Bond Index = 60 %
Bond Index = 80 %Bond Index = 80 %
Casing O.D. [in]
Interval
[ft]
Control de Calidad• Control de calidad
– Revisar la sección repetida– Verificar la correcta selección de los parámetros de detección– Verificar Tiempo de Tránsito
• Es el correcto para el tamaño del revestidor?– Verificar amplitud de CBL
• Es la correcta para tuberia libre?• Se presenta eccentralización?• Verificar que CBL=CBSL y TT=TTSL
– Hay presencia de formaciones rápidas?– Tipo de cemento, tope esperado, calibre de hoyo abierto, tipo de lodo– Determinar zona de 80% de Indice de Adherencia– Determinar aislamiento hidráulico– Examinar el VDL para determinar la calidad de la adherencia a la formación
Ventajas y desventajas•Ventajas:
– Tolera bien todo tipo de fluidos– Tolera la corrosion del revestidor– VDL– Existen herramientas de mapeo
para identificar canales anchos
•Desventajas– Valores de CBL altos pueden ser
ambiguos: • Microanillo liquido• Canales o cemento contaminado
o cemento liviano– Sensible a las formaciones
rápidas– Extremadamente sensible a la
eccentralización
LQC1)The curves in track two (various CBL’s) are probably not as per “your client” request. However, this is client depended.
2)TT and TTSL do not overlay. This is because of bad parameter setting resulting in cycle skipping due to a threshold that was set too high. The cycle skipping can be verified from the fact that the TT’s where much higher then expected (281.7 us from Sonicalc, about 300 us from the log).3)The freepipe amplitude was wrong. The reason is obvious if you understand that the Transit times are cycle skipping (detecting on E2, which gives a wrong amplitude.
4)The Dlis recording size was too small. Normally the VDL is displayed from 200 to 1200 us. In this case the Dlis recording size was set to 800 us, so that the VDL could not display across the entire scale.5)The detection problem was fixed in playback. The Dlis recording size problem was not recoverable.CEMENT QUALITY – The upper section of this log is free pipe, the lower section is really bad / patchy cement.
Log 1Fluid type – Brine, Mud weight 8.4 Lbm/Gal, Casing Size 6.625”, Casing weight 20 Lb/ft
Casing arrivals indicate Good Cement to casing Bond
Strong formation arrivals = good cement to formation bond
Fluid arrivals
Log 2 Fluid type – Brine, Mud weight 9 Lbm/Gal, Casing Size 7”, Casing weight 29 Lb/ft
LQCCCL is 3 ft off Depth. The CCL is fixable in Playback
but the perforating is not.
CEMENT QUALITYThis log is showing very good cement (grey section
on the VDL). After 300 to 400 us there are formation arrivals coming in.
On the I circled 3 sections.
1) The section most left are the casing arrivals which are all grayed because of a very strong cement to casing bond. This is a qualitative indication of a good cement to casing bond.
2) The middle circle shows high amplitude arrivals. These are formation arrivals.
Find in Blue an explanation from Marcia Benavides on how to recognize formation arrivals:
3) The third section circled in the log possibly indicated fluid arrivals as indicated in the above calculation. These do not contain further cement interpretation information