Registros de evaluación de cementación

Log 1Fluid type – Brine, Mud weight 8.4 Lbm/Gal, Casing Size 6.625”, Casing weight 20 Lb/ft

Log 2 Fluid type – Brine, Mud weight 9 Lbm/Gal, Casing Size 7”, Casing weight 29 Lb/ft

CBL-VDL Cement Bond Logging

Introducción

Introducción - Objetivos de la Cementación Primaria

Soporte y protección al revestidorAislamiento hidráulico

Prevenir:

Mezcla de fluidos indeseados

Escape de fluidos a superficie

Flujo cruzado

Corrosion o colapso del revestidor

Petroleo

Acuifero

Cemento

Casing

Arcillas

Gas

Introducción - Ambiente de pozo

Tope del cemento

Adherencia pobre cemento-formación

Formaciones

Micro anillo

Defectos en la cementación

Cementaciones en 2 etapas

Doble revestidor

b

Fluido en el anular

Introducción - Tipos de herramientas

Las herramientas actualmente disponibles para evaluar cementación están basadas en principios acústicos y pueden dividirse en:

Herramientas de baja frecuencia (sónicas) CBL, SCMT

•CBL Mide la amplitud sónica de la señal reflejada por la pared del revestidor, mientras mayor sea esa amplitud menor la cantidad de cemento

•VDL Presenta la imagen de la onda sónica total, es el único registro en ver hasta la formación

Herramientas de alta frecuencia (ultrasónicas) USIT

•Mide la impedancia acústica de la interface revestidor-cemento

Isolation Scanner

Introducción - CBL-VDL: AplicacionesQue necestia el cliente?

Oil Zone

Water Zone

Cement

Evaluar la cementacion:Verificar la integridad del cemento

Verificar aislamiento hidraulico

Determinar la calidad del cemento

Existen canales?

Se pueden reparar?

Donde esta el tope del cemento?

Casing

CBL-VDL Cement Bond Logging

Principios de Medida

Principios de medida – CBL/VDLPrincipios 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/VDL

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 primaria de evaluación de cementación durante muchos años.

•Transmisor a 3 pies CBL

•Transmisor a 5 pies VDL

Principios de medida – CBL/VDL

Principio de Medida

Se asemeja al principio de repicar de una campana:

•Cuando hay fluido 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 a la superficie adherida al cemento..

Principios de medida – CBL/VDL•Cuando una herramienta sónica se corre dentro de un pozo revestido, el transmisor (Tx) envía un pulso omnidireccional el cual induce vibración en el revestidor.

•La sonda está constituída por un transmisor y dos receptores (R3 y R5)

•La onda compresional que viaja desde la herramienta en todas las direcciones llega primero al receptor espaciado a 3 pies, la parte de la 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/VDLDefinición de CBL:• Amplitud del 1er arribo positivo en mV• Medido en el receptor a 3 ft• Funcion de la adherencia revestidor-cemento

3 ft

Tx

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

VDL – Variable Density Log• Señal en el receptor a 5 ft • Permite diferenciar las señales de

revestidor y de formación

5 ft

Tx

R3

R5

VDL – Variable Density Log•El registro Variable Density Log (VDL) es una imagen del tren de onda completo de la señal en el receptor a 5 pies:

• Un tren de ondas completo representado 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 representan con mayor intensidad de color en tanto que las negativas son las más claras.

DT Casing = 57 msec/ftDT Cement = 75 msec/ftDT Formation ≈ 100 msec/ftDT Fluid ≈ 189 msec/ft

Slowness

Propagación de la energia acústica distancia

Velocidad = tiempo

1 tiempoSlowness = Dt = =

velocidad distancia

Tiempo requerido para que el sonido se desplace 1 pie.

Análisis en el tiempo del tren de ondaARRIBOS DE REVESTIDOR

2”DT Casing = 57 msec/ftDT Cement = 75 msec/ftDT Formation ≈ 100 msec/ftDT Fluid ≈ 189 msec/ft

TTC = Fluido+ Revestidor+ Fluido

3 in x 189 ms/ft 3 in x 189 ms/ft

= + 3 ft x 57 ms/ft + 12 in/ft 12 in/ft

= 265.5 ms

Análisis en el tiempo del tren de ondaARRIBOS DE FORMACION

2”DT Casing = 57 msec/ftDT Cement = 75 msec/ftDT Formation ≈ 100 msec/ftDT Fluid ≈ 189 msec/ft

TTF = Fluido + Cemento + Formación + Cemento + Fluido

3 in x 189 ms/ft + 2 in x 75 ms/ft = 2 x + 3 ft x 100

ms/ft 12 in/ft= 419.5 ms

Análisis en el tiempo del tren de ondaARRIBOS DEL FLUIDO

2”DT Casing = 57 msec/ftDT Cement = 75 msec/ftDT Formation ≈ 100 msec/ftDT Fluid ≈ 189 msec/ft

TTf = Fluido

= 3 ft x 189 ms/ft = 567.0 ms

CBL-VDL - Medidas•TT en microsegundos [ms]

•CBL Amplitud en millivoltios [mV ]

•VDL Variable Density Log [representación gráfica del tren de onda]

0 CBL 100

[mV]

400 TT 200

[s]

200 VDL 1200

[s]

GR

CCL

CBL-VDL Cement Bond Logging

Factores que afectan el registro

Factores que afectan el CBL

– Selección de los parámetros de adquisición– Stretching– Salto de ciclo– Fluidos en el pozo– Presión y Temperatura– Tamaño del revestidor– Formaciones rápidas– Microanillo– Centralizacion

Factores que afectan el CBL

StretchingEn 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 comparación con TT en tuberia libre, característico de zonas con buena adherencia.

Factores que afectan el CBL

Salto de cicloEn 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 de CBL en E1.

Normalización, Presión y Temperatura • P y T tienen influencia en las amplitudes del CBL CBAF

en tuberia libre• Cada juego de herramientas (cartucho y sonda) es

diferente y su compensación se asegura a traves de la normalización

Upper head

Electronicssection

Water reservoir

Handpump

SFT

Fillvalve

Connect towater line

Plug H

Pump valve

Air release valve

CollarH

Support only at ends

Amplitud de 116 mV SFT-155 tubo 500 psi Sonda centralizada Calibración maestra

Factores que afectan el CBL

Micro Anillo

Espacio capilar (100-200 micrones) presente entre el revestidor y el cemento: (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 BondT

5

3

2

Eccentralización

5

3

2

T

• Selección inadecuada de los centralizadores para el tamaño del revestidor

• Centralizadores rotos• Centralizadores débiles en pozos desviados• Herramienta dañada o doblada• Revestidor dañado

Consecuencias

• Camino de la onda desbalanceado

• El tren de onda resultante no tiene sentido

Eccentralización

Hay una interferencia destructiva debida a los diferentes caminos de la onda sónica.

Onda del lado cercano al revestidor

Si la herramienta está eccentralizada:

Umbral T0

TT

Onda tempranaOnda Resultante

Onda del lado lejano del revestidor

Onda retrasada

El registro NO es recuperable en

PlayBack !!!

Onda normal

La onda resultante presenta una amplitud dramaticamente baja

Pareciera una zona de buen cemento, PERO con un TT mas bajo

[+/- 4 ms menos]

Formaciones Rápidas

T

5

3

2

• En casos de buen cemento Y cuando el

dT de la formación < dT revestidor, la

señal de la formación es la que llega

primero

• TT y CBL se verán afectados

DT Dolomite = 43.5 msec/ftDT Limestone = 47.5 msec/ftDT Anhydrite = 50.0 msec/ft

Formaciones Rápidas

T

5

3

2

No es posible evaluar CBL ya que E1 es debido a

los arribos de formación y no del revestidor.

Cuando se sospeche su presencia, se debe

registrar con herramientas que tienen arreglos de

espaciamiento T,R más cortos (1 ft) como el CBT.

CBL-VDL Cement Bond Logging

Interpretación

Interpretación

•Amplitudes bajas indican buena adherencia•Amplitudes altas indican pobre adherencia•Amplitudes medias indican una deficiencia en la adherencia del cemento que pueden comprometer o no el aislamiento hidráulico

Interpretación

Tubería Libre

Chevron

Chevron

Ajuste en

Profundidad

TT y CBL de acuerdo al esperado para el tamaño del revestidor

100

100

Tubería Libre

Buena adherencia cemento-formacion

X

X

TT con un poco

de Stretching

Arribos de formación

X

No se aprecian arribos del

revestidor

<----------------------------------------------------------------CBL Bajo

Adherencia pobre al revestidor

X

X

X

TT estable

Arribos fuertes del

revestidor

<-------------------------------------------------CBL Medio

Buena adherencia al revestidor NO a formación

X

X

TT con saltos de

ciclo

Arribos debiles de formación

<------------------------------------------------------------------CBL Bajo

No se observan arribos

del revestidor

Formaciones Rápidas

<-------------------------------------------------CBL Alto

en áreas

de formaciones

<-------------------------------------------------- rápidas

TT más corto

que arribos del

revestidor

CBL – Interpretación Cuantitativa

• Atenuación:

– Logaritmo de la amplitud de E1

• Indice de Adherencia:

Atenuación en la zona de interés[dB/ft]

BI =

Atenuación en la zona mejor cementada[dB/ft]

Aislamiento Hidráulico

55 66 77 88 99 1010

3030

2525

2020

1515

1010

55

Bond Index = 70 %Bond Index = 70 %

Bond Index = 60 %Bond Index = 60 %

Bond Index = 80 %Bond Index = 80 %

Casing O.D. [in]

Interval

[ft]

Control de Calidad• Control de calidad

– Revisar la sección repetida– Verificar la correcta selección de los parámetros de detección– Verificar Tiempo de Tránsito

• Es el correcto para el tamaño del revestidor?– Verificar amplitud de CBL

• Es la correcta para tuberia libre?• Se presenta eccentralización?• Verificar que CBL=CBSL y TT=TTSL

– Hay presencia de formaciones rápidas?– Tipo de cemento, tope esperado, calibre de hoyo abierto, tipo de lodo– Determinar zona de 80% de Indice de Adherencia– Determinar aislamiento hidráulico– Examinar el VDL para determinar la calidad de la adherencia a la formación

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

o cemento liviano– Sensible a las formaciones

rápidas– Extremadamente sensible a la

eccentralización

LQC1)The curves in track two (various CBL’s) are probably not as per “your client” request. However, this is client depended.

2)TT and TTSL do not overlay. This is because of bad parameter setting resulting in cycle skipping due to a threshold that was set too high. The cycle skipping can be verified from the fact that the TT’s where much higher then expected (281.7 us from Sonicalc, about 300 us from the log).3)The freepipe amplitude was wrong. The reason is obvious if you understand that the Transit times are cycle skipping (detecting on E2, which gives a wrong amplitude.

4)The Dlis recording size was too small. Normally the VDL is displayed from 200 to 1200 us. In this case the Dlis recording size was set to 800 us, so that the VDL could not display across the entire scale.5)The detection problem was fixed in playback. The Dlis recording size problem was not recoverable.CEMENT QUALITY – The upper section of this log is free pipe, the lower section is really bad / patchy cement.

Log 1Fluid type – Brine, Mud weight 8.4 Lbm/Gal, Casing Size 6.625”, Casing weight 20 Lb/ft

Casing arrivals indicate Good Cement to casing Bond

Strong formation arrivals = good cement to formation bond

Fluid arrivals

Log 2 Fluid type – Brine, Mud weight 9 Lbm/Gal, Casing Size 7”, Casing weight 29 Lb/ft

LQCCCL is 3 ft off Depth. The CCL is fixable in Playback

but the perforating is not.

CEMENT QUALITYThis log is showing very good cement (grey section

on the VDL). After 300 to 400 us there are formation arrivals coming in.

On the I circled 3 sections.

1) The section most left are the casing arrivals which are all grayed because of a very strong cement to casing bond. This is a qualitative indication of a good cement to casing bond.

2) The middle circle shows high amplitude arrivals. These are formation arrivals.

Find in Blue an explanation from Marcia Benavides on how to recognize formation arrivals:

3) The third section circled in the log possibly indicated fluid arrivals as indicated in the above calculation. These do not contain further cement interpretation information