1_2_a_aspectos básicos de la medición acústica de nivel de liquido

UNLIMITEDPETROLEUMCONSULTING

Your Artifitial Lift Experts

Fundamentos de laFundamentos de laMedición Acústica deMedición Acústica de

Nivel de LiquidoNivel de Liquido

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Fundamentos de laFundamentos de laMedición Acústica deMedición Acústica de

Nivel de LiquidoNivel de Liquido

BATERIAEXTERNADE 12 VOLT

SENSOR DEBARRAPULIDA

PISTOLAACÚSTICA /MICROFONO PRESIÓN DE

CABEZAL EN CASING

LINEA DEFLUJO

SEÑAL ACÚSTICA.

SEÑAL DEL TRANSDUCTOR DE PRESIÓN Y CONTROL DE VÁLVULA.

SEÑAL DE CARGA Y ACELERACIÓN.

SEÑAL DE CORRIENTE Y POTENCIA DEL MOTOR.

INYECCIÓN PRESIÓN DE GAS (CO2 ó N2).

LEYANDA.LEYANDA.

GAS NIVEL DEFLUIDO

COLUMNALIQUIDA /GASEOSA

COLUMNA100% LIQUIDABOMBA

PRESIÓN DE FONDOFLUYENTE, PBHP.

PRESIÓN ESTÁTICADEL YACIMIENTO,SBHP.

PRESIÓN DECABEZAL EN CASING


Your Artifitial Lift Experts 1898 Patente deBatcheller

• Localización de los tubospegados en sistemas decorreo neumático.

• Utilizando una pistola decartucho.

• Monitoreando el tiempo deida y vuelta del pulsogenerado en una impresiónfísica.

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• Localización de los tubospegados en sistemas decorreo neumático.

• Utilizando una pistola decartucho.

• Monitoreando el tiempo deida y vuelta del pulsogenerado en una impresiónfísica.



Deptograph – C. P. Walker 1937

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Objetivo: Determinar si existe líquido sobre la bomba.



En 1962 Echometer compróel nombre comercial a

Halliburton

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Conceptos básicos sobre las ondas sonoras.

• Las Ondas sonoras son generadas por un cambio de presión en un gas o en unliquido.

• Las Ondas sonoras se propagan a través de un fluido a una velocidad llamada:“VELOCIDAD ACÚSTICA”.

• La reproducción del sonido en el gas se refleja en sólidos o líquidos en el caminode la onda.

• Reproducción de sonido dentro de un tubo se refleja en cambios en el diámetrodel tubo.

• Cuanto mayor sea el cambio de diámetro mayor es la amplitud de la ondareflejada.

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• Las Ondas sonoras son generadas por un cambio de presión en un gas o en unliquido.

• Las Ondas sonoras se propagan a través de un fluido a una velocidad llamada:“VELOCIDAD ACÚSTICA”.

• La reproducción del sonido en el gas se refleja en sólidos o líquidos en el caminode la onda.

• Reproducción de sonido dentro de un tubo se refleja en cambios en el diámetrodel tubo.

• Cuanto mayor sea el cambio de diámetro mayor es la amplitud de la ondareflejada.



Observe como la intensidad del ECO será el resultado de ladisturbio que lo genere. Este principio es el que permite diferenciarlos ecos producidos por los cuellos de tubería al producido por elnivel de liquido.

PROPAGACION DE LA ONDA EN AGUADISTURBIO EN EL AGUA(Disparo)

Generación de Pulso (Onda de Viaje)

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OBSTRUCCION COMPLETA(Nivel de Liquido)

AGUA

OBSTRUCCION PARCIALEn el anular seria: botella, hoyoen tubería, Revestidor deproducción, etc.



TrazoAcústico

Restricciones

3000 ft 5000 ft0 ft

Respuesta acústica a partir de cambios deRespuesta acústica a partir de cambios deárea en el pozo.área en el pozo.

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Tiempo

TrazoAcústico

Ensanchamientos

TrazoAcústico

Tiempo

0 ft 3000 ft 5000 ft



Ecos debido a cambios en el área del pozo.

Ensanchamientos y/o restricciones causan inversión de la polaridad.

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Ensanchamiento delhoyo.

Flujo de liquido a travésde las perforaciones.

Perforaciones abiertas sinproducción.



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PérdidaPérdida dede liquidoliquido en laen la TuberiaTuberia @ 4056’@ 4056’

BombaBomba trabajandotrabajando

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BombaBomba apagadaapagada



Generación de Pulso

PISTOLAA GAS

EXPLOSION

DESCARGA DE GAS DENTRO DEL POZO

PISTOLAA GAS

EXPLOSION


300 psi100 psi

Apertura rápidade la válvula

La presión incrementadurante el disparo y sepropaga la onda en elinterior de la tubería.

(Explosión)

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PISTOLAA GAS

EXPLOSION


PISTOLAA GAS

EXPLOSION


1. Utiliza suministro de gas externo para generar el pulso acústico2. El volumen de la cámara de la pistola es cargado a una presión que exceda la presión del

pozo.3. Este método de generación mantiene la cámara limpia y resulta en menor

mantenimiento.



Dispositivo de Disparo RemotoDispositivo de Disparo Remoto

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12 Volt

250 psi

50 psi

50 psi



PISTOLAA GAS

IMPLOSION

REMOSION DE GAS DESDE EL POZO

PISTOLAA GAS

IMPLOSION


Generación de Pulso

200 psi0 psi

La presión disminuyedurante el disparo y sepropaga la onda en elinterior de la tubería.(Implosión)

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PISTOLAA GAS

IMPLOSION


PISTOLAA GAS

IMPLOSION


1. No es necesario el suministro de gas externo.2. La presión del casing deberá ser mayor a los 200 lpc, (Teóricamente).3. Utiliza la presión del pozo para generar el pulso4. Implosión fuerza la entrada de arena, humedad y otras partículas a la cámara de la

pistola.5. Se necesita mayor mantenimiento incluyendo reemplazado frecuente “O” rings.



Dispositivo de disparo manual.Dispositivo de disparo manual.CompactaCompacta

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Conexiones en el cabezal:1. Generador de pulso Acústico2. Mientras mayor sea el

volumen, mejor.3. Micrófono4. Medidor de presión opcional.

Generación de Pulso(Generadores de pulso acústico)

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5000 PSI 15000 PSIPISTOLACOMPACTA2000 PSI

PISTOLAAUTOMATICA1500 PSI

Conexiones en el cabezal:1. Generador de pulso Acústico2. Mientras mayor sea el

volumen, mejor.3. Micrófono4. Medidor de presión opcional.

Comparación de Energía:

Calibre 45 = 150 psi

Cartucho Calibre 10 = 300 psi

Dentro de los generadores de pulso acústico se incluyen:1. Fulminantes de dinamita.2. Cartuchos calibre 45.3. Cartuchos de pólvora negra.4. Pulso de gas comprimido



Conectando al Pozo

MEJOR DISPAROLA DISTANCIA DEL MICROFONOHASTA EL REVESTIDOR DEBE SERMENOR A 5 PIES (≈1.5 mts)

MICROFONO

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LA DISTANCIA DEL MICROFONOHASTA EL REVESTIDOR DEBE SERMENOR A 5 PIES (≈1.5 mts)



POZO NORMAL – DIRECCION DEL PULSO

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La polaridad del Echo es igual a la polaridad del pulso generadopor el dispositivo de disparo.



Eco del nivel de líquido, Tiempo de viaje de ida y vuelta.Round Trip Travel Time, (RTTT).

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Pregunta: ¿Cuál es la distancia desde el dispositivo acústicohasta el nivel de liquido?

RTTT



Si un eco es escuchado un segundo luego del grito y se refleja en lapared de un cañón (velocidad de la onda es 1.100,00 pies/seg.),entonces cual es la distancia a la pared del cañón?

Velocidad acústica como unafunción de la gravedad del gasy la presión

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Velocidad acústica como unafunción de la gravedad del gasy la presión

Velocidad Acústica en aire seco:1. 32°F (0°C) y presión estándar es 1087

pies/seg. (331.45 mts/seg.).2. Cambia directamente con

temperatura a tasasaproximadamente de 1,075pies/seg./°F (o 0.59 mts/seg/°C)



El eco se escucha UN SEGUNDO después del grito alreflejarse en la pared de un cañón

La velocidad de la ondade sonido es 1.100,00pies/seg.

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Entonces: ¿ Cual es la distancia hasta la pareddel cañón?




El eco se escucha UN SEGUNDO después del grito alreflejarse en la pared de un cañón


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Entonces: ¿ Cual es la distancia hasta la pareddel cañón?


La distancia es de 550 pies



LA VELOCIDAD ACÚSTICA EN EL GAS,Depende de P, T y la gravedad especifica del gas.

Velocidad = 1400 ft/sec Velocidad = 785 ft/sec

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Velocidad = 1400 ft/sec Velocidad = 785 ft/sec



Determinar el tiempo del Eco considerando la profundidad y lavelocidad acustica

Restrictions

0 ft 3000 ft 5000 ft

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Acoustic trace

0 sec t=6000/1000

t = 6.000sec

t=10000/1000

t=10 secP=100 psi

T=188 F

1.2 gravity V=1000 ft/sec



Generación de Pulso (Onda de Viaje)

Ecos en el Pozo1. Cambios en el área

seccional causa ondas desonido que se reflejan deregreso al micrófono.

2. El reflejo inicial es el deldisparo.

3. Una serie de pequeñosreflejos indican los cuellosde la tubería.

4. Los impulsos de bajafrecuencia detectan elnivel de fluido.

Coupling

Tubería

Shot

Collar

Collar

Bang!

ExplosionPulse

ImplosionPulse

RTTT

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Ecos en el Pozo1. Cambios en el área

seccional causa ondas desonido que se reflejan deregreso al micrófono.

2. El reflejo inicial es el deldisparo.

3. Una serie de pequeñosreflejos indican los cuellosde la tubería.

4. Los impulsos de bajafrecuencia detectan elnivel de fluido.

Liquid

Collar

Collar

Collar

RTTT



TECNOLOGÍAS ANÁLOGASTECNOLOGÍAS ANÁLOGAS

SONOLOGSONOLOGECHOMETER MODELO MECHOMETER MODELO M

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SONOLOGSONOLOGECHOMETER MODELO MECHOMETER MODELO M




SONOLOGSONOLOGECHOMETERECHOMETERMODELOMODELO DDMODELOMODELO MM

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SONOLOGSONOLOGECHOMETERECHOMETERMODELOMODELO DDMODELOMODELO MM



EQUIPOSEQUIPOS ANÁLOGOS.ANÁLOGOS. RegistroRegistro de Nivel,de Nivel, SonologSonolog

Registro de nivel usandoequipo acústico. El sonóloggenera la onda a través decartuchos de pólvora. Seimprime en papel especial(Electrosensitivo) y senecesita usar un espaciadorpara el conteo de cuelloshasta el nivel.

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Registro de nivel usandoequipo acústico. El sonóloggenera la onda a través decartuchos de pólvora. Seimprime en papel especial(Electrosensitivo) y senecesita usar un espaciadorpara el conteo de cuelloshasta el nivel.



Registro Sónico. ((SonologSonolog))Es un material impreso que registra el nivel de fluido mediantereflexiones sonoras en el espacio anular revestidor-tubería deproducción. El objetivo de este registro es determinar, con la mayorexactitud posible, el nivel de fluido estático o dinámico en los pozos depetróleo.

EQUIPOSEQUIPOS ANÁLOGOSANÁLOGOS..Registro de Nivel,Registro de Nivel, SonologSonolog

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Registro Sónico. ((SonologSonolog))Es un material impreso que registra el nivel de fluido mediantereflexiones sonoras en el espacio anular revestidor-tubería deproducción. El objetivo de este registro es determinar, con la mayorexactitud posible, el nivel de fluido estático o dinámico en los pozos depetróleo.



Registro Sonico. ((SonologSonolog))Todas las deflexiones que originan los cuellos de la tuberíade producción, pueden ser contadas, utilizando unespaciador. El procedimiento consiste en hacer coincidir dieztubos.

DISPAROREGISTRO SONICO REGISTRO SONICO

BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO

REGISTRO DE ALTA FRECUENCIA

ESPACIADOR

DEFLECCIONES CUELLOSDE TUBERIA


BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR


EQUIPOSEQUIPOS ANÁLOGOSANÁLOGOS..Registro de Nivel,Registro de Nivel, SonologSonolog

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BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR



BOTELLA

NIVEL DE FLUIDO


ESPACIADOR




EQUIPOSEQUIPOS ANÁLOGOSANÁLOGOS..

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Registro Sónico. (Sonólog)(Sonólog).. Determinación del Nivel

Para calcular el nivel de fluido es necesario disponer de la longitud promedio/tubo

(Completación del pozo). La siguiente ecuación puede ser utilizada.

Donde:L = Longitud promedio de tubos, pies/tubo.VF = Profundidad de la bomba de subsuelo, pies.NT = Número de tubos hasta la bomba.El nivel de fluido (NF) será:

El valor de N representa la cantidad de deflexiones o tubos donde se encuentran NF, obtenidocon el espaciador.

L= VFNT


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Registro Sónico. (Sonólog)(Sonólog).. Determinación del Nivel

Para calcular el nivel de fluido es necesario disponer de la longitud promedio/tubo

(Completación del pozo). La siguiente ecuación puede ser utilizada.

Donde:L = Longitud promedio de tubos, pies/tubo.VF = Profundidad de la bomba de subsuelo, pies.NT = Número de tubos hasta la bomba.El nivel de fluido (NF) será:

El valor de N representa la cantidad de deflexiones o tubos donde se encuentran NF, obtenidocon el espaciador.

NF = L x N

L= VFNT




ECHOMETER MODELO MANALOGICO.

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EJEMPLO DE CAMPOAlta frecuencia en collares someros.

0 seg 01 seg

2 seg 3 seg

Inicio del disparoGenerado

Collares (Juntas Someras)

EQUIPOS ANÁLOGOS.EQUIPOS ANÁLOGOS.

4 seg 5 seg

Collares (Juntas Profundas)

Nivel de LiquidoRTTT: 4,8seg. (Aprox)

EJEMPLO DE CAMPOBaja frecuencia en collares someros.

0 seg 01 seg

2 seg 3 seg

Inicio del disparoGenerado

Collares (Juntas Someras)

EQUIPOS ANÁLOGOS.EQUIPOS ANÁLOGOS.

4 seg 5 seg

Collares (Juntas Profundas)

Nivel de LiquidoRTTT: 4,8seg. (Aprox)



MODELO M MODELO EDeterminación de Nivel Determinación de nivel

Determinación de velocidad acústicausando conteo manual de cuellos hastael nivel de líquido, calculo manual de lavelocidad acústica.

4 métodos para el calculo de velocidadacústica:1. Automático2. Manual3. Downhole marker4. Velocidad acústica (introducir el

valor)

Tabla ComparativaTabla Comparativa EchometerEchometer Modelo M vs.Modelo M vs.EchometerEchometer Modelo EModelo E

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4 métodos para el calculo de velocidadacústica:1. Automático2. Manual3. Downhole marker4. Velocidad acústica (introducir el

valor)NO APLICA Quick BuildUp. Registro de restauración

de presión en el anular para el cálculodel % de columna liquida. PIP, PBHP SONMEDICIONES MAS PRECIUSAS YCONFIABLES.

NO APLICA Carta Dinagrafica. PRT y HT

NO APLICA Prueba de Válvulas

NO APLICA Efecto de Contrabalance

NO APLICA Corriente y Potencia

NO APLICA Pruebas BuildUp



Respuesta acústica de collares y Nivel de liquido en pozos deRespuesta acústica de collares y Nivel de liquido en pozos depetróleo ó gas.petróleo ó gas. Fuente: Echometer Company.

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RTTTDatos adquiridos en elpozo JW-131utilizando dispositivode disparo remoto,(Compact gas gun).

La pistola compacta escargada con 400psigpara generar el pulsoacústico porcompresión.

La presión delrevestidor del pozo esde 205psig, y es usadapara generar el pulsoacústico porimplosión.

400 Psig Explosion400 Psig Explosion

Ejemplos explosión e implosiónEjemplos explosión e implosión

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Datos adquiridos en elpozo JW-131utilizando dispositivode disparo remoto,(Compact gas gun).

La pistola compacta escargada con 400psigpara generar el pulsoacústico porcompresión.

La presión delrevestidor del pozo esde 205psig, y es usadapara generar el pulsoacústico porimplosión.

205 Psig Implosion205 Psig Implosion



Manómetro de 1500psi.

Válvula de Descarga

Conexión para Cable Coaxial – Señal Acústica.

PISTOLAPISTOLA ACÚSTICAACÚSTICA –– MANUAL DEMANUAL DE 1500PSI1500PSI

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Cámara de Presión

Conexión de 2” NPT.

Válvula de Descarga

Conexión para llenado y Alivio

Gatillo de Disparo Manual.



PISTOLA DE GASPISTOLA DE GASCOMPACTACOMPACTA WELL ANALYZER

AND COMPUTER

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Gas Gun

PressureTransducer

Microphone

MikeVol.

Chmbr.

PressureGage



Pressure Transducer

Solenoid Valve

Chamber Pressure

PISTOLA ACÚSTICAPISTOLA ACÚSTICA –– AUTOMÁTICAAUTOMÁTICADE 1500PSI.DE 1500PSI.

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Manual Filler Valve2 inch NPT towellhead

Volume Chamber

Bleed ValveAutomatic Filler Valve



Remotely Fired

Gas Gun

Solenoid

PressureTransducer

Microphone

WELL ANALYZER AND COMPUTER

MikeVol.

Chmbr.

PressureGage

PISTOLA DE GASPISTOLA DE GASAUTOMÁTICAAUTOMÁTICAAUTOMÁTICAAUTOMÁTICA

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Remotely Fired

Gas Gun

Solenoid

PressureTransducer

Microphone

WELL ANALYZER AND COMPUTER

MikeVol.

Chmbr.

PressureGage

PISTOLA DE GASPISTOLA DE GASAUTOMÁTICAAUTOMÁTICAAUTOMÁTICAAUTOMÁTICA



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