evaluacion de cementacion
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“For External Distribution. © 2005 Halliburton. All
Técnicas para la Evaluación del Cemento
AGENDA
CBL (Herramientas Sónicas)
Teoría de Operación e Interpretación del Registro CBL/MSGAplicacionesEjemplos
CAST V (Herramientas Ultrasónicas)
Teoría de Operación e Interpretación del Registro CAST-V AplicacionesEvaluación de Cementos LigerosEjemplos
Rol del Cemento en la Completación
• Soportar el Revestidor
• Aislamiento entre zonas (Sello Hidráulico)
FORMACIONFORMACION
POZOPOZO
REVESTIDORREVESTIDORHERRAMIENTAHERRAMIENTA
SONICASONICAPARA EVALUACIONPARA EVALUACION
DEL CEMENTODEL CEMENTO
CEMENTOCEMENTO
Técnicas Convencionales y Modernas para evaluación de cemento
"Cement Bond Log" CBLMicrosismograma MSG-VDL
Registros Ultrasónicos CAST-VTM
Circumferential Acoustic Scanning Tool –Visualization
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
La principal aplicación es determinar la calidad de la adherencia entre cemento y revestidor del pozo.
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.
CBL (Cement Bond Log)
Principios Básicos
Tiempo de Transito a través de Varios Materiales
Material Tiempo de Transito (μsec/ft)Areniscas 55.5Caliza 47.6Dolomita 43.5Sales 67.0Anhidrita 50.0Polihalita 57.5Agua(Fresca) 200.0Agua(100,000 ppm NaCl) 189.0Agua(200,000 ppm NaCl) 182.0Petróleo 222.0Aire 919.0Revestidor de Acero 57.0Lodo Base Agua 167.0Cemento 90.0-160.0
Caminos por donde viaja la onda Sónica
LODO
COMPUESTO
FORMACION
CEMENTO
REVESTIDOR
LodoC
asingC
emento
Formación
R5’
R3’
T
Frecuencia de Operación
20 KHz.
Tasa de repetición 15-60 pulsos/secAmplitud
Tiempo
Fire Fire
3’ Tiempo de Transito
3’ CBL Amplitud
LodoC
asingC
emento
Formación
R5’
R3’
T
CBL (Cement Bond Log) - Receptor 3 ft
Datos se obtienen (5 ft):• Microsismograma
CBL (Cement Bond Log) - Receptor 5 ft
MSG o Variable Density Log (VDL)
ARRIBOS DE CASING ARRIBOS DE FORMACION ARRIBOS DEL LODOAMPLITUDmV
TRANSMISOR
POBRE FIJACIONBUENA FIJACION
PUERTADEL TUBO
Prof
undi
dad
Proyección del conjunto de Ondas
T (µsec)
Efectos observados por el CBL
Descentralización de la herramienta, reducción del tiempo de transito y amplitud del CBL
Micro annulus
Cemento delgado
Fluidos en el hoyo
Efecto Chevron , amplitud y tiempo de transito en los cuellos
Revestidor descentralizado
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CBL - Ejemplos
Tuberia LibreGAMMA RAY
0 150
TRAVEL TIME200 300
AMPLITUDE0
100AMPLIFIED AMPLITUDE
0 10
CBL WAVEFORM-20 20
CCL
Y50
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MicroanilloCBL - Ejemplos
GAMMA 1GAMMA 10 0
150150GAMMA 2GAMMA 2
0 0 150150
AMP. AMP. AMPLITUDE 1AMPLITUDE 1
0 0 1010
AMPLITUDE 1AMPLITUDE 10 0
100100AMP. AMP.
AMPLITUDE 2AMPLITUDE 20 0 1010
AMPLITUDE 2AMPLITUDE 20 0
100100
CBL 1 CBL 1 0 PRESSURE0 PRESSURE
--4 4 4 4
CCL1CCL1
CCL2CCL2CBL 2 CBL 2
500 PRESSURE500 PRESSURE--4 4 4 4
TRAVEL TRAVEL TIME 1TIME 1
300 300 400400
TRAVEL TRAVEL TIME 2TIME 2
300 300 400400
Y000
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Cemento Contaminado con Gas
CBL - Ejemplos
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Formación Rápida
CBL - Ejemplos
Formación Rápida
CBL - Ejemplos
Tope de Cemento
CBL - Ejemplos
CBL - Ejemplos
Buen CementoGAMMA RAY
0 150
TRAVEL TIME200 300
AMPLITUDE0
100AMPLIFIED AMPLITUDE
0 10
CBL WAVEFORM-20 20
CCL
Z075
Z100
Tipos de Canales en el Cemento
I
II
IV
III
V
Visible
Visible Invisible
Invisible
Corte de GasDetectado pero no reconocido
Porque se crean los canales?
La mayoría de los canales son el resultado de la descentralización del revestidor
Comúnmente la descentralización del revestidor es debida a la desviación del hoyo.
Frecuentemente los canales son encontrados en la parte baja del revestidor.
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Circumferential Acoustic Scanner Tool –VCAST-V
Beneficios en la evaluación del Cemento:
• Obtener un mapa radial que muestre la distribución del cemento y/o fluido detrás del casing.
• No necesita de una sección de tubería libre para ser calibrado.
Registros Ultrasónicos CAST-V
Los registros ultrasónicos proveen la distribución radial del cemento alrededor del Casing. Evitando la pregunta: Hay un canal? o es bajo esfuerzo compresivo del cemento?
Los registros ultrasónicos miden la Impedancia Acústica directamente relacionada con el esfuerzo compresivo del cemento.
Pueden detectar Gas detrás del revestidor.
Adicionalmente proveen un caliper acústico y un mapa de espesor del revestidor.
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Tamaños3-5/8”4-3/8”5-5/8”
7”9-5/8”
Cabezas Disponibles
Radio efectivo
Tamaño de la cabeza
Revestidor (Diámetro Interno: 4” – 13-5/8”)
Tamaño de la herramienta = 3-5/8
Registros Ultrasónicos CAST-V
La herramienta posee un transductor que gira a velocidad variable y que toma 100 lecturas en cada revolución (200 en modo imagen). De 4 a 60 muestras por ftTiros por 1 pie de Revestidor.
- Modo Cased Hole 400- Modo Imagen 12000
Tiene además un segundo transductor que permanentemente monitorea el TT en el lodo.
Registros Ultrasónicos CAST-V
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Job Planner CAST-V
CAST-V Teoría de Operación
La amplitud y la relación de decaimiento de las ondas de resonancia son DIRECTAMENTE proporcionales a la IMPEDANCIA ACUSTICA del material detrás del revestidor. Si el revestidor está cubierto (adherido), las ondas de resonancia responderán con baja amplitud y rápido decaimiento. En cambio, si el revestidor estálibre, las ondas de resonancia serán de mayor amplitud y permanecerán resonando.
Impedancia Acústica : Zmud en tiempo real
La habilidad de un material de transmitir o reflejar energía acústica es una función de su impedancia acústica. Esta impedancia se define como el producto de la densidad del medio y la velocidad del sonido en ese medio.
Zx = Dx Vx = Impedance
Impedancias Acústicas Mas Comunes (Z) Material Z (MRayl)Agua Fresca 1.50Gas libre 0.1012# Lodo de Perforación 2.1615# Lodo de Perforación 2.7017# Lodo de Perforación 3.069# Cemento espumado (250 psi) 2.199# Cemento espumado (1000 psi) 2.6913# Cemento (500 psi) 3.3713# Cemento (2000 psi) 4.4216.5# Cemento (500 psi) 4.3816.5# Cemento (2000 psi) 5.62
0.38
0.77
0.00
1.15
1.54
1.92
2.31
2.69
3.08
3.46
3.84
4.23
4.61
5.00
5.38
5.67
6.15
ESCALA EN EL REGISTRO
X250
X250
0.0 6.0
200 1200
Deviation°
Minimum
Thicknessin.
Average
Maximum
0.2 0.4
0 5
Eccentricityin.
Relative Bearing°
0 360
0 1
AMPLIFIED
AMPLITUDE
0 10
AMPLITUDE
0 100MICROSEISMOGRAM
CBLBOND INDEX
1.0 0.0
AVERAGEIMPEDANCE
10.0 0.0Z-MAP
0 15mV
X200
X150
Mapa de Cemento del Casing
VDL
CBL Amplitud
Bond Index
Controlde
Calidad
Promedio de la Impedancia
Espesor del
Casing
CAST-V Evaluación de Cemento
Tubería libre – Evaluación ConvencionalTRAVELTRAVEL
TIMETIME0 1500 150
GAMMAGAMMA0 1500 150
AVZAVZ10 10 00
ECENECEN0 0 11 0 0 2020 0 0 6.156.15
CBL WAVEFORMCBL WAVEFORM IMPEDANCE IMAGEIMPEDANCE IMAGE
X000X000
AMPLIFIEDAMPLIFIEDAMPLITUDEAMPLITUDE0 0 1010AMPLITUDEAMPLITUDE0 0 6060
BIBI1 1 00
Cuellos
Señalde Tubería
Señal delCemento a
La formación
Buena adherencia del cemento al casing y a la formación
TRAVELTRAVELTIMETIME
0 1500 150GAMMAGAMMA
0 1500 150AVZAVZ
10 10 00ECENECEN
0 0 11 0 0 2020 0 0 6.156.15
CBL WAVEFORMCBL WAVEFORM IMPEDANCE IMAGEIMPEDANCE IMAGE
X200X200
AMPLIFIEDAMPLIFIEDAMPLITUDEAMPLITUDE0 0 1010AMPLITUDEAMPLITUDE0 0 6060
BIBI1 1 00
TRAVELTRAVELTIMETIME
0 1500 150GAMMAGAMMA
0 1500 150AVZAVZ
10 10 00ECENECEN
0 0 11 0 0 2020 0 0 6.156.15
CBL WAVEFORMCBL WAVEFORM IMPEDANCE IMAGEIMPEDANCE IMAGE
X200X200
AMPLIFIEDAMPLIFIEDAMPLITUDEAMPLITUDE0 0 1010AMPLITUDEAMPLITUDE0 0 6060
BIBI1 1 00
AMPLIFIEDAMPLIFIEDAMPLITUDEAMPLITUDE0 0 1010AMPLITUDEAMPLITUDE0 0 6060
BIBI1 1 00
Canal
Buena adherenciadel cemento al
Tubo
Buena adherenciadel cemento aLa formación
Chevron from the external casing
CAST-V Evaluación de Cemento - Ejemplo
EFECTO OBSERVADO EN DOBLE CASING
"Buen Cemento" vs. "Mal Cemento"
Algunas operadoras le dicen a las compañías de Servicio lo que ellas quieren conocer:
- El esfuerzo compresivo del Cemento.- Si el espacio anular esta 100% lleno de cemento.
En realidad, lo que todos queremos conocer es…- Si el cemento existe en el espacio anular ( Sin tener en cuenta el esfuerzo compresivo)- Si el cemento ocupa el 100% del anular.
Por que?- Si 10-psi de cemento existen en 100% del espacio anular, ninguna porción del mismo puede ser removido o reemplazado por un cemento de 1000 psi. (Los sólidos no pueden ser removidos)- Solo líquidos pueden ser removidos del espacio anular y reemplazados durante una cementación forzada (squeeze).
Que se necesita realmente?
Se necesita Identificar los sólidos y líquidos detrás del Casing, No la diferencia entre 250 y 5000- psi de cemento.
- Los sólidos no pueden ser reemplazados.- Los líquidos pueden ser reemplazados.
Valores de Impedancia Acústica
0
1
2
3
4
5
Free Gas
WaterDrilling
Mud
Cement
ComplexCement
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Provee una precisa evaluación de cementaciones con lechadas convencionales y complexas.Ayuda a descartar trabajos de cementaciones reparativas innecesarias.Detección de aislamiento zonal con cualquier tipo de lechada.
Procesado ACE
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El procesamiento de variaciones estadísticas ACE de Halliburton no utiliza valores absolutos de impedancia acústica. Este procesamiento utiliza la derivada de las curvas de impedancia para diferenciar sólidos (cemento, formación) de líquidos (lodo de perforación, agua, etc)
Independiente del valor absoluto de la impedancia
El método se basa en que fluidos homogéneos tendrán curvas de impedancia planas (Homogéneo) mientras que sólidos no homogéneos tendrán curvas dinámicas de impedancia.Lo que Significa: Curva nerviosa => Hay materia sólida por detrás del casing. Un trabajo de squeeze sería pérdida de dinero.Curva suave => Hay fluído por detrás del revestidor sea agua o lodo de perforación. Un squeeze es necesario.
Cemento de Baja Densidad
La Clave
9 Sectores (A-I)
• 3 curvas por sectorValor MínimoValor PromedioValor Máximo
Total = 27 curvas
• 5 curvas aleatorias por sector
Total = 45 curvas
Cemento de Baja Densidad
CAST-V 5 Curvas por
Segmento
Cemento de Baja Densidad
Hay sólidos detrás del casing
Hay líquidos detrás del casing
Identificación de Sólidos y Líquidos
Los líquidos muestran esencialmente una atenuación o impedancia acústica constante
Los sólidos muestran esencialmente una atenuación o impedancia acústica variable
Una forma esquemática para encontrar una medida de la constancia o variabilidad de la señal la constituye efectuar la derivada.
Cemento de Baja Densidad
El mayor problema al evaluar cementos espumados es que los valores de impedancia pueden ser menor que los fluidos encontrados en los anulares, tales como lodo y agua.
Una técnica para distinguir cemento espumado de los fluidos, consiste en un proceso de variación estadística, para distinguir las estructuras de sólidos cristalinos de los fluidos, cuando ambos poseen la misma impedancia acústica.
X000X000
GRGR0 2000 200
A2A2A4A4A6A6A8A8A10A10
0 50 5
C24C24C26C26C28C28C30C30C32C32
0 5 0 5
D36D36D38D38D40D40D42D42D44D44
0 5 0 5
B14B14B16B16B18B18B20B20B22B22
0 5 0 5
E46E46E48E48E50E50E52E52E54E54
0 5 0 5
F58F58F60F60F62F62F64F64F66F66
0 5 0 5
G68G68G70G70G72G72G74G74G76G76
0 5 0 5
H80H80H82H82H84H84H86H86H88H88
0 5 0 5
I90I90I92I92I94I94I96I96I98I98
0 5 0 5
No No ActivityActivityProbably Probably Fluids Fluids
High High ActivityActivityProbably Probably FluidsFluidsandandSolidsSolids
X000 X000
GAMMAGAMMA0 1500 150
AVZAVZ10 010 0 0 0 20 20 0 0 6.15 6.15
CBL CBLWAVEFORMWAVEFORM
IMPEDANCE IMPEDANCEIMAGEIMAGE
AMPLIFIEDAMPLIFIEDAMPLITUDEAMPLITUDE0 0 10 10AMPLITUDEAMPLITUDE0 0 60 601 BI 01 BI 01 BID 01 BID 01 BIF 01 BIF 0
DERIVATIVE DERIVATIVEIMAGEIMAGE
FOAMFOAMIMAGEIMAGE
0 0 6.15 6.150 0 0.60 0.60
CollarsCollars
All All ImagesImagesIndicateIndicateFree Free PipePipe
ImageImageand and CBLCBL
Some Some Pipe -Pipe -
CementCementBondBond
Tubería Libre
CAST-V Buen
CementoArriba
yPobre
CementoAbajo
GAMMAGAM MA0 1500 150
AVZAVZ10 010 0 0 20 0 20 0 6.150 6.15
CBL CBLW AVEFORMW AVEFORM
IMPEDANCE IM PEDANCEIMAGEIMAGE
AM PLIFIEDAM PLIFIEDAM PLITUDEAMPLITUDE0 100 10AM PLITUDEAMPLITUDE0 600 601 BI 01 BI 01 BID 01 BID 01 BIF 01 BIF 0
DERIVATIVE DERIVATIVEIMAGEIMAGE
FOAMFOAMIM AGEIMAGE
0 6.150 6.150 0.600 0.60
Y00Y00
Y10Y10
ImpedanceIm pedanceIndicateIndicateNo BondNo Bond
PipePipeSignalSignal
CBL and CBL and DerivativeDerivative
IndicateIndicateGood BondGood Bond
IndicatesIndicatesFree Free PipePipe
Y00Y00
GRGR0 2000 200
A2A2A4A4A6A6A8A8
A10A10
0 50 5
C24C24C26C26C28C28C30C30C32C32
0 5 0 5
D36D36D38D38D40D40D42D42D44D44
0 5 0 5
B14B14B16B16B18B18B20B20B22B22
0 5 0 5
E46E46E48E48E50E50E52E52E54E54
0 5 0 5
F58F58F60F60F62F62F64F64F66F66
0 5 0 5
G 68G 68G 70G 70G 72G 72G 74G 74G 76G 76
0 5 0 5
H80H80H82H82H84H84H86H86H88H88
0 5 0 5
I90I90I92I92I94I94I96I96I98I98
0 5 0 5
Y10Y10
ActivityActivityandand
Im pedanceIm pedanceIndicateIndicateFoam Foam
Cem entCem ent
LowLowActivityActivity
andandIm pedanceIm pedanceIndicatesIndicates
Free Free PipePipe
Tubería Cementada
A) Superficie del casing irregular• Se recomienda realizar un viaje con cesta limpia pozo previo al
registroB) Excentricidad de la herramientaC) Ovalidad del casingD) Lodos con gas E) Lodos altamente atenuantes >16 lb/gal WBM & 14 lb/gal
OBMF) Porcentaje de sólidos mayor de 17%G) Espesor del casing (< 0.20” ó > 0.70”)
Factores que Afectan la Calidad de la Data