Evaluación de Cemento con
UltraSonic Imager
2/SRPC/
Evaluación de Cemento conUltraSonic Imager
• Introducción
• Métodos Acusticos
• Herramienta USIT
• USI y CBL/VDL interpretación
• Ejemplos de Registros
3/SRPC/
Objetivos de la Cementación
• Obtener completa aislación de zonas . (Hydraulic isolation)
• Suportar el revestidor y obtener protección contra la corrosión.
4/SRPC/
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
5/SRPC/
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.)
6/SRPC/
Evaluacion con UltraSonic Imager
• Metodos acusticos basicos
– Impedancia Acustica
– CBL/VDL
– USIT
7/SRPC/
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
8/SRPC/
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
9/SRPC/
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
10/SRPC/
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
11/SRPC/
Efecto de Excentralización de la Herramienta
12/SRPC/
Atenuación Debido a la Excentralización
13/SRPC/
Cycle Skipping
14/SRPC/
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).
15/SRPC/
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.
16/SRPC/
Wet microannulus
17/SRPC/
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.
18/SRPC/
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 ???????
19/SRPC/
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)
20/SRPC/
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
21/SRPC/
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
22/SRPC/
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
23/SRPC/
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
−−
=
24/SRPC/
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
25/SRPC/
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
26/SRPC/
Fuerza Compresiva del Cemento
350 psi
500 psi
27/SRPC/
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
30/SRPC/
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)
31/SRPC/
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
32/SRPC/
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.
33/SRPC/
UltraSonico Imager Principio
USIT evalua cemento con:• ultrasonico transductor
• Técnica de resonancia
Free pipe
Cemento bueno
(0.2-0.7 MHz)
34/SRPC/
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.
35/SRPC/
La vista del USIT
Mud channel
WashoutEccentered casing
Gas microannulus
Well centered casing
Perfs
Casing weld
36/SRPC/
USIT Mediciones
Echo amplitude
(Internal casing condition)
Transit time
Internal radius
Thickness Cement Impedance
37/SRPC/
Herramienta USIT
Electronics
Sonde
Rotating sub
38/SRPC/
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
42/SRPC/
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
49/SRPC/
BP Pozo Teste (2)
Revoque de lodo
Good cement
Mud cake
Outer casing
reflections
50/SRPC/
Monitoreo de Corrosión
51/SRPC/
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
52/SRPC/
Gas: Canales y Microanillos
Narrow gas channel
Gas microannulus
Good cement
Raw BI Interp
53/SRPC/
Ejemplo de Cemento Contaminado
CBL
BI Map CBL VDL
54/SRPC/
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
55/SRPC/
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.