Evaluación de Cemento con

UltraSonic Imager

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Evaluación de Cemento conUltraSonic Imager

• Introducción

• Métodos Acusticos

• Herramienta USIT

• USI y CBL/VDL interpretación

• Ejemplos de Registros

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Objetivos de la Cementación

• Obtener completa aislación de zonas . (Hydraulic isolation)

• Suportar el revestidor y obtener protección contra la corrosión.

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El Pozo Ideal

Thin, impermeable mud filter cake (not gelled or unconsolidated)

Annular gapMinimum: 3/4-in.Ideal: 1 1/2-in.

Properly conditioned hole and mud

Gaugediameter Uniform as possible

( no washouts or restrictions)

NO FLOWNO LOSSES

Casing centered in borehole

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Problemas con la Cementación

• Desplazamiento

– Pobre centralización -> canales

– Incorrecto regimen de flujo -> canales y contaminación del fluido.

• Despues del Desplazamiento

– Segregación de la lechada: agua libre.

– Invasión de fluido de formación: gas con agua

– (microanillos)

– Pérdidas de agua

– Cemento contaminado

– Falla mecanica (Presión, temperatura, perforación.)

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Evaluacion con UltraSonic Imager

• Metodos acusticos basicos

– Impedancia Acustica

– CBL/VDL

– USIT

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Fundamentos del Sonico

• El transmisor envia un pulso omnidireccional.

• La ondas de compresión viajan por la TR hasta llegar al receptor a 3 pies del transmisor.

• Parte del fronte de onda refractada hacia abajo en la TR es utilazada para determinar Amplitude and Transit time.

T

3’R

5’R

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Fundamento Sonico:mediciones a 3 pies.

T0

TT

Casing

MinimumDetection

Level

E1

E3

E2 TimeTime

Am

plit

ud

eA

mp

litu

de

CBL TimeWindow

CBLG

NMSG

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Fundamento Sonico - CBL

• Cuando la TR es adherida al cemento fraguado, las vibraciones en la TR son atenuadas proporcionalmente a la superficie de area adherida.

Tx

CasingWater or mud

Rx

CasingCement

Tx

Rx

NoCement

NoNoCementCement

GoodBond

GoodGoodBondBond

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Fundamento Sonico - VDL• Variable Density Log es la onda

completa mostrada a 5 pies de distancia del transmisor.

• Vista como líneas claras y oscuras Contraste depende de amplitudes con positiva o negativa.

• Permite diferenciar entre señal de TR y formación.

Transmitterfiring

Am

plit

ud

e (m

v)

time usec

Casing Formation Mud

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Efecto de Excentralización de la Herramienta

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Atenuación Debido a la Excentralización

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Cycle Skipping

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Efectos de Microanillo en el CBL

• Cuando el acoplamiento TR/Cemento es perdido:

– Hay menos energia perdida en el medio alrededor.

– Amplitud va para arriba.

– El trabajo de cementación parece peor de lo que deberia ser.

– Debido a presencia de fluido a la interface TR/cemento causado por ( microanillo liquido)

– Incompleta remoción del lodo (pelicula lodo/espaciador)

– Cambio de esfuerzos después de la cementación (disminución de presión o temperatura).

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Efectos de Microanillo en el CBL

• Debido a la presencia de un “gap” o luz a la interfase TR/Cemento causado por (microanillo seco)

– Cambio de esfuerzos despues de la cementación (disminución de presión o temperatura)

– Cemento puede estar parcialmente o totalmente adherido.

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Wet microannulus

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Ejemplo de un bueno CBL• Chequeo Calidad

– mire la curva TT

• Chequeo de la curva CBL Relativa baja amplitud

• Verifique el VDL

– Nada de arrivo de TR

– Vea los arrivos de formacion.

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Ejemplo de un “malo” CBL• Cheque de Calidad

mire la curva TT

• Chequeo de la curva CBL

Relativa alta amplitud

• Verifique el VDL

– Arrivo de TR visible

– Debil arrivo de formacion

• Aislado ???????

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Intervalo Minimo de Cemento

0

1

3

2

4

Casing Size (mm)

139.7 177.8 244.5(5.5") (7")

For Bond Index = 0.8

Min

imum

Cem

ente

d In

terv

al N

eede

d (m

eter

s)

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CHECK QUALITY

- Transit Times correct for casing size- Amplitude correct in free pipe- Check for Centralization

ARE FAST FORMATIONS PRESENT?

- Check TT Decreasing- Check for VDL 1st arrival Decreasing- Check Wavetrain for Forerunner

CONDITIONS

- Type of Cement- Borehole Fluid- Cement Tops- Hole Size (OH Caliper)- Deviated Well

HYDRAULIC ISOLATION DETERMINATION

- Determine 80% Bond Index- Determine minimum cemented interval- Check VDL for cement to formation bond

Proceso de Interpretacicón para el CBL

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VDL

TIPO de ADHERENCIA CBL ARRIVO de ARRIVO de AMPLITUD TUBERIA FORMACION

Tuberia Libre Alta Fuerte Muy debil o nada

Buena TR -a - Cemento - Baja Debil Fuerte a - Formación

Buena Adherencia TRMala Adherencia a Formación Baja Debil Debil o nada

Microanillo- CanalesCamada fina de cemento Alta Moderado Moderado

Arrivo de Formaciones rapidas Alta Ausente Fuerte

Interpretando CBL y VDL

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Interpretación Básica de la Amplitud del CBL

• Interpretación Básica:– Baja medición de Amplitud: Cemento

Bueno

– Alta medición de Amplitud: No hay Cemento

• Problema: Muy sencillo !!!!

Casing/Cement 3 MRayl 6 MRayl

5 ½ in. 17 lb/ft 6.1 mV 1.0 mV9 5/8 in. 47 lb/ft 12.2 mV 3.3 mV

Logging fluid: 9.0 lb/gal water base mud

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Interpretación Refinada de Amplitud de CBL

• Determinar el Indice de adherencia de:

– El relativo (non absoluto) valor de amplitud es la clave.

• Interpretación:

– El la ausencia de cualquier artefacto, el indice de adherencia esta linealmente relacionado al porcentual de la superficie de la TR con el cemento.

– Experimentos hechos con canales artificiales en partes del anular.

] log[ ] [ log

] log[ ] [ log

% 100

Freepipe

FreepipeMeasured

EE

EEBI

−−

=

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CBL Interpretacion

Cuantitativa

M1 ChartCasing Data

O.D. 7”, 29 lbm/ft

Cement Compressive

Strength

3000 psi

Casing Thickness

[from tables] .408 in

CBL value for 100% Bond

[minimum expected amplitude]

70% Bond Index ?

CBL value for 70% Bond

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CompensaciCompensacióón por tipo de Cementon por tipo de CementoCompressive

StrengthC

BL

ampl

itude

[mV

]

atte

nuat

ion

[dB

/m]

8

7

6

5

4

3

2

CementAcoustic

Impedance

(MRayl)

Neat-G

LiteCRETE

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Fuerza Compresiva del Cemento

350 psi

500 psi

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Ejemplo del CBL Adviser

0.0

400.

080

0.0

1200

.0

ft

Well

LC @ 920 f t

OD 7. in@ 1 0 0 0 f t

OD 9 5/8 in@ 5 0 0 f t

Fill

3.0 4.5 6.0 7.5

Impedance

Mrayl

Impedance

0.0 4.0 8.0 12.0

CBL Ampl i tude

m V

CBL (80%)CBL (100%)

Co

nce

ntr

ic c

asin

g

28/SRPC/

29/SRPC/

Lite CRETE in 9 5/8-in. 47# casing

CBLF FP: 55 mVCBL Adviser

100%BI: 5-6mVCBLF min.: 3-5 mV

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Impedancia Acustica

Z MRayl

0

2

4

6

8

Heavymud

Water

Oil

Gas

Neat

Light

Cement ContaminatedCement

Settingslurry

Liquid

Materials

• Herramientas acusticas responden impedancia acustica (Dureza acustica) Z

• Z = densidad x velocidad acustica• Z es expresada en MRayl (106 kg.m-2.s-1)

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Sonico (CBL/VDL) Principio

20 kHz

Transmitter

3 ft Receiver

5 ft Receiver

CasingFormation

t

t

Bonded cement

Mud

Cement

VDL

CBL amplitude

0 100 CBL amp

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Sonic (CBL-VDL)

Puntos Fuertes

• Funciona en todos los tipos de fluídos, y tolera corrosión

• Qualitativa pagan entre cemento-formación con VDL

Puntos Débiles

• Alta CBL amplitude es ambigua

– Liquido microanillos

– Canales

– Cemento contaminado

– Cemento liviano mezclado con neat

– Arrivo de Fast formación

– Reflecciones de doble revestidor

• Baja amplitud no asegura 100% de pega.

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UltraSonico Imager Principio

USIT evalua cemento con:• ultrasonico transductor

• Técnica de resonancia

Free pipe

Cemento bueno

(0.2-0.7 MHz)

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Ultrasonicos (USIT)ventajas sobre sonicos (CBL)

• Tolera liquido microanillos

• Cobertura completa, 30 mm resolución de imagen.

– Detallada distribución del material : solido, liquido, gas, cemento contaminado.

– Detecta canales angostos.

• Fácil interpretación y menos incertidumbrecomo sonicos (CBL/CBT).

• Inspección del revestidor en la misma pasada.

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La vista del USIT

Mud channel

WashoutEccentered casing

Gas microannulus

Well centered casing

Perfs

Casing weld

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USIT Mediciones

Echo amplitude

(Internal casing condition)

Transit time

Internal radius

Thickness Cement Impedance

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Herramienta USIT

Electronics

Sonde

Rotating sub

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Rotating Subs

Assembly Sub O.D.

USRS-A

USRS-B

USRS-C

USRS-D

3.58”

4.64”

6.69”

8.70”

4 1/2” - 5 1/2”

5 5/8” - 7 5/8”

8 5/8” - 9 5/8”

10 3/4” - 13 3/8”

39/SRPC/

USIT Presentación Combinada

Casing CementQC

Process flags, Eccentering, CCL, gammaProcessing flags

AmplitudeCasing cross-section

Internal radiusThickness

ThicknessCement raw

Cement interpreted

Bond index

Channel

40/SRPC/

USIT + CBL/VDLPresentación del Registro del

CementoUSI VDLQC

Acoustic impedanceCement image interpreted

VDLBond index

CBL, gammaProcess flags, eccentering

CBL

CBL

41/SRPC/

USIT/CBL presentación con datos de Dowell

Casing standoff

G ray

USI cement

CBL

Predicted CBL for 80% and 100% bond

VDLUSI amp

USI ecc

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Desgaste en el revestidor afectando las imagenes

La sarta de perforación induce un falso canal.

QC Casing Cement

False channel

Wear groove

43/SRPC/

44/SRPC/

45/SRPC/

46/SRPC/

47/SRPC/

48/SRPC/

BP Pozo Teste (1)

Canales y cemento contaminado

Contaminated cement

Good cement

Channel

Heavily contam. cement

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BP Pozo Teste (2)

Revoque de lodo

Good cement

Mud cake

Outer casing

reflections

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Monitoreo de Corrosión

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Microanillo Líquido

USI BI VDL

High CBL

Uniform medium-Z USI

Strong, regular casing arrival

• USIT es muy poco afectado

• CBL lo ve como tuberia libre

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Gas: Canales y Microanillos

Narrow gas channel

Gas microannulus

Good cement

Raw BI Interp

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Ejemplo de Cemento Contaminado

CBL

BI Map CBL VDL

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USIT Interpretación de Imagenes

Squeeze

Mud channel

Liquid

?

Narrow

Gas channel

Cement

Dry micro-annulus (Debond)

Extended

No Squeeze

PatchyHigh Z

Medium

Light or contam. Cement

Micro-debondedCement

Mud layer + cement

Gas

Cement data

Gas entry if gas zone

Localised

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Conclusiones

• El USIT brinda la más detallada vista de la distribución del cemento en el anular .

• La combinación con CBL/VDL es recomendada para añadir confianza, especialmente en presencia de microanillos.

• CBL/VDL tiene sus limitaciones.

• Evaluación del cemento debe combinar análisis del trabajo de cementación y registros acusticos.