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Evaluación de Cementación
• Métodos Tradicionales • SBT
Evaluación de Cementación
• Métodos Tradicionales • SBT
Métodos Tradicionales • Ondas elásticas compresionales compresionales generadas por transductores piezoelé piezoeléctric ctricos os de de 20 kHz propagan una señal a través través de de la carcaza carcaza del instrumento hacia el casing • Fluidos en el pozo transfieren la energía acústica al casing haciéndolo vibrar • La señal acústica viaja a través de las interfaces reflejando energía y transfiriendo parte a los medios adyacentes
Métodos Tradicionales
Cuatro parámetros básicos • Espesor de casing • Fuerza compresiva del cemento (CS) • Espesor del cemento • Presencia de cemento
Métodos Tradicionales (Cont.) Registro de Adhesión de Cemento (CBL)
Transmisor
• Utiliza espaciamientos de receptores de 3’ y 5’ • El espaciado de 3’ se usa para maximizar el nivel de señal y resolución en altos niveles de atenuación • El espaciado de 5’se usa para registrar formas de onda de manera de lograr mejor separación entre las señales de casing y formación
n
Receptor Cercano
Receptor Lejano
Amplitud medida
Métodos Tradicionales (Cont.) Amplitud • Las amplitudes son típicamente representativas del primer arrivo detectado ( E1) • Se derivan mediciones cuantitativas de Fuerza Compresiva del Cemento (CS) e Indice de Adherencia (BI) • Gran amplitud implica casing relativamente libre • Poca amplitud indica que el casing está más confinado (adherencia) • Amplitudes entre el mínimo y el máximo son función del porcentaje de casing con adherencia
E1
Métodos Tradicionales
E1 d Umbral de detección u t i l p m A
Tiempo
n
E2 Ventanas flotantes permanecen abiertas hasta encontrar una amplitud de suficiente magnitud. La dependencia es fijada por el umbral de detección.
Métodos Tradicionales (Cont.) Amplitud Pico • Medición afectada por centralización. • Centralización es crítica, una descentralización de 0.25” puede resultar en hasta un 50% de pérdida en amplitud • Baker Atlas mide el área bajo la porción positiva del pico E1, ya que este método es levemente menos sensitivo a la descentralización
E1
E3
E2
Efecto de Descentralización
1/4” de descentralización causa atenuaciones de ~ 60% en la señal, Mostrando mejor cement que el existente (CBL) . Esto complica mucho la aplicación de técnicas que requieran la transmisión de señal por el fluido del hueco (CBL pulso-eco), en pozos desviados/horizontales
Métodos Tradicionales (Cont.) VDL Variable Density Log
Variable Density Log
VDL Amplitud = Oscuridad
Señal Acústica Completa
Arrivos de Casing Tiempo Constante
Arrivos de Fluido Tiempo ~ Constante
Arrivos de Formación Variables Dependen de Porosidad, etc.. Correlacionable con GR Permiten evaluación panoramica
Condiciones de Cemento y Pozo
Condiciones de cemento y pozo pueden afectar la evaluación de la adherencia
Condiciones de Cemento y Pozo Tubería Libre
• La energía acústica permanece en el casing • Causa fuerte vibración de la tubería y ecos
Condiciones de Cemento y Pozo • Canalización • Cemento liviano Cementación pobre o parcial
• Microanillo • Tuberías recubiertas con resina
Condiciones de Cemento y Pozo • No hay señal de formación
Adhesión solo a la tubería
• Arenas gasíferas de alta porosidad pueden mostrar esta condición
Condiciones de Cemento y Pozo • Arribos de Casing muy débiles o ausentes • Arribos compresionales de formación y posibles arribos de corte “shear”.
Buena Cementación
Métodos Tradicionales Limitaciones El CBL, por su naturaleza, toma un promedio de los 3ft de espaciado. No pudiendo diferenciar entre los dos casos que aquí se muestran. Para solucionar este problema es necesario el uso de mediciones segmentadas (SBT)
Buena Aislación
Canalización
s
Métodos Periféricos y Longitudinales l
PRIMERA GENERACION – Instrumentos de evaluación radial de cemento – Transductores sobre una helicoide – Descentralización causa que los transductores queden geométricamente desbalanceados
Emisores de 500 KHz Tecnología Pulso-Eco
Enfoque de 1”, permite: l
SEGUNDA GENERACION – Instrumentos de evaluación radial de cemento – Transductores rotativos
Casing 7” - 42% de covertura radial Casing 9.625” - 30%
Registro de Adherencia Segmentado
(SBT)
SBT Segmented Bond T ool
Su avanzada tecnología de patín logra evaluación periférica de 360 grados. • Identifica cementación parcial • Ubica canalizaciones • Detecta vacíos detrás del casing
SBT - Características l
l
Seis mediciones individuales, de patín, compensadas, de espaciamiento corto, con un rango de atenuación de 60 dB realizadas en la pared del casing Orientación de mediciones via acelerómetro bidimensional
l
Rango de medición 0-25 dB/ft
l
Presentaciones detalladas en locación
l
Mediciones de cementación independiente del lodo
SBT - Instrumento
La sección de patines del SBT usa seis brazos, permitiendo mediciones en la pared interior del casing para asegurar una evaluación de cemento completa en casings de 4.5” a 16” (114 a 406 mm) en una sola corrida. Pudiendo medir hasta diametros de 22 pulgadas
SBT - Mediciones Segmentadas
• El SBT mide cuantitativamente la integridad de la adherencia del cemento en seis segmentos angulares alrededor del casing. • Los transductores acústicos están montados en seis patines posicionados en contacto con la pared interior del casing y proveen mediciones compensadas de atenuación. •El SBT incluye un registro mejorado de Densidad Variable (VDL) y orientación de herramienta para la detección del lado bajo del pozo.
SBT - Ventajas Operativas El SBT ofrece significativas ventajas operativas sobre herramientas convencionales y de pulso-eco gracias a su insensibilidad a: • Lod o Pesado o co n Gas - El SBT es escencialmente no-afectado por fluidos del pozos dados sus brazos motorizados contra la pared del casing donde se realiza la medición. Dado que el SBT no es afectado por arribos de lodo, puede ser usado efectivamente en tuberías de gran diámetro y puede registrar un pozo con diferentes tuberías en la misma bajada. • Fo rm aci o n es Ráp id as - Herramientas convencionales producen resultados inválidos en ciertas formaciones rápidas (ej., calizas duras y dolomitas con tiempos de tránsito hasta de 43 us/ft). El corto espaciamiento y las tempranas ventanas del SBT no permiten distancia suficiente para que los arribos de formaciones rápidas se monten sobre los arribos de tubería.
SBT - Ventajas Operativas (Cont.)
• Variación p or Presión y Tem peratura - La técnica de medición compensada elimina los efectos causados por variaciones de presión y temperatura sobre los transductores en los sistemas convencionales y pulso-eco. • Descentralización -. Dado que es una herramienta de contacto sus lecturas no son afectadas por la descentralización.
SBT - Interpretación
) . m / b d ( T B S n ó i c a u n e t A
Tubería Libre
EJEMPLOS
Ejemplo de Registro
SBT - Ejemplo de Canalización De 11400 hacia abajo,la curva de CBL muestra cementación parcial El VDL muestra señal de formación, mostrando adherencia Cemento -Formación El VDL muestra señal de tubería, pero no aclara si se trata de una cementación parcial o de canalizaciones Las curvas y el mapa de cemento del SBT muestran claramente que la cementación parcial es en realidad una canalización. l
C a n a l
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C a
SBT - Ejemplo de Tubería Dañada De 11166 hasta 11226 ,las curvas de delta-T max y min muestran mal apoyo de patines debido a tubería dañada. l
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SBT en pozo de Prueba Ejemplo: En este pozo se han creado canales artificialmente para verificar la respuesta de las distintas herramientas. Pueden verse claramente canales de hasta 10 grados de ancho
Efectos de Cuellos Una figura de interferencia llamada “Chevron o W” puede observarse en tubería libre al atravesar los cuellos. La caida en amplitud no es por efecto del cemento sino por la mayor masa del cuello que limita la vibración del casing
Cuellos
E s p a c i a d o
Efecto de Espesor de Cemento Cuando el espesor de cemento es de ~ 1/2” o menos, su capacidad de atenuar el sonido disminuye grandemente.
Esto hace que muchas veces no pueda verse el cemento entre un casing y un liner.
Efectos de Formaciones Rápidas En formaciones duras como calizas y dolomitas, los arribos de formación pueden llegar antes que los de casing, generando gran amplitud (mal cemento) cuando hay buen acople (buen cemento). Para detectar este fenómeno, se muestra la curva de SRT (Single Receiver Time). Cuando el tiempo es menor a 57us/ft se estima que hay buen cemento y formación rápida. No hay forma de detectar la presencia canales o cementaciones parciales.
Efectos de Formaciones Rápidas Ejemplo de VDL mostrando formaciones rápidas. Este efecto desaparece en las herramientas de patín, ya que al no viajar por el fluido (lento), la energía llega primero por el casing que por casing/formación/casing.
Formación Rápida
Onda Compresional Onda de Corte
Efectos de Microanillos Los microanillos se generan al curarse el cemento con una presión interna de casing mucho mayor que la presente al correr el registro. (Tipicamente el cambio de lodo por diesel o fluido más liviano) Para anular su efecto, se recomienda presurizar el casing (por lo menos durante el tramo repetido), y compararlo con el tramo principal. Si hay diferencias, entonces correr todo el tramo bajo presión)
Expansión vs. Presión Diferencial
Efectos de Microanillos Comparación de tramos registrados sin presión y con WHP = 900 psi
Efecto de Zona Permeable • El cemento puede sufrir pérdida de fluido en zonas de alta permeabilidad, lo que lo hace contraerse durante el curado • Este resulta en una pobre adhesión al casing
Posibilidad de Squeeze Exitoso • Cualquier “actividad” en las curvas de atenuación, es indicativo de sólidos que no podrán ser desplazados facilmente por el squeeze • Realizar squeeze solo donde las curvas de atenuación se ven “planas” (Indicativo de líquido detrás de la tubería)
Indice de Cementación (Bond Index) El Indice de Cementación (BI) se define como: BI = Att medida - Att tubería libre Att máx - Att tubería libre Por lo tanto un BI = 1 implica una cementación perfecta Para que tenga sentido debe haber al menos un punto con buena cementación (Esta es la interpretación cualitativa del CBL) En general se toma como valor de corte BI=0.8 para diferenciar “buen” de “mal” cemento
Cuanta aislación es necesaria? • Este gráfico muestra la aislación necesaria para obtener aislación hidráulica según el tamaño del casing • Este gráfico es válido para herramientas de major resolución vertical (SBT - pulsoeco) ya que se aplica al VDL y este es necesario para tener aislación a formación
Efectos de Cemento Liviano (Ejemplo de Lago Maracaibo) La amplitud y el VDL muestran mala cementación cuando se interpreta como cemento convencional
Efectos de Cemento Liviano Para este cemento (Tipo H - BJ), se usó un CS equivalente de 850 psi mostrando buena adherencia
SBT - Ventajas • Provee una medición acústica superior a las técnicas convencionales de CBL y de pulso-eco • Da un análisis cuantitativo de la adhesión del cemento en seis segmentos de 60 grados logrando una cobertura total del pozo • No es afectado por gas en el pozo, formaciones rápidas y lodos pesados • Identifica eficazmente intervalos de cementación uniforme y detecta canales o faltas de cemento en casings de 4.5” a 16”. (114 a 406 mm) en una misma pasada. Pudiendo llegar hasta 22 pulgadas. • Insensible a moderada descentralización • Independiente de variaciones por temperatura y presión
SBT - Ventajas (Cont.) • Independiente de la sensibilidad de receptores y a la salida de los transmisores • Interpretación simple y directa • Análisis cuantitativo de adherencia del cemento al casing • Análisis cualitativo de adherencia del cemento a la formación • Orientación de canales y faltas de cemento respecto del lado bajo del pozo • Medición compensada en todo su rango dinámico
