REGISTROS EN POZOS ENTUBADOS Estos registros se utilizan en la industria para adquirir p q información q que no haya y sido obtenida cuando se tenia el pozo desnudo
P fil en hoyo Perfiles h desnudo d d • Los dispositivos de los perfiles que se corren en hoyo desnudo desnudo. • El objetivo de este tipo de perfiles es medir di llas propiedades i d d fí físicas i d de lla formación
Perfiles en hoyo entubado
• Este tipo de perfil de hoyo entubado es para medir di llas características t í ti d dell pozo revestido, cementado y muchas veces completado.
OBJETIVOS • Si no existe información del hoyo y el pozo esta revestido los registros pueden ser corridos para describir o remediar los problemas en el hueco. • Los registros de medición de la calidad del cemento pueden usarse para evaluar la calidad del llenado del espacio anular con cemento.
• Los registros en hoyo entubado son herramientas de diagnostico de lo que se pueda hacer en pozo y describe estas aplicaciones: -Evaluación E l ió d de fformación. ió -Integridad del pozo.
PERFIL DE ESPECTROSCOPIA DE RAYOS GAMMA INDUCIDO Alvaro René Espinoza Blanco
Función • La función de este perfil es realizar una evaluación cuantitativa en el pozo revestido • Ya sea para la evaluación de intervalos o para detectar cambios del contenido de fluidos con el tiempo
Principios de medición • Esta herramienta emite pulsos de neutrones, cuyas interacciones con los núcleos de la formación dan lugar: ¾Di ¾Dispersión ió IInelástica lá ti ¾C ¾Captura d dell N Neutrón ó
• Di Dispersión ió IInelástica: lá ti Cuando se produce un choque inelástico, l energía la í del d l neutrón t ó iincidente id t se transmite parcialmente al núcleo. • Captura del Neutrón: Las partículas, después de haber sido frenadas por diferentes colisiones, llegan all nivel i ld de energía í ttermall que lles permite it ser capturadas por un núcleo.
• El núcleo pasa entonces a un nivel excitado it d y emite it ffotones t de d rayos gamma al retornar a su estado estable.
Modos de medición • La herramienta permite un análisis de los espectros en forma secuencial. • Los modos de medición de esta herramienta ¾D captura: ¾De t 9Continua 9H2, Cl, Cl Si Si, Ca Ca, Fe y S
¾Inelástico: 9Estacionada 9C, O2, Si, Ca y S
Indicadores de propiedades petrofísicas fí i Modo
Relación
Indicador
Relación
Descripción
I lá ti Inelástico
C bó – Oxigeno Carbón O i
COR
C/O
E un indicador Es i di d d de lla saturación de hidrocarburo, independientemente de la salinidad del agua; pero depende de la porosidad y de la litología.
Captura
Salinidad
SIR
Cl/H
Varía con la salinidad del agua y también con la porosidad.
C t Captura
P Porosidad id d
PIR
H + (Si + C Ca))
Es un indicador E i di d d de porosidad que cambia también con la salinidad.
Captura
Hierro
IIR
Fe/(Si + Ca)
Puede ser considerado como un indicador de arcilla También se ve arcilla. afectado por la tubería de revestimiento.
Captura Inelástico
Litología
LIR
Si/ (Si + Ca)
Depende esencialmente de la litología de la formación.
Interpretación del registro • Depende p de la forma como se utilizo la herramienta: ¾Modo de captura (Modo SIGMA……PNC) ¾Modo inelástico (Modo Carbón/oxigeno Carbón/oxigeno…. IS)
• El generador de neutrones (minitrón), (minitrón) efectúa: ¾Doble bombardeo de neutrones para los registros PNC ¾Un único bombardeo de neutrones para los registros IS
• Los neutrones emitidos en el modo sigma, pierden energía a medida que se aleja el minitrón, son capturados por los núcleos en la roca o el fluido de formación. • La tasa de decaimiento de neutrones termales se caracteriza por su tiempo de decaimiento ʅ . • El cloro es un absorbente absorbente, el tiempo de decaimiento en una formación es función del V y salinidad del agua.
Parámetros de medición • Parámetros de medición de modo de captura (SIGMA) Parámetro
Descripción
Constante de tiempo (ʅ .)
Mide el tiempo de decaimiento térmico. El proceso de captura es el factor más importante de disminución de la población de neutrones térmicos.
Sección de captura macroscópica (Σ)
La sección de captura macroscópica (Σ) se relaciona con el factor ʅʅ, a través de la siguiente formula; Donde: ʅ = [µseg] Σ [unidad de captura Σ= captura, U.C] U C]
Ecuación • La interpretación del registro se realiza a través de la siguiente ecuación: • Donde: Vsh = Volumen de arcilla. Ф, Sw = Porosidad y saturación de agua. Σma, Σsh, Σh, Σw = Sección de captura de la matriz de la arcilla
• Para resolver la ecuación es indispensable el conocimiento de “Ф” “Ф”, “Vsh”, Σh y Σw (derivados de graficas, según las características del hidrocarburo RGP y de la salinidad).
• Σw, esta relacionado con la salinidad del agua y su valor varia de 20 u.c. u c a 120 u.c. uc • Σh varía entre 18 y 22 u.c. y permanece por debajo de 17 u.c. para el gas.
Mineral
Básicos: • Cuarzo • Calcita • Dolomita Feldepastos: • Albita • Anortita • Ortoclasa Evaporitas: • Anhidrita • Yeso • Halita (sal) • Silvita • Carnalita • Bórax • Kermita Carbón: • Lignita • Carbón bituminoso • Antracita A base de hierro: • Hierro • Geotita • Hematita • Magnetita • Limonita • Pirita • Siderita A base de hierro-potasio: • Glauconita • Clorita • Mica (biotita) Otros: • Pirolusita • Manganita • Cinabar
Valores de captura macroscópicas ó i Formula Química
Σ (Unidades de Captura)
SiO2 CaCO3 CaCO3 – MgCO3
4.3 (8) 7.7 (12) 4.8 (9)
NaAlSi3O8 CaAlSi2O8 KAlSi3O8
7.6 7.4 15
CaSO4 CaSO4 – 2H2O NaCl KCl KCl – MgCl2 – 6H2O Na2B4O7 – 10H2O Na2B4O7 – 4H2O
13 19 770 580 370 9000 10500 30 35 22
Fe FeO(OH) Fe2O3 Fe3O4 FeO(OH)3H2O FeS2 FeCO3
220 89 104 107 80 90 52 25 ± 5 25 ± 15 35 ± 10
MnO2 MnO(OH) HgS
440 400 7800
• Típico espectro de rayos a partir de la herramienta ECS en un ambiente siliciclástico
• La herramienta puede identificar los componentes más importantes de la roca roca, es posible utilizarla para obtener el Vsh y la litología • También suministra una medición del índice de H2 o porosidad neutrónica. • La expresión para Sw se puede obtener de:
• En la práctica se utiliza la relación de las cuentas de carbono y oxigeno (COR) • Para convertir COR a Sw es: Los coeficientes K representan las sensibilidades
• La siguiente ecuación, suministra un estimado rápido para la saturación actual presente en una formación. (C/O)MAX = Corresponde a Sw = Swirr (C/O) MIN = Corresponde a Sw = 100%
• Determinación de Sw (Modo Carbono/Oxigeno) g )
Herramientas
Herramientas • GLT también incorporaba mediciones de NGR era larga y lenta para registrar • RST diseñada para evaluación de pozos entubados t b d • ECS Optima para la determinación de litología g en p pozo abierto
Comparación de registros en pozo d descubierto bi y entubado b d
CBL VDL Cement Bond Logging CBL-VDL Introducción
Introducción - Ambiente de pozo Fl id en ell anular Fluido l Tope del cemento Micro anillo b
Adherencia pobre cemento-formación
Formaciones C Cementaciones i en 2 etapas Defectos en la cementación
Doble revestidor
Introducción - Tipos de herramientas Herramientas de baja frecuencia (sónicas) Æ CBL, SCMT •CBL Æ Mide la amplitud sónica de la señal reflejada por la pared del revestidor, revestidor mientras mayor sea esa amplitud menor la cantidad de cemento
Introducción - CBL-VDL: Que necestia al cementar? Aplicaciones Evaluar la cementacion:
Cement
Verificar la integridad g del cemento Verificar aislamiento hidraulico
Oil Zone
Determinar la calidad del cemento Donde Donde esta el tope del cemento?
Water Zone Casingg
CBL Cement Bond Logging CBLPrincipios de Medida
Principios de medida – CBL Principios 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 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 pprimaria de evaluación de cementación durante muchos años. •Transmisor a 3 pies Æ CBL •Transmisor a 5 pies Æ VDL
Principios de medida – CBL Principio de Medida Se asemeja al principio de repicar de una campana: •Cuando C hay fluido f 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 p p a la superficie adherida al cemento..
Principios de medida – CBL •Cuando una herramienta sónica se corre dentro de un pozo revestido, el transmisor (Tx) envía un pulso omnidireccional idi i l ell cuall iinduce d vibración en el revestidor. La sonda está constituída por un •La transmisor y dos receptores (R3 y R5) •La L onda d compresional i l que viaja i j desde la herramienta en todas las direcciones llega primero al receptor p a3p pies,, la p parte de la espaciado 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
Definición de CBL: y Amplitud del 1er arribo positivo en mV y Medido en el receptor a 3 ft revestidor y Funcion de la adherencia revestidorcemento
Tx
3 ft 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
Análisis en el tiempo del tren de onda 2”
ARRIBOS DE REVESTIDOR
TTC = Fluido+ Revestidor+ Fluido
DT Casing DT Cement DT Formation DT Fluid
3 in x 189 ms/ft =
3 in x 189 ms/ft + 3 ft x 57 ms/ft /ft +
12 in/ft =
= 57 msec/ft = 75 msec/ft ≈ 100 msec/ft ≈ 189 msec/ft
265 5 ms 265.5
12 in/ft
Análisis en el tiempo del tren de onda 2”
ARRIBOS DE FORMACION
DT Casing DT Cement DT Formation DT Fluid
= 57 msec/ft = 75 msec/ft ≈ 100 msec/ft ≈ 189 msec/ft
TTF = Fluido + Cemento + Formación + Cemento + Fluido 3 in x 189 ms/ft + 2 in x 75 ms/ft = 2x
+ 3 ft x 100 ms/ft 12 in/ft
=
419.5 ms
Análisis en el tiempo del tren de onda 2”
ARRIBOS DEL FLUIDO
TTf = Fluido = 3 ft x 189 ms/ft =
567.0 ms
DT Casing DT Cement DT Formation DT Fluid
= 57 msec/ft = 75 msec/ft ≈ 100 msec/ft ≈ 189 msec/ft
CBL-VDL - Medidas •TT en microsegundos
[ms]
•CBL Amplitud en millivoltios
[mV ]
•VDL Variable Density Log
[representación gráfica del tren de onda]
400
TT 200 [μs]
CCL
GR
0
CBL
200
VDL
100
1200
[mV]
[μs]
CBL VDL Cement Bond Logging CBL-VDL Factores que afectan el registro
Factores que afectan el CBL – – – – – – – – –
Selección de los parámetros de adquisición S Stretching hi Salto de ciclo Fluidos en el pozo Presión y Temperatura Tamaño del revestidor Formaciones rápidas Microanillo Centralizacion
Factores que afectan el CBL
Stretching En 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 Æ comparación con TT en tuberia libre, característico de zonas con buena adherencia.
Factores que afectan el CBL
Salto de ciclo En 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 p de CBL en E1.
Normalización, Presión y Temperatura • P y T tienen influencia en las amplitudes del CBL Æ CBAF en tuberia libre e a e as (cartucho (ca uc o y so sonda) da) es • Cada juego de herramientas diferente y su compensación se asegura a traves de la normalización Pump valve
Air release valve
Upper head
Plug H
Amplitud p de 116 mV SFT-155 tubo 500 psi Sonda centralizada Calibración maestra
SFT Electronics section Hand pump Fill valve
Collar H Water reservoir
Connect to water line Support only at ends
Micro Anillo 5
3
2
Espacio capilar (100-200 micrones) presente entre el revestidor y el cemento: (liquido, (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 Bond T
Eccentralización •
Selección inadecuada de los centralizadores para el tamaño del revestidor
•
Centralizadores rotos
•
Centralizadores débiles en pozos desviados
•
Herramienta dañada o doblada
•
R Revestidor tid ddañado ñ d
5
3
Consecuencias 2
T
•
Camino de la onda desbalanceado
•
El tren de onda resultante no tiene sentido
Eccentralización Onda Resultante T0
Onda temprana Onda normal
Umbral TT Onda retrasada
Si la herramienta está eccentralizada:
Hay una interferencia destructiva debida a los diferentes caminos de la onda sónica. El registro NO es
Onda del lado cercano al revestidor Onda del lado lejano del revestidor
La onda resultante presenta una amplitud dramaticamente baja
recuperable p en PlayBack !!!
Pareciera una zona de buen cemento cemento, PERO con un TT mas bajo [+/- 4 ms menos]
Formaciones Rápidas 5
•
En casos de buen cemento Y cuando el dT de la formación < dT revestidor, revestidor la señal de la formación es la que llega primero
3
2
T
•
TT y CBL se verán afectados DT Dolomite D l it = 43.5 43 5 msec/ft /ft DT Limestone = 47.5 msec/ft DT Anhydrite = 50.0 msec/ft
Formaciones Rápidas 5
No es posible evaluar CBL ya que E1 es debido a los arribos de formación y no del revestidor. revestidor
Cuando se sospeche su presencia, se debe registrar con herramientas que tienen arreglos de
3
2
T
espaciamiento T,R más cortos (1 ft) como el CBT.
CBL Cement Bond Logging CBLInterpretación
Interpretación
•Amplitudes p bajas j indican buena adherencia •Amplitudes altas indican pobre adherencia •Amplitudes medias indican una deficiencia en la adherencia del cemento q que p pueden comprometer p o no el aislamiento hidráulico
Tubería Libre 100
100
Ajuste en
Chevron
P f did d Profundidad
Chevron
TT y CBL de acuerdo al esperado para el tamaño del revestidor
Tubería Libre
Buena adherencia cemento-formacion
X
Arribos de formación
TT con un poco <----------------------------------------------------------------CBL Bajo
de Stretching X
No se aprecian arribos del revestidor
X
Adherencia pobre al revestidor
X
TT estable
< <-------------------------------------------------CBL CBL Medio M di X
Arribos fuertes del revestidor
X
Buena adherencia al revestidor NO a formación
Arribos debiles de formación TT con saltos de X
ciclo <------------------------------------------------------------------CBL Bajo No se observan arribos del revestidor X
Formaciones Rápidas
TT más corto <-------------------------------------------------CBL Alto que arribos del en áreas revestidor
de formaciones <--------------------------------------------------
rápidas
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 t i d o cemento t liviano
– Sensible a las formaciones rápidas – Extremadamente sensible a la eccentralización
INDICE DE ADHERENCIA Concepto
y Relación entre la atenuación en la zona de interés y la misma t d ambas b expresadas d en db/ i en un á área 100% cementada, db/pie.
y Donde: y A0= amplitud de la onda en un punto de referencia (transmisor), mv. j cierta y A= amplitud de la onda después de haber viajado distancia desde el punto de referencia (receptor), mv. y d= distancia desde el punto de referencia, pies.
REGISTRO DE LA DENSIDAD VARIABLE DE ONDAS (VDL) DEFINICION : Es un registro de la amplitud de la onda sónica para un periodo de mil microsegundos que siguen a la generación del sonido en el trasmisor. VDL Æ Presenta la imagen de la onda sónica total, es el único registro en ver hasta la formación
Principios de Medida
Principios de medida – CBL/VDL Las herramientas sónicas proporcionan el registro CBL (Cement Bond Log) y el VDL (Variable Density Log.) El transmisor envia pulsos de (10a 20 KHz) que induce una vibracion longitudinal de la tuberia de revestimiento R3 Receptor colocado a 3 pies Æ CBL R5 Receptor colocado a 5 pies Æ VDL 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
•Cuando una herramienta sónica se corre dentro de un pozo revestido, el transmisor (Tx) envía un omnidireccional idi i l ell cuall iinpulso l preduce vibracion en el revestidor. Lectura De Ondas: Tuberia cementada: Tuberia parcialmente cementada: Graf.:amplitud Graf :amplitud y el tiempo de tránsito de de onda
VDL – Variable Density Log El registro Variable Density Log (VDL) es una imagen del tren de onda p de la señal en el receptor p a completo 5 pies: Un tren de ondas completo representado p 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 media, representan con mayor intensidad de color en tanto que las negativas son las más claras.
FACTORES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DE LA HERRAMIENTA CENTRALIZACION DE LA HERRAMIENTA Es crítica para la calidad de medida del CBL debido a que la descentralización de CBL, la herramienta en ¼ de pulgada es suficiente para causar una reducción de la amplitud: no ocurre buena cementación
5
3
2
PRESENCIA DE MICROANILLOS.Un micro anillo se produce cuando la tubería se contrae ligeramente de su tamaño por endurecimiento del cemento cemento, causado por una pequeña separación entre ambos. El principal problema con un micro anillo es que el CBL indicara un poco o ningún cemento este cuando el anular este lleno. TIEMPO DE COLOCACION DE CEMENTO. CEMENTO El cemento se coloca como una mezcla liquida. Si un CBL se corre al poco tiempo de efectuada la cementación puede aparecer como si no existiese cemento OTROS FACTORES. Ot Otros factores f t que pueden d afectar f t las l medias di de d amplitud lit d son el esfuerzo compresivo, del cemento espumoso, el tamaño y el peso de la tubería de revestimiento. EVALUACION DE LA CALIDAD DE CEMENTO. REGISTROS QUE SE UTILIZAN.
T
Para realizar la evaluación cuantitativa de la cantidad del cemento. Además de usar la interpretación de los registro CBL, VDL y CCL.
CBL-VDL: Aplicaciones Que necestia el cliente? Evaluar la cementacion: Cement
Verificar la integridad g del cemento Verificar aislamiento hidraulico
Oil Zone
Determinar la calidad del cemento Existen Existen canales? Se pueden reparar?
Donde esta el tope del Water Zonecemento? Casingg
Registro de Adherencia de Cemento C Compensado d (CBT) • CBT es una herramienta con dos transmisores acústicos separados por dos receptores
Al igual que el CBL CBL, el CBT permite la evaluación cuantitativa del estado de la cementación de la tubería,, pero p en una forma más sofisticada • La ventaja del CBT es: • No es sensitivo a las variaciones en los transmisores, de modo que no se requiere calibración de la señal. • Es menos sensitivo a la descentralización de la herramienta Y a los fluidos en las formaciones • Sin embargo, es sensitivo a la formación de micro anillos • A las formaciones rápidas • A los tiempos de espaciamiento del cemento
Herramienta de Evaluación del Cemento (CET)
• La herramienta CET es un dispositivo ultrasónico de alta frecuencia con ocho transductores focalizados focalizados, que examinan diferentes azimuts de la tubería con una fina resolución vertical vertical, permitiendo de este modo la identificación clara de los canales
Herramienta CET y su principio de medida F Funcion i
Comparación entre las mediciones Este dibujo muestra los resultados de la medición de acuerdo con las condiciones encontradas en el hoyo y en la formación.
A ) En la primera figura g mostrada se puede identificar una Tubería Libre B) En el segundo caso una tubería bien cementada. cementada C) Reflexiones de la formación.
Impedancia Acústica Z • Esta es el producto de la densidad por la velocidad acústica. La fórmula utilizada para calcular la i impedancia d i acústica ú ti es la impedancia acústica e la siguiente:
Donde: • ρ = densidad del cemento ( Kg/cc g ) • V = velocidad acústica en el cemento
Z = ρ*v
Las principales ventajas de la herramienta son: • Mide directamente la distribución del cemento alrededor de la tubería. • Determina el esfuerzo compresivo de los materiales en el anular. • Discrimina entre gas y liquido detrás de la tubería. • Provee P una medida did acústica ú ti d de lla ovalidad lid d del d l hoyo y de la centralización de la herramienta.
Las medidas que lleva a cabo esta h herramienta i son • Excentricidad de la herramienta. • Rumbo relativo de la formación con respecto a la herramienta. • Calibración C lib ió acústica. ú ti • Diámetro interno nominal. • Localizador de cuellos (CCL) (CCL). • Curvas de resistencia a la compresión del cemento: máxima y mínima. • Espectro del desarrollo de la cementación: en negro se representan las zonas con buena adherencia y en blanco aquellas con mala adherencia adherencia.
REGISTRO USI ULTRASONIC SCAN IMAGER REGISTRO ULTRASONICO DE IMAGENES
REGISTRO USI
Registro de i imagén é acústica ú ti Presición y alta resolución Repuesta a tiempo real o Calidad en la adherencia del cemento o Condición del fondo del pozo
Herramienta USI
TRANSDUCTOR
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
Utilización Emisión de ondas Dependencia de impedancia
• Transductor es emisor y receptor a la vez vez. • Velocidad de desintegración da la calidad de adherencia de cementación cementación. • Escaneo de todo el perimetro de la circunferencia i f i d de lla ttuberia. b i • Condiciones externas e internas de la tuberia a tiempo real.
ILUSTRACIÓN DELREGISTRO
Imagen g escaneada por la herramienta Diferentes colores por el grado de impedancia
INTERPRETACION DEL REGISTRO USI
APLICACIONES
