16 evaluación de las cementacion05 pruebas de laboratorio para los cementos05 pruebas de...

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Evaluación de Cementaciones

con

Registros Sónicos

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Principios de Operación del CBL

Registros Sónicos

Evaluación de la Cementación

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Fundamentos Sónicos

• El transmisor emite un pulsoomnidireccional

• Las ondas sonicas viajan a travésdel casing y son las primeras en llegar al receptor de 3-ft

• Parte de la onda sónica frontal, quese dispersa a lo largo del casing se usa para determinar la amplitud y el el tiempo de tránsito

T

3’R

5’R


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Fundamentos Sónicos: Medidas en el receptor de 3 ft

Casing

Nivel de Detección

MinimaE1

T0

TT

E3

E2 TiempoTiempo

Am

plitu

dA

mpl

itud

Tiempo de Respuesta del

CBL

CBLGNMSG


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Fundamentos Sónicos - CBL• Cuando existe buena adherencia entre el

casing y el cemento, la senal acustica resulta atenuada, proporcionalmente a la superficie del casing adherida al cemento

Tx

CasingAgua o Lodo

Rx

Casing

Cemento

Tx

Rx

SinCemento

SinSinCementoCemento

Buena Adherencia

Buena Buena AdherenciaAdherencia


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Fundamentos Sónicos - VDL• El registro de densidad variable

es la presentación completa de la onda registrada en el receptor de 5-ft

• Es graficado con rayas claras y oscuras.

• El contraste depende de si la amplitud es positiva o negativa

• Permite una fácil diferenciaciónentre las señales del casing y formación y fluidos en el pozo

Señal del Transmisor

Am

plit

ud

(mv)

time usec

Casing Formacion Mud


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• A menos que el revestidor esté totalmenteexcentríco, la señal recibida de la presencia de la formación será:FUn indicador qualitativo de la presencia de un material

sólido detrás del casing

FNo indicará la cantidad de este material sólido

Fundamentos Sónicos - VDL


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Ejemplo de un Buen CBL• Controle la calidad

F Verifique la curva del TT

• Verifique la curva del CBL FRelativamente muestra

una baja amplitud

• Verify el VDLFNo hay arrivos de

casing F Las señales formación

se observan claramente

Ejemplo de una lechada SALTBOND en un liner de 7”


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Ejemplo de un revestidor de 9 5/8”

Ejemplo de un Mal CBL• Controle la calidad

F Verifique la curva del TT

• Verifique la curva del CBL FAlta amplitud

• Verify el VDLFHay señales del casing FNo hay señales de

formacion-Hay Lineas paralelas

• Aislamiento è Malo


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Interpretación de la Amplitud en el CBL

• Amplitud del CBL para un buen trabajo de cementación

• Cuál es el efecto de los canales de lodo?

• Cuál es el efecto de la contaminación del cemento?

• Que pasa si el cemento no esta bien adherido al revestidor?

• Conclusiones


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Amplitude del CBL para un buen trabajode cementación (1)

• Interpretación Básica:FAmplitud medida Baja: Buen Cemento

FAmplitud medida Alta: No hay Cemento (o cmt regular)

• Desventaja: Muy Simplista (ejemplo de amplitudes con 100% de adherencia)

Casing/Cemento 3 MRayl 6 MRayl 5 ½ in. 17 lb/ft 6.1 mV 1.0 mV 9 5/8 in. 47 lb/ft 12.2 mV 3.3 mV

Fluido de Registro: 9.0 lb/gal WBM


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Amplitud del CBL para un buen trabajode cementación (2)

CB

L /

VD

L

5.5 MRayl2 mV

100% adherencia

3.5 MRayl12 mV

100% adherencia


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• La Amplitud del CBL depende de:FEl Diámetro y peso del Casing

FLas Propiedades del fluido de registro

FLa Impedancia Acústica del Cemento (No de la

resistencia a la compresión)

ä Impedancia Acústica del Cemento puede ser medida o calculada

Amplitud del CBL para un buen trabajode cementación (3)


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Impedancia Acústica

• Las herramientasSonicas responden a la Impedancia Acústica(Dureza Acústica) Z

• Z es expresada en MRayl (106 kg.m-2.s-1)

Z MRayl

0

2

4

6

8

Lodo Pesado

Agua

Gas

Pesados

Ligeros

Cemento Neto

LechadaFraguando

Liquido

Materiales

Petróleo

AcústicaVelDensidadZ _×=


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Ejemplo de un CBL Adviser 0.

040

0.0

800.

012

00.0

ft

Well

LC @ 920 ft

OD 7. in@ 1000ft

OD 9 5/8 in@ 500ft

Fill

3.0 4.5 6.0 7.5

Impedance

Mrayl

Impedance

0.0 4.0 8.0 12.0

CBL Amplitude

mV

CBL (80%)CBL (100%)

Co

nce

ntr

ic c

asin

g


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• Conclusiones


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Efecto de los canales debidos al lodo

• La amplitud medida es una combinación de la respuesta de: a) La tubería libre y b) Buena adherencia casing-cementoFAmplitud de la tubería libre:

ä Es mucho mas alta que la del casing cementado

ä Depende del diámetro del casing y las propiedades acústicasdel fluido de registro

FLa presencia de un canal de lodo dará una amplitudmás alta que la esperada para un anularperfectamente cementado


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Indice de Adherencia (1)• Determinar el indice de adherencia (bond index) con:

F EL valor de la amplitud relativa (no la absoluta) es la clave

• Interpretación:F El indice de adherencia es linealmente relacionado al

porcentage de la superficie del casing adherido al cemento

F Esta soportado por experimentos, en los que canales artificiales fueron creados en el anular

] log[ ] [ log] log[ ] [ log

reTuberiaLib %

EEEE

BI reTuberiaLibMedida

−−

=100


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• Regla de Campo: F BI > 80% a lo largo de una sección significa aislamiento

hidraúlico

F Pero un indice de adherencia del 80% significa que el 80% de la superficie del casing está adherida al cemento

ä Si esto indice es debido a un canal, sería bastante grande (20% o 72 grados!)

ä Pero en ausencia de respuesta de la herramientaultrasónica, esta respuesta es considerada satisfactoria!

F Ahora bien Que pasa si el BI < 80%?

Indice de Adherencia (2)


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• Conclusiones


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Contaminación del Cemento• Las consecuencias de la contaminación del cemento

por el espaciador o el lodo durante la colocación son:FDesarrollo más lento de la impedancia acústica. Tiempo de

Fraguado

F Impedancia acústica final más baja de la esperada

F A un tiempo de registro dado, la amplitud del CBL es mayor que la esperada, sin importar cual es el tiempo de registro

• Sobreestimar la temperatura del pozo tendrá los mismos efectos:FDesarrollo más lento de la impedancia acústica

F A un tiempo de registro dado, la amplitud del CBL es mayor que la esperada


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• Una amplitud mayor que la esperada pudiese significar:FCanal en el anular

ä Existe comunicación en el anular

FEl Cemento tiene una impedancia acústica menor que la esperada

FEl anular pudiese estar aislado hidraulicamente

FUna de combinación de todos estos

ä Existe comunicación en el anular



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• Conclusiones


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El Cemento no está bien adherido al revestidor

• Microanillo “Húmedo”, debido a la presencia de un fluido entre el cemento y el revestidor, causado por:F Remoción de lodo ineficiente (película de lodo/espaciador)

F Cambio en los esfuerzos actuantes en el pozo, luego de realizado trabajo de cementación (cambio de fluido de completacion o prueba con presion al casing)


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El Cemento no está bien adherido al revestidor

• Microanillo “Seco”, debido a la presencia de un espacio entre el cemento y el revestidor, causado por:F Cambio en las fuerzas actuantes en el pozo, luego de

realizado el trabajo de cementación (cambio de fluido en el pozo)

F El cemento puede estar parcialmente adherido o totalmente desadherido del revestidor


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• Cuando se pierde totalmente la adherencia entre el revestidor y el cemento:F Hay menos energía dispersa en el medio circundante y

la amplitud, por consiguiente es más alta. El trabajo aparenta ser peor de lo que realmente es

• La mayoría del tiempoF La amplitud varia de forma notable con la profundidad,

pero las señales de la formación pueden observarse en el VDL, de ser así, el microanillo no es continúo (el cemento está parcialmente adherido)

Efectos del Microanillo en el CBL (1)


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• En algunos casosF Cuando las señales del CBL son cercanas a las de la

tubería libre y las señales del VDL son escasas o inexistentes, es muy probable que el microanillo sea continúo (lodo, espaciador o espacio vacío)

Efectos del Microanillo en el CBL (2)


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Efectos del Microanillo en el CBL (3)• El efecto del Microanillo deja sin efecto cualquier

resultado del BI

• DiágnosticoF Correr el CBL sin y con presión

F Análizar la información del trabajo de cementación(Simulador WELLCLEAN II)

F Análizar las operaciones realizadas lugo del trabajo de cementación (SAM)

F Correr USIT en combinación con el CBL


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Efectos del Microanillo en el CBL (4)• Consecuencias

F Si un Microanillo es continúo puede transmitir presión.


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LiteCRETE™ en 9 5/8-in. 47# casing

CBLF FP: 55 mVCBL Adviser

100%BI: 5-6mVCBLFP min.: 55 mV


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Sección a mayor profundidad

CBL = 35 mVBI=19% (40%)


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Limitaciones del CBL

• La amplitud tiende a ser alta cuando:FEl cemento tiene una impedancia acústica menor de lo

esperado

FHay Canales de Fluidos

FExisten Microanillos


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Limitaciones del CBL

• En muchos casos la amplitud del CBL es mucho más alta que la esperada, aún cuando se sabe que el cemento está presenteFEl Diseño y la ejecución de la cementación fueron

según diseño

FEl VDL mustra respuestas de la formación

F Intento para realizar un forzamiento falló


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Otros Factores que afectan la amplitud del CBL

• Posición del tiempo de transito: Indicador de la calidad del registro

• Centralizacion de la herramienta

• Respuesta del Transductor vs profundidad

• Cambio en las propiedades del fluido de registro con la profundidad

• Anular estrecho

• Formación rápida

• Revestidores concentricos


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• Conclusiones


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Interpretacion de la respuesta del CBL Conclusiones

• El indice de adherencia debe ser interpretadocuidadosamente

• La evaluación de la cementación con un registro de CBL es mas complicada sin:FUsar la información del VDL y analizar todos las

operaciones, durante y posteriores a la cementación

• La información del USIT cuando estádisponible, lleva a una mejor evaluación debidoa que supera las limitaciones del CBL

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USIT – Ultrasonic Imager Tool

Herramienta de Imagen Ultrasonica

Refresher en EspañolKellyville Training Center


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Métodos de Evaluación de la Cementación

• Pruebas Hidraúlicas

• Registros de Temperatura -Tope del cemento

• Acústicos

F Sónicos (CBL/VDL, CBT): omnidireccionales

F Ultrasónicos (USI): Imagen de alta resolución

• Analisis de la información de la cementación


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Evaluación de la Cementación con el USIT

• Introducción

• Fundamentos de los métodos acústicosF Impedancia Acústica

F CBL / VDL

F USI

• 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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Impedancia Acústica

• Las herramientasSonicas responden a la Impedancia Acústica(Dureza Acústica) Z

• Z es expresada en MRayl (106 kg.m-2.s-1)

Z MRayl

0

2

4

6

8

Lodo Pesado

Agua

Gas

Pesados

Ligeros

Cemento Neto

LechadaFraguando

Liquido

Materiales

Petróleo

AcústicaVelDensidadZ _×=


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Cementos Ligeros• Generalmente son más díficiles de evaluar

F Baja impedancia acústicaF Fraguado Lento (Tiempo de espera más largo)

• Para una densidad determinada, no todos loscementos ligeros son igualesF El sistema LiteCRETE de Schlumberger exhibe:ä Baja porosidad (bajo contenido de agua), por tanto, la

impedancia acústica final será alta

ä Rápido desarrollo de resistencia compresiva, es decir, un rápido desarrollo de la impedancia acústica (puede ser perfilado antes)

ä Para una densidad dada, son más fáciles de registrar que otros cementos ligeros


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Principios Sónicos (CBL / VDL)

Transmisor 20 kHz

3 ft Receptor

5 ft Receptor

Casing Formacion

t

t

Cemento Adherido

Lodo

Cemento

VDL

Amplitud del CBL

0 100 amp CBL


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• Que es necesario? F Impedancia del Cemento esperada --> amplitud para

100% de adherencia: E100%

FAmplitud de tubería libre: ETuberíaLibre

FAmplitud medida: EMedida

• Indice de Adherencia:

• Usualmente:F80% < BI < 100%: Buen CementoF 80% > BI: ? ? ? ? ? ? ? ?

Interpretación de la amplitud del CBL

] log[ ] [ log] log[ ] [ log

reTuberiaLib %

EEEE

BI reTuberiaLibMedida

−−

=100


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Sónico (CBL / CBT)Ventajas• Puede ser usado con la mayoría de los fluidos en el

pozo. Tolera la corrosión del revestidor

• Responde a la buena adherencia (revestidor-cemento-formación)

• Adherencia cualitativa formación-cemento obtenida del VDL


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Sónico (CBL / CBT)Desventajas• Una amplitud alta del CBL es ambiguo

F Microanillo Húmedo (Perdida de adherencia)

F Canal

F Cemento Contaminado

F Lechada ligera mezclada con lechada de cola

F Señales de respuestas de las formaciones rápidas

F Señal reflejada por doble revestidor o formaciones duras

• Una baja amplitud no asegura una adherencia del 100%


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Principios del USITEl USIT evalúa el cemento con base en:

• Un transmisor ultrasonico• La técnica de resonancia

Tubería Libre

Buen cemento

(0.2-0.7 MHz)


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Ventajas del USIT sobre el CBL

• Es inmune a los microanillos líquidos • Cobertura total, resolution de imagen de 30 mm

FMapa detallado de la distribución de los materiales: solidos, liquido, gas y cemento no-adherido

FEs capaz de detectar canales en el anular

• Interpretación más fácil y menos incierta que losregistros sónicos (CBL / CBT)

• Inspecciona la condicion del revestidor, al mismotiempo


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Mapas del USIT

Canal de Lodo

Zona lavada RevestidorNo-Centrado

Microanillo Gas

Revestidor Bien Centrado

Perforaciones

Soldadura en el Revestidor


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Evaluación Acústica Resumen

• Los registros acústicos son sensibles a laspropiedades 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 menosambigua que la del CBL

• El USIT y el CBL son sensibles a la adherenciacemento-revestidor pero en diferentes formas, lo que conduce a una evaluación complementaria


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Evaluación Acústica Resumen

• Los métodos de evaluación acústica están limitados en cementos muy ligeros (bajo contraste acústico con el lodo)

• Para una óptima evaluación, la información del trabajode cementación DEBE ser incluida en la evaluación, debido a que el cemento no desaparece…


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Evaluación del Cemento usando el USIT

• Introducción• Fundamentos de los métodos acústicos• Fundamentos Básicos del USIT

FMedidas y procesamientoFHerramienta y Especificaciones TecnicasFProcedimiento de Perfilaje o RegistroF Imagenes

• Control de Calidad del USIT• Interpretación del USIT y CBL / VDL • Integración de registros e información de

cementación


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USIT• Herramienta Ultrasonica 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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Parámetros del USIT

Amplituddel Eco

Condición interna del rev.

Tiempo de Transito

Radio Interno

EspesorImpedancia del Cemento

Transductor


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Procesamiento de la señal

lodo

Medidas de las propiedades de los Fluidos (FPM)

Z lodoV

T3 procesamiento:

Amplitud del Eco

Tiempo de tránsito

Frecuencia de

Resonancia:

RugosidadInterna

EspesorCasing

Radio InternoOnda

Impedancia del Cemento

Modelo de ondas plano ajustado

Corrección para geometría cilindrica de revestidores

∫ o

∫∫∆

oAncho de Banda Fraccionado:

EspesorCasing

Impedancia del Cemento


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Herramienta USI

Partes Electronicas

Sonda

Elemento Rotante


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Elementos Portador de Sensores Ultrasonicas

Montaje 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”

? Revestidor


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Procedimiento de Registro 1. Verificar las propiedadesdel fluido usando una placade referencia mientras se registra bajando en el pozo:- velocidad FVEL- Impedancia acústica ZMUD

2. Introducir los parámetrosZMUD y FVEL. Hacer girar el transductor hacia el revestidor y registrar


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Especificaciones Generales USIT

Longitud (sonda y cartucho electronico) 248 in. [6.3 m]

Diámetro 3.6 to 11.2 in.

Peso

-Sonda 188 to 210 lb

-Partes Electronicas 153 lb

Maximo rango de temperatura 350oF [175oC]

Maxima presión operativa 20,000 psi

Velocidad de registro recomendada 400 a 3200 ft/hr

Se puede combinar con CBL-VDL, CBT,GPIT, Rayos Gamma


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Especificaciones de Mediciones del USIT

Diámetro de Revestidor 4.5 - 13.375 in.

Espesor de Revestidor 0.17 - 0.59 in. (4.5-15 mm)

Impedancia Acústica 0-10 MRayl

Max. desviación Sin Límites

Velocidad de Registro 400 a 3200 ft/hrMuestreo:- Azimutal 5-10 deg.- Vertical 0.6-6 in.Maxima densidad del lodo

- Lodo Base-agua ~16 lbm/gal- Lodo Base-aceite ~11.6 lbm/gal*

* Depende de la composición, temperatura y presión. Buenos registros son obtenidos hasta 13 lb/gal (aunque se hayan obtenido incluso a 16 lb/gal)


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Impedancia AcústicaRango 0-10 MRayl

Resolución 0.2 MRayl

Exactitud

0-3.3 MRayl +/-0.5 MRayl

> 3.3 MRayl +/- 15%

Tamaño de canal minimo cuantificable (Ancho):1.2 in. (30 mm)

Especificaciones de Mediciones del USIT


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Ajuste de la imagen en el USITEl USIT distingue entre sólidos, líquidos y gas/seco. Usando límites de impedancia acústica

Gas o microanillo seco

LimiteSolido/Liquido

ZTCM

ImpedanciaMaxima

Limite Gas/Liquido

ImagenInicial(prima)

Imagen Intepretada

Cemento

Est

and

ar

Lig

era

0

2

4

6

8

Z MRayl

+/- 0.5 Liquido


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Revestidor-CementoCombinados USIT

Revestidor CementoQC

Excentralizacion, CCL, Rayos Gamma

Mensages de Procesamiento


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Amplitud

Corte Transversal del Revestidor

Radio Interno

Espesor



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Espesor

Imagen Cemento Inic

Cemento Interpretacion

Indice de Adherencia

Canal



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USI + CBL / VDL

Impedancia Acustica

VDL

Indice de AdherenciaCBL, gamma ray

Mensajes de procesamiento, excentralizacion

USI VDLQC CBL

CBL

Interpretacion del Cemento


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Evaluación con el USIT • Introducción• Fundamentos de los métodos acústicos• Fundamentos Básicos del USIT• Control de Calidad del USIT• Interpretación del USIT y CBL / VDL

F Respuesta del USI F USI y CBL/VDLF Imagenes y registros típicosF Interpretacion F Limitaciones de las herramientas ultrasonicas


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Respuesta del USITBuen Cemento + / - 15% Impedancia

(+ 25% si hay adherencia)

Liquido/Gas + / - 0.5 Mrayl

Microanillo Gas / No adherencia seca Lee Gas

Peliculas líquidas.- Microanillo < 0.2 mm Tolera entre0.1 a 0.2 mm

(50% de lectura con un espesor de casing entre 6 a 12 mm)

.- Pelicula de lodo > 0.5 mm Lee Lodo

Capa fina de Cemento Los reflejos del segundo casing o formacion dura crean patrones de interferencia


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Interpretación USI

ZMRayl

0

2

4

6

8

Lodo Pesado

Agua

Petroleo

Gas

Neto

Ligero

Cemento

MicroanilloO Liquido Lechada

Fraguando

Liquido

Material USI Imagenes

Original Interpretado

Cemento

Liquido

Gas oMicroanilloseco

Procesamiento Con desviacion Estandar

Est

and

ar

Lig

ero

Microanilloseco

Pelicula Liquida

∫oCemento Contaminado


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Pozo de Prueba BP (1)Canal y cemento contaminado

CementoContaminado

Buen cemento

Channel

Cemento MuyContaminado


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Revoque o Enjarre de Lodo

Buen cemento

Revoque de Lodo

Reflejos del casing externo

Pozo de Prueba BP (2)


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Buen Cemento y Centralizadores

• EL USI regularmenteregistra los centralizadores

• Ayudan a verificar si el casing estáapropiadamente centrado

Collar

Centralizadores


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USI y CBL/VDL

• En casos sencillos (cemento bien adherido, tubería libre, canalización) las herramientasconcuerdan

• En casos reales (complicados) las herramientas muestran diferentes respuestas, que pueden ayudar a la interpretación:FCemento ContaminadoFMicroanillos húmedos o LíquidosFMicroanillos secos


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Guia USI y CBL/VDLParametro USI CBL / VDL

Resolución 1.2 in 360 deg x 3 ftCemento Bien Adher Cemento CementoCemento Muy Ligero Bajo contraste (procesamiento Bajo contraste del lodo

especial si no está adherido)Microanillo Seco Ce- Microanillo Seco / Gas Adherencia de regular mento No Adherido a buenaMicroanillo Liq Afectado ligeramente AmbiguoPelicula de Lodo Canal AmbiguoCemento Contaminado Cemento con bajo Z AmbiguoMezcla de Cemento Mezcla de Cemento Barr/Cola AmbiguoBarrido/ColaCanal de Lodo Canal AmbiguoCanal de Gas Canal de gas Cemento/ambiguoAdherencia a la Formacion No se aprecia Qualitativo del VDLFormacion Dura / Casing Externo Afectado ligeramente Fuertemente AfectadoCondición del Casing Muy sensible Ligeramente sensibleLodo < 12 dB / cm / MHz No tiene límite


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Buen cementoQC CBL USI VDL

CBL constante y bajo

Z Promedio 8 Mrayl

Fuerte retorno de la formación


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Canal de Lodo y CementoContaminado

CBL alto y variable

Respuesta Fuerte del casing

Canal

Cementocon Bajo Z

VDLQC CBL USI

Debil respuesta de la formacion


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Tope del Cemento

CBL alto y constante

VDLQC CBL USI

Trazas de CementoContaminado

Respuesta debil de la formacion

Fuerte retorno de la formacion


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Canal y Forzamiento

USI BI VDL USI VDL

Canal Despues del Squeeze

USI

CBL

BI

Perforaciones


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Tope de Cemento Ligero• El cemento liviano

tiene una impedancia baja

• La escala de 0-4 MRayl muestra el contraste entre cemento ligero y liquido

• El limite Liquido/solidoesta ajustado bajo paracemento ligero (2.1)

• CBL concuerda con el USIT

Threshold 2.1 MRayl

0 100 sdgfdssdsdffs

0 4 MRayl


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Cemento ContaminadoCemento Contaminado (bajo Z): Imagen clara en el

USI, Imagen en el CBL ambigua

Canales de Lodo: CBL y USI concuerdan

Casing BI CBL VDL

BI CBL

SoldaduraBI CBL

BI USI

Cement


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Conclusion• 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 interpretacion, especialmente cuando hay microanillos presentes


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Conclusion (Cont.)• Los registros acústicos tienen limitaciones

• La evaluación de la cementación debecombinar el análisis de los parámetros deltrabajo de cementación y los registrosacústicos

• La cementación integrada Schlumberger es la solución óptima

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