EVALUACION DEL CEMENTO

TABLA DE CONTENIDO

Pág.
1. PRÁCTICAS DE CEMENTACIÓN Y CASING EN POZOS DE ACEITE 1
1.1. Tipos de Cemento y Especificaciones 2
1.2. Evaluación de Cementación Primaria 4
1.3. Causas de una Pobre Cementación 5

2. REGISTROS DE CALIDAD DE CEMENTO 7

2.1. CBL 7
2.1.1. Principio del Dispositivo del Registro de Adherencia 9
2.2. VDL 14
2.3. CET 15
2.4. CBT 17
2.5. CSL 18
2.6. USI 18
2.6.1. Modos de registro 24

3. FACTORES QUE AFECTAN EL DESEMPEÑO DE LA HERRAMIENTA 28

3.1. Centralización 28
3.2. Formación rápida 29
3.3. Microannulus 30

4. ATENUACIÓN DE LA SEÑAL DEL CASING 32

4.1. Esfuerzo Compresivo del Cemento 33
4.2 Dimensiones de Cemento 34
4.3. Espesor de la Envoltura de Cemento 35
4.4. Canal 35

5. PRESENTACIÓN DE REGISTROS 36

6. INTERPRETACIÓN DE REGISTROS DE ADHERENCIA 38

6.1. Tubería no Cementada 38

1
6.2. Casing en pozo Cementado 38
6.3. Longitud de Buena Adherencia Necesaria Para Prevenir la Comunicación
39

7. INTERPRETACIÓN DE PROBLEMAS 40
7.1. Buena Adherencia al Casing – Pobre Adherencia a la Formación 40
7.2 Pobre Adherencia al Casing – Adherencia Moderada a la Formación 40
7.3. Microannulus 41
7.4. Combinación CBL-VDL y CET 41
7.5. Control de Calidad 43

8. APLICACIÓN DE LOS REGISTROS DE CALIDAD DE CEMENTO 43

2
 LISTA DE TABLAS

Pág.
Tabla 2.1. Tiempos de Tránsito de Energía Sónica 12

Tabla 2.2. Propiedades Acústicas de los Materiales 21

Tabla 2.3. Modos de Registro 25

3
 LISTA DE FIGURAS

Pág.
Figura 1.1. Completamiento Típico de un Pozo
1
Figura 1.2. Problemas de Origen Mecánico 6
Figura 1.3. Degradación de la Lechada
6
Figura 2.1. Factor de Corrección del Casing 8
Figura 2.2. Cut off 8
Figura 2.3. Dispositivo de Registro de Adherencia 8
Figura 2.4. Propagación de Onda 10
Figura 2.5. Movimiento de Energía Transmisor-Receptor 11
Figura 2.6. Combinación de Registros 13
Figura 2.7. Esquema CET
16
Figura 2.8. Vista del USI 19
Figura 2.9. Medidas del USI 20
Figura 2.10. Herramienta USI 22
Figura 2.11. Transductores Giratorios 23
Figura 2.12. Posiciones de Operación del Transductor USI 24
Figura 3.1. Centralización de la Herramienta 28
Figura 3.2. Efectos de Centralización en la Tubería 29
Figura 4.1. Tiempo de Tránsito en Casing con Buena Adherencia 32
Figura 4.2. Efecto del Tiempo de Fragüe 33
Figura 4.3. Efecto de Diámetro del Casing En la Amplitud de la Señal 34
Figura 4.4. Efecto del Canal en la Atenuación 35
Figura 5.1. USI Combined Casing + Cement 37

4
Figura 5.2. USI + CBL-VDL Cement 37
Figura 7.1. Comparación CBL-VDL vs. CET - Gas 37
Figura 7.2. Comparación CBL-VDL vs. CET - Canalización 37

REGISTROS DE CALIDAD DE CEMENTO

1. PRÁCTICAS DE CEMENTACIÓN Y CASING EN POZOS DE ACEITE

Durante el transcurso de la perforación, es necesario correr casing a diferentes
intervalos de profundidad; el número y tamaño de las sartas de casing usadas
varía con el área, la profundidad, las características de producción acumulada del
pozo y la elección del operador. Además del casing, una sarta de diámetro
pequeño llamada tubing es usada para conducir el flujo de los fluidos producidos.
La apariencia final de un completamiento típico de pozo se muestra en la siguiente
figura:

5
 Figura 1.1.

Un trabajo de cementación primaria es el punto de partida necesario para todas

las operaciones subsecuentes.

En operaciones de completamiento, los cementos son usados casi universalmente

para ocupar el espacio anular entre el casing y el hueco abierto. Dos funciones
de la cementación primaria son:
• Para restringir el movimiento de fluido entre formaciones.
• Para soportar el casing

6
1.2. TIPOS DE CEMENTO YESPECIFICACIONES
El problema de seleccionar un material de cementación para aplicación en pozos
específicos es diseñar una lechada económica que:

• Pueda ser “puesta” efectivamente con el equipo disponible.

• Consiga satisfactoriamente el esfuerzo compresivo en poco tiempo,
después del asentamiento.
• Después, retener las propiedades necesarias para aislar zonas, y soportar y
proteger el casing.

La clasificación API de cementos es:

Clase a: Para usar a 6000 ft de profundidad (pozos superficiales), cuando no se

requieren propiedades especiales. Similar al ASTM C 150, Cemento tipo I.

Clase b: Para usar a 6000 ft de profundidad (pozos superficiales), cuando se

requiere resistencia al sulfato. Su uso es limitado, siendo reemplazado por
cementos altamente resistentes al sulfato como el clase G o H. Similar al ASTM C
150, Cemento tipo II.
* Los cementos clase A y clase B son más económicos que los otros tipos de
cementos.
Clase c: Para usar a 6000 ft de profundidad (pozos superficiales), cuando se
requiere esfuerzos “prematuros”. Tiene más fuerza compresiva que el clase a en
las primeras 30 horas; sin embargo, el clase A con cloruro de calcio da mejores
esfuerzos que el clase C sin aceleradores. Similar al ASTM C 150, Cemento tipo
III.

7
Clase d: Para usar a 12000 ft de profundidad, cuando se encuentran temperaturas
moderadamente altas y altas presiones.

Clase e: Para usar a 14000 ft de profundidad, cuando se encuentran altas

temperaturas y altas presiones.

Clase f: Para usar a 16000 ft de profundidad, cuando se encuentran temperaturas

extremadamente altas y presiones extremadamente altas.
* La mayoría de los cementos clase D, E, F son retardadores.

Clases g y h: Para usar a 8000 ft de profundidad. Son similares a la clase B, pero

son manufacturados a especificaciones químicas y físicas más rigurosas que
resultan en una mayor uniformidad del producto. No contienen agentes
aceleradores, retardadores o controladores de viscosidad.
El Clase H es similar al clase G excepto en que este tiene un poco más de efecto
retardante con la profundidad. Pueden ser usados en cualquier situación de
cementación.

1.3. EVALUACIÓN DE CEMENTACIÓN PRIMARIA

La cementación de casing y liner es una difícil operación que requiere de previa
planeación del trabajo, conocimiento de las condiciones del pozo y de las
condiciones de presión involucradas durante el desplazamiento de la lechada de
cemento.

Las medidas acústicas interpretadas correctamente pueden ser una herramienta

útil evaluando el éxito de la operación de cementación primaria en el
completamiento inicial de un pozo.

8
Éstas también son aplicables si después, las operaciones de producción indican la
acción de un trabajo de cementación remedial.

Básicamente las medidas acústicas muestran el efecto del cemento en el anular,

sobre la transmisión de energía sónica en el casing y alrededor del área del
wellbore. Debe notarse que aunque un alto porcentaje de sección transversal
está lleno con cemento, no podemos garantizar un sello hidráulico.
Recíprocamente, un anular parcialmente lleno con cemento puede presentar un
sello hidráulico efectivo. Los registros CBL-VDL convencionales tienen una
desventaja inherente ya que graban condiciones promedio alrededor del casing.
Así un canal de lodo cubriendo solo una pequeña porción del casing no será
detectada.

Por otra parte los canales de lodo son la causa básica de la comunicación entre
zonas.

Para ver los canales de lodo, otros registros pueden ser usados. Un dispositivo
gamma ray enfocado puede girar 360º para medir la densidad del material
inmediatamente detrás del casing puedes usarse para localizar los canales de
lodo y luego realizar un squeeze.

El dispositivo de temperatura radial diferencial que es muy preciso, compara la

temperatura en diferentes puntos alrededor del casing con la temperatura en el
centro del hoyo, puede usarse para el mismo propósito que el gamma ray.

9
El registro de ruido, a veces en combinación con el registro de temperatura, puede
ser efectivo localizando y definiendo el movimiento actual del fluido entre zonas
como un procedimiento de evaluación de cemento.

1.4. CAUSAS DE UNA POBRE CEMENTACIÓN

1. Problemas de flujo de origen mecánico debidos a un incompleta remoción

del lodo en el anular:

a) Mala centralización de las tuberías en pozos desviados

b) Mal lavado del pozo
c) Ineficiencia del preflujo
d) Incorrecto régimen de flujo

Figura 1.2.

2. Degradación de la lechada de cemento durante el fraguado debido al

diferencial de presión entre los poros del cemento y la formación. La
figura 1.3. muestra la historia de presión de los poros del cemento durante
el proceso y demuestra como una lechada puede ser invadida por el fluido

10
 de formación o gas en el momento de la hidratación, cundo la lechada
pierde agua y empieza a contraerse. Esto es acompañado por una caída
de presión en donde si la presión de los poros es menor que la presión de
formación, el cemento puede ser contaminado por los fluidos de formación
o peor aún por influjo de gas.

Figura 1.3.

2. REGISTROS DE CALIDA DE CEMENTO

2.1. CBL (Amplitud)

La curva de amplitud CBL (Cement Bond Log) es una medida de la amplitud de la

señal del casing o de la tubería a 3 pies del receptor, es decir que el espacio
transmisor-receptor puede ser aproximadamente 3 pies para proporcionar un nivel
máximo de señal sin la interferencia que precede a la señal que viaja a través del
líquido en el wellbore.
Una puerta electrónica o ventana es un set que se abre durante el tiempo en que
la señal del casing tarda en llegar al receptor, la máxima amplitud es detectada

11
durante este período. Generalmente las puertas se abren a un tiempo específico
después de que el transmisor dispara y es abierto por un período de tiempo fijo.

Graba la primera energía sónica que llega al receptor. La rata de atenuación de la

curva depende de la fuerza de compresibilidad del cemento, el diámetro del
casing, el espesor de la tubería y el porcentaje de adherencia. Esto es
normalmente la compresión de onda viajando a lo largo del casing.
Si el fluido del borehole, el tamaño y peso del casing, y el material de la tubería no
cambia y si la herramienta está centralizada establemente, entonces, la señal
acústica podría, a través de la tubería, llegar siempre al mismo tiempo siendo sólo
afectada por la presencia del cemento.
En casing sin soporte la amplitud es máxima; en casing con soporte la amplitud es
mínima.
La determinación en tubería libre y cubierta es válida para una herramienta
calibrada en agua fresca, en otros fluidos (lodo de completamiento, CaCl2 y ZnBr2)
es necesario un factor de corrección, como se muestra a continuación:

Figura 2.1.

12
Un índice de 0.8 o mayor sobre un intervalo que varía con el diámetro del casing
puede ser determinado a partir de un cutoff indicando un buen aislamiento
hidráulico, así:

Figura 2.2.
Así, con el CBL, la comparación de amplitud sónica es la principal medida de una
cementación exitosa.

La evaluación del CBL es válida cuando:

La sonda está debidamente centralizada.

No hay microanulos.

No hay cambio en la fuerza de compresibilidad

La amplitud es medida correctamente y no está afectada por la llegada a
formaciones rápidas.

La corrección para la impedancia del fluido y la atenuación son dadas
correctamente.

13
2.1.1. PRINCIPIO DEL DISPOSITIVO DE REGISTRO DE ADHERENCIA (BOND
LOG)

Este dispositivo es mostrado esquemáticamente en la figura:

Figura 2.3.

Consta de una sección acústica que contiene un transmisor que genera pulsos
sónicos a una rata cíclica bastante alta para proporcionar un registro continuo y un
receptor recoge las señales reflejadas de onda. Una sección electrónica mide la
amplitud de una porción particular de la señal recibida (CBL) o convierte la energía
de la onda a una intensidad de forma modulada (VDL). Ambos CVL y VDL son
corridos contra la profundidad.

14
Propagación de Onda: La energía sónica es propagada desde el transmisor al
receptor principalmente en forma de disturbios compresivos o transversas (shear),
como se ve en la figura 2.4.:

Figura 2.4.
Las ondas compresivas tienen mayor velocidad y pueden ser transmitidas a través
de cualquier sustancia compresible (gas, líquido o sólido). Las ondas transversas
tienen mayor amplitud que las ondas compresivas, pero no pueden se transmitidas
a través de materiales que tienen esfuerzo transversal.

Los viajes de los pulsos sónicos a través del fluido en el wellbore son como ondas
compresivas. Algo de la energía acústica viaja a través del casing a un punto
cercano al receptor y una parte del pulso viaja detrás del receptor como una onda
compresiva.

15
Tiempo de Llegada: Por supuesto hay muchos caminos para la energía acústica
a seguir, desde el transmisor al receptor, otros a lo largo del casing (por ejemplo: a
través del fluido del borehole, a través de la envoltura de cemento en el anular, o a
través de la formación).
La señal actualmente vista por el receptor es la suma algebraica de toda la
energía que localiza el receptor en un instante particular de todos los caminos.
La velocidad de la energía sónica depende del material a través del que se mueve;
en efecto, el tiempo que una señal particular tarda en llegar al receptor
generalmente indica el camino a lo largo del cual la señal ha viajado. Idealmente
la señal del casing llaga a un tiempo y la señal de la formación llega un tiempo
más tarde.
Las ondas de energía viajan radialmente al exterior desde el transmisor en todas
las direcciones; sin embargo, con la misma longitud de camino, las ondas de
energía se mueven a lo largo de diferentes radios de camino a través del casing al
receptor al mismo tiempo, y así reforzar cada uno. Si el transmisor y el receptor
no están centrados en el casing, las longitudes de los caminos son cortas para el
movimiento de la energía a lo largo de un bajo trayecto, como se ve en la figura:

Figura 2.5.

Así, las ondas del casing llegan en forma de dos fases cancelándose
efectivamente entre sí, para proporcionar una baja señal de amplitud y un corto

16
tiempo de tránsito como se muestra en la figura anterior. Obviamente la
centralización de la herramienta es importante, ya que la amplitud de la señal es la
pista principal en la interpretación.
La Tabla 2.1. muestra los tiempos de transito representativos para la energía
sónica en diferentes medios.
MATERIAL TIEMPO DE VIAJE (µseg/ft)
Arenisca 55.5
Limonita 47.6
Dolomita 43.5
Sal 67
Anhidrita 50
Shale 80 – 160
Polihalita 57.5
Agua fresca 200
Agua (100000 ppm NaCl) 189
Agua (200000 ppm NaCl) 182
Petróleo 222
Aire 919
Casing de Acero 57
Lodo 167
Cemento 90 – 160
Tabla 2.1.
Refiriéndonos a la siguiente figura, la primera onda en llegar es la compresiva que
viaja a través del casing, estrechamente seguida por la onda transversa de gran
amplitud que también viaja a lo largo del casing, entonces llega a la formación y
después al lodo.

17
En dolomitas duras, que tienen un tiempo de tránsito cercano al del acero, la señal
de la formación puede obstaculizar la señal del casing.
La combinación usual de registros de muestra en la siguiente figura:

Figura 2.6.
Incluye un CBL o curva de amplitud de tubería y un VDL o presentación del tren de
onda. Usualmente un ∆t o curva de tiempo de transito es incluida para el control
de calidad y un CCL o localizador de collar, y un GR para control de profundidad.

18
2.2. VDL (Densidad Variable)
Es un despliegue continuo de amplitud total de la onda sónica por un período de
1000 µseg siguiendo el accionar del transmisor sónico. Con 15 a 60 pulsos por
segundo, la secuencia de cada exposición registrada creará un mapa continuo del
tren de onda positivo.
La amplitud sónica es intensidad modulada, así que el incremento positivo de
amplitud produce un color oscuro (negro) y un incremento negativo de amplitud
produce un color claro (blanco), con gris indicando amplitud cero.

El espacio transmisor-receptor para el VDL usualmente es 5 pies proporcionando

un camino de viaje más largo; así la señal de la formación puede ser grabada sin
interferencia desde la señal del casing, que debe haberse extinguido antes de
llegar a la señal de la formación.
Si el cemento en el anular no está en contacto con la formación, la transmisión de
la energía sónica disminuirá y la señal de la formación será detectada.
Así, con el VDL, el carácter de la señal de formación es una medida exacta de
cementación.

Sus principales aplicaciones son:

Determinación del sello de cemento en el anular, casing y formación

Localización del tope de cemento

Determinación de anulos en el cemento

Control de profundidad

19
2.3. CET (Registro Ultrasónico)
CET (Cement Evaluation Tool): La herramienta de evaluación de cemento, es un
suplemento sónico desarrollado por Schlumberger.

Este consta de 8 transductores ultrasónicos espaciados en un patrón helicoidal

alrededor de la sonda cada 2 pies, cubriendo cada 45º la circunferencia del
casing; cada transductor, en turno, transmite una señal, entonces mide la señal de
la caída de la rata.
La rata de decaimiento sónica relaciona la fuerza compresiva del material
alrededor del casing, así los canales de lodo en contacto con el casing pueden ser
detectados.
Un noveno transductor localizado al fondo de la herramienta mide la velocidad del
sonido a través del fluido en el wellbore. Los transductores disparan en secuencia
cilíndrica (10µseg de duración) directamente en el casing para inducir la
resonancia.

La primera reflexión de la pared de la tubería retorna directamente al transductor

de disparo proporcionando una medida del radio de la tubería. La energía
transmitida dentro de la pared de la tubería se propaga al exterior de la pared
donde uno se refleja detrás de la pared interna y otro en el anular. La energía
retorna a la herramienta proporcionando información acerca del espesor de la
pared de la tubería y de las propiedades en el anular.

En caso de tubería libre con lodo a ambos lados el decaimiento es bajo; con el
cemento detrás del casing es más rápido debido a la impedancia acústica del
cemento.

20
La banda transmisora de 270 KHz a 650 KHz cubre un rango usual de frecuencias
resonantes para un grosor de casing de 5 a 15 mm (0.2 a 0.6”).

Figura 2.7.

Las principales aplicaciones del CET son:

Identificación de canales en la envoltura de cemento

Identificación de zonas aisladas

Determinación de Anulos en el cemento

Localización del tope de cemento

Control de profundidad

Evaluación del casing
Los factores que complican la interpretación son:
1. Reflexiones Secundarias: la “envoltura” de cemento delgada, pared del
borehole lisa, ancho del hoyo y centralización del casing.
2. Gas en el Anular: o en cemento frente a una zona de gas.
3. Micro anillo (micro annulus): el líquido no llenó, es malo por debajo de
0.005, inclusive un pequeño hueco es molesto.
4. Tubería Delgada: expuesta / arena
5. Casing Corroído: una superficie irregular esparce la energía.
6. Lodo Pesado o Base Aceite: fuerte atenuación
7. Espesor del Casing: molestas variaciones – particularmente 2 sartas.

2.4. CBT (Cement Bond Tool)

Es diseñado específicamente para registros de cementación, da una medida

precisa de la adherencia cemento-casing y cemento-formación usando pulsos
sónicos de alta frecuencia.

21
La atenuación de la compensación borehole medidas entre la pareja de receptores
y la medida de la amplitud permiten la discriminación de bajas compresibilidades y
adherencias pobres de cemento para las decisiones de trabajos de squeeze.
Esta herramienta se combina con el GR, CCL y registro neutrón.
Sus principales aplicaciones son:

Evaluación del sello de cemento en el casing, anular, formación.

Localización del tope de cemento

Determinación de la calidad del cemento

2.5. CSL (Cement Scan Log)

Da información precisa de las condiciones del cemento, distribución y localización
de canales y vacíos en la envoltura de cemento y define su orientación.
Cuando el CET y el CBT son corridos simultáneamente los datos son procesados
y combinados en el CSL. Las herramientas se complementan porque cada una
responde de manera diferente dependiendo de las condiciones ambientales del
pozo.
El CSL da una interpretación visual del grado de adherencia presente, la
distribución del cemento alrededor del casing y las irregularidades de éste.

22
2.6. USI (Imágenes)
USI (ULTRASONIC IMAGER)

La herramienta USI escanea la circunferencia

total del wellbore para evaluar la calidad del
trabajo de cementación y determinar la corrosión
interna y externa del casing. Un sensor simple
(Transductor giratorio) desmontable emite pulsos
ultrasónicos de alta frecuencia provocando una
resonancia en la tubería que es registrada por el
mismo. La distancia del transductor a la tubería
es controlada y optimizada usando el tamaño de
transductor apropiado.
La herramienta incorpora un medidor de las
propiedades del fluido de fondo y es programable
para optimizar la eficiencia y resolución de los
resultados.

23
 Casing weld Gas microannulus

Mud
channel

Perfs
Well
centered
casing

Eccentered
Washout casing

Figura 2.8.

Esta información se envía a superficie y es procesada en tiempo real para obtener

imágenes de alta resolución de cemento y corrosión.

24
La herramienta USI mide directamente la impedancia acústica del medio detrás
de la tubería. Así, precisa el estado y distribución del cemento que conducen a la
identificación confiable de zonas con aislamiento hidráulico.

Amplitud de Eco Tiempo de Tránsito Espesor Impedancia del Cemento

Condición Interna Radio Interno

Del Casing

Figura 2.9.

25
 PROPIEDADES ACÚSTICAS DE LOS MATERIALES
MATERIAL DENSIDAD VELOCIDAD IMPEDANCIA
Aire (1 – 100 bars) 1.3 – 130 330 0.0004 – 0.04
Agua 1000 1500 1.5
Fluidos de Perforación 1000 – 2000 133 – 1800 1.5 – 3.0
Lechadas de Cemento 1000 – 2000 1800 – 1500 1.8 – 3.0
Lechadas de Cemento (litefil) 1400 2200 – 2600 3.1 – 3.6
Lechadas de Cemento (Clase 1900 2700 – 3700 5.0 – 7.0
G)
Caliza 2500 5000 12
Acero 7800 5900 46
Tabla 2.2.

Esta herramienta también proporciona imágenes detalladas de radio interno,

espesor y pérdida interna y externa de metal suministrando un cuadro preciso de
la condición de la tubería.

El USI mide: Proporcionado así:

* Tiempo de tránsito de la tubería * Radio interno y pérdida del metal
* Espesor de la tubería * Pérdida externa del metal
* Amplitud de la primera reflexión * Imagen de condición interna de
tubería

La herramienta USI tiene 5 diferentes transductores giratorios desmontables para

cubrir el rango de tuberías de 4½” a 13 3/8”, de diámetro externo; estos
transductores mantienen una distancia óptima a la tubería para asegurar una
excelente calidad de señal aún en lodos altamente atenuativos.

26
 Electrónicos

Sonda

Transductores giratorios

Figura 2.10.

27
 Figura 2.11.

Esta herramienta mide la velocidad e impedancia acústica del fluido dentro de la

tubería usando un medidor de fondo. La velocidad del fluido se utiliza para
determinar el radio interno de la tubería; la impedancia acústica del fluido se
requiere como dato de entrada para el procesamiento de la señal, que determina
con precisión la impedancia del cemento.

La impedancia de un lodo pesado cambia de una forma significativa en presencia

de un tren de ondas ultrasónico. Un cómputo de la impedancia de lodo, usando
mediciones de superficie, resultará en un error; además, estas mediciones de
superficie necesitan ser corregidas por efectos de temperatura y presión. Por
estas razones la herramienta hace la medición in-situ de la impedancia de fluido y
su velocidad.

28
 El transductor USI tiene dos posiciones de
operación:
Propiedades de Fluido: El transductor se
encuentra en frente de una placa objetivo
sumergida en el fluido y las formas de ondas
registradas son procesadas para medir la
velocidad e impedancia del fluido dentro de
la tubería
Registro: El transductor es girado para
dirigirlo hacia la tubería para efectuar la
corrida de registro.

Las propiedades del fluido son medidas

cuando se baja la herramienta al fondo.

Figura 2.12.

2.6.1. Modos de Registro

La herramienta USI puede registrar en modo Cemento o Corrosión. El rango de
muestro de la herramienta es variable y controlado desde la superficie para
optimizar los resultados y eficiencia del trabajo.

29
En los modos de Cemento la herramienta registra tanto información de corrosión
como de cemento. Por el contrario, en los modos de corrosión de alta resolución,
la herramienta registra sólo la información de corrosión.

(A) MODOS DE CEMENTACIÓN

MODOS + MUESTREO VELOCIDAD DE REGISTRO

CEM 1&2 10º 1.5 in. (38 mm) 1600 ft/hr (488 m/hr)

CEM 3&4 5º 6 in. (152 mm) 3200 ft/hr (975 m/hr)

CEM 5&6 5º 1.5 in. (38 mm) 800 ft/hr (274 m/hr)

(B) MODOS DE CORROSIÓN

MODOS + MUESTREO VELOCIDAD DE REGISTRO

CEM 1&2 10º 0.6 in. (15 mm) 900 ft/hr (274 m/hr)

CEM 3&4 5º 0.6 in. (15 mm) 900 ft/hr (274 m/hr)

CEM 5&6 3.3º 0.4 in. (10 mm) 900 ft/hr (274 m/hr)
+ Los modos 1, 3, 5, son transductores de alta frecuencia y 2, 4, 6 a transductores de baja
frecuencia.
Tabla 2.3.

EJEMPLO
Corrosión

30
Cementación

31
Los beneficios del USI son:

 Alta calidad de información

 Mejor funcionamiento en lodos pesados
 Identificación mejorada de canales
 Eficiencia mejorada
 Resultados inmediatos en el lugar del pozo control de calidad de la
información
 Interpretación precisa (impedancia acústica, espesor de tubería y diámetro
interno)
 Impedancia acústica independiente de cambios en espesor de la tubería
 Espesor de tubería preciso
 Baja sensibilidad a reflexiones de formación
 Poca sensibilidad a cambios espectrales: lodo, transductor
 El procesamiento es basado en modelado y no es sensible a técnicas de
normalización
 Sólo el modo fundamental de resonancia es analizado, lo cual:
• Minimiza las pérdidas de atenuación en lodos pesados
• Conduce a más altas relaciones señal – ruido
• Es menos sensible al perfil de la tubería y rugosidad.

Sus principales aplicaciones son:

Evaluación de Cemento

Detección y monitoreo de corrosión

32
 3. FACTORES QUE AFECTAN EL DESEMPEÑO DE LA HERRAMIENTA

3.1. Centralización
La centralización es crítica para la medición de calidad del CBL. La figura 3.1:

Figura 3.1.

Muestra la centralización dentro de una perspectiva. Esto indica que una

centralización de la herramienta de sólo ¼” (.64 cm) es suficiente para causar un
50% de reducción en la amplitud. Claramente, si la herramienta no está centrada
podríamos obtener datos de una buena adherencia, que en realidad no serían
ciertos.

El tiempo de viaje detectado de la señal podría ser más corto si la herramienta

está correctamente centrada. El criterio generalmente aceptado para un buen
registro es que el tiempo de viaje no debe ser nunca menor a 4-5 µseg. menos

33
que el de la señal de centralización de tubería libre. Los 4 a 5 µseg. corresponden
a ± 1/8” (.32 cm) y a una pérdida de amplitud del 30 %.

Los efectos de centralización sobre la señal de tubería libre se muestran en la

siguiente figura:

Figura 3.2.
La curva C es la señal de tubería libre, centralizada a un tiempo de viaje de 312
µseg. el registro de amplitud de tubería libre está cerca a los 78 mv. A 4 µseg
descentralizada (1/8” o .32 cm) a 308 µseg. reduce la amplitud cerca de 50-60 mv,
un 23-35% de pérdida de señal. A unos 12 µseg. (3/8” o 1 cm) descentralizado
causa una reducción en amplitud a menos de 20 mv, para una pérdida de señal
cercana al 75%.
En resumen, para una descentralización simultánea pueden ocurrir cortos tiempos
de viaje y reducción de la amplitud.

34
3.2. Formación Rápida

Una señal rápida de formación ocurre cuando la señal acústica se propaga a

través de la formación actual llegando al receptor antes de la llegada a la tubería.
De la velocidades acústicas listadas en la Tabla 2.2., es claro que sólo ocurre
donde la formación es una caliza o dolomita.
Cuándo las señales de formación llegan más rápido que las señales de tubería el
detector de tiempo de viaje puede disipararse rápidamente y detectar un corto
tiempo de viaje. Igual, si la adherencia es bastante buena y la señal de la tubería
es baja, la señal de la formación ahora aparece fija y la amplitud puede aumentar.
En resumen, en formaciones rápidas un corto tiempo de viaje y un incremento en
la amplitud pueden ocurrir.

El VDL muestra fuertes líneas rectas y el tiempo de viaje es leído a 240 µseg.
Bajo el tope de cemento, el tiempo de viaje es considerablemente corto. µseg.
Este tiempo corto de viaje también es evidente en el VDL ya que las señales de la
formación obviamente llegan después que la señal de la tubería sobre el intervalo.
La amplitud se lee alta en muchas partes del intervalo, especialmente donde el
tiempo de viaje desminuye.

Nótese que en tubería libre el tiempo de viaje y el VDL muestran un marcado

efecto de los collares. El VDL muestra las reflexiones de la señal acústica de los
collares. Estas reflexiones son llamadas “W” o patrones “chevron”.

3.3. Microannulus

Son pequeños baches (como huecos de agua entre el casing y el cemento); un

micro anulo ocurre cuando hay un contracción relativamente ligera de la tubería a

35
su tamaño con el cemento, de ese modo causa una pequeña microseparación del
cemento. Así tendremos una microseparación parcial o completa alrededor de la
tubería. La presencia de esta separación reduce o elimina la habilidad del
cemento para soportar la tubería y la señal acústica está viajando libre a través de
la tubería con pequeñas pérdidas de energía acústica alrededor.

Algunas causas de micro anulo son:

1. La presión en el interior del casing es menor en el momento de registrar
que en el momento de la cementación. Esto puede ser causado por:

Reducción del peso del fluido del casing

Reducción del nivel de fluido en el casing

Mantenimiento de la presión en el casing durante la cementación

2. La expansión térmica del casing durante la cementación seguida por un

retorno a temperatura normal.

3. Fluido fresco (frío) circulando poco antes de correr el CBL

4. Pruebas de presión o squeeze después de la cementación

El 90% de los pozos nuevos exhiben algún efecto de micro anulo.

El principal problema con el micro anulo es que el registro de adherencia puede
indicar pequeñas cantidades de cemento o ninguna cuando el anular está lleno de
cemento. El registro de adherencia indica que una operación correctiva de
cementación (squeeze) puede ser requerida, pero de hecho esto no es necesario
y no es posible. Para rectificar este problema, el CBL puedes ser corrido bajo
presión.

36
 4. ATENUACIÓN DE LA SEÑAL DEL CASING

En casing sin buena adherencia, ocurre una pequeña atenuación o

amortiguamiento de la energía que viaja al lo largo del casing, y una señal muy
fuerte del casing es recibida, como se muestra en la figura:

a) b)

Figura 4.1.

37
En casing con buena adherencia ocurre amortiguamiento en el cemento de la
energía que viaja a lo largo del casing y una baja amplitud.

Ya que el grado de atenuación de parte de la energía sónica que viaja a través del
casing es nuestra principal medida de adherencia de cemento, es importante
conocer que variables afectan la rata de atenuación.

4.1. Esfuerzo Compresivo del Cemento (WOC-time)

El efecto de tiempo de fragüe del cemento es mostrado en la siguiente figura:

Figura 4.2.
Cuando el esfuerzo compresivo del cemento aumenta la atenuación del “bond log”
mejora. Altos esfuerzos de lechadas muestran gran atenuación bajo condiciones
de fragüe dadas a un bajo esfuerzo, lechadas con alto contenido de agua.
Lechadas contaminadas con lodo muestran una baja atenuación.

38
4.2. Dimensiones de Cemento

El diámetro del casing prácticamente no afecta la rata de atenuación, sin embargo

afecta la amplitud de la señal como se muestra en la figura:

Figura 4.3.

Para un casing sin adherencia, el espesor de la pared tiene un efecto pequeño

sobre la rata de atenuación; sin embargo, para casing con buena adherencia (con
al menos ¾”de la envoltura de cemento) el espesor de la pared no afecta la
atenuación.

4.3. Espesor de la Envoltura de Cemento

Si la envoltura de cemento es menor que ¼ de longitud de onda (¾”) la atenuación

cae rápidamente a menos que el cemento esté adherido firmemente a una

39
formación competente. Así, aunque una delgada envoltura de cemento pueda
proporcionar un sello hidráulico, en formaciones suaves el registro de adherencia
de cemento -“bond log”- medido muestra una gran amplitud, indicativo de un
casing sin adherencia.

4.4. Canal

El efecto del canal sobre la atenuación es directamente proporcional a un

porcentaje de tubería adherida, como se muestra en la figura:

Figura 4.4.

40
 5. PRESENTACIÓN DE REGISTROS

Usualmente incluye un mapa de cementación basado en la impedancia acústica (ρ

x vel) de cada uno de los 8 transductores, un flag track indicando gas o reflexiones
secundarias, esfuerzo compresivo de cemento de validez limitada, diámetro del
casing, ovaladez, datos del fluido del borehole e inclinación del hoyo.

Es una presentación típica; en este caso el mapa de cemento indica una

canalización (efecto espiral de la rotación de la herramienta, que puede ser
corregido poniendo la parte baja del casing como el centro del track en el mapa).

41
 USI combined casing + cement presentation

QC CASING CEMENT

CHANNEL

Figfura 5.1

USI + CBL/VDL cement presentation

QC CBL USI VDL

Figura 5.2.

42
6. INTERPRETACIÓN DE LOS REGISTROS DE ADHERENCIA DE CEMENTO

CBL y VDL deben complementarse para un conocimiento de los factores que

pueden afectar su lectura. También, debe notarse que no hay una relación directa
entre el sello hidráulico y las señales de los bond logs.

6.1. Tubería no Cementada

En tubería libre, sin acoplamiento a la formación, la mayor parte de la energía

sónica viaja a través del casing. Así, las llegadas al casing del VDL son fuertes,
con señales pequeñas o nulas de la formación. Los collares del casing causan
chevron o patrones doble ve en el VDL y los correspondientes estímulos en el
CBL.

6.2. Casing en Pozo Cementado

El cemento tiene buen contacto al casing con acoples a la formación, una mayor
parte de la energía sónica es transmitida desde el casing a través del cemento a la
formación. El VDL muestra una llegada débil al casing pero señales significativas
de formación. Los esfuerzos de la señales de formación dependen de las
características de la formación, pero pueden ser identificados por líneas
“moviéndose” causadas por la variación del tiempo de transito con la profundidad,
que usualmente se correlaciona con el Gamma Ray.
La llegada al cemento rara vez aparece en el VDL debido a la atenuación.
El CBL muestra bajas señales de amplitud ya que la transmisión a lo largo del
casing es amortiguada por el estrecho contacto con el cemento.

43
6.3. Longitud de “Buena Adherencia” Necesaria para Prevenir la
Comunicación

El concepto de índice de adherencia proporciona una comparación estándar para

la evaluación de calidad de cemento a través de una sección particular usando
sólo el registro CBL:

Atenuación de la zona de int eres

Bond Index =
Atenuación en la sec ción de pozo − cementado

El Índice de adherencia es proporcional al casing en contacto con el cemento

bueno. La experiencia muestra que un índice de adherencia cercano a 0.8 sobre
5 pies de sección de 5½”de casing (10 pies en 7” casing y 15 pies en 9 5/8”casing)
usualmente significa que no hay comunicación a lo largo de una sección particular
del casing. Un índice de adherencia muy por debajo de 0.8 probablemente indica
canalización de lodo o cemento contaminado con lodo.

Las pruebas de comunicación antes y después de una acidificación a menudo

difieren significativamente.

44
 7. INTERPRETACIÓN DE PROBLEMAS

7.1. Buena Adherencia al Casing – Pobre Adherencia a la Formación

Los registros CBL-VDL pueden mostrar buena adherencia entre el cemento y el

casing (baja amplitud del CBL) pero pobre acople acústico a la formación (no hay
señal de formación en el VDL). Esto usualmente puede ser interpretado como una
situación en que una envoltura de cemento alrededor del casing proporciona
buena atenuación de la señal del casing, pero un filtrado de cake de lodo muy
espeso evita el contacto con el cemento y la transmisión de energía sónica a la
formación.

Otra posibilidad es que no este cementado detrás del casing, pero una pobre
centralización de la sonda de registro es responsable de la baja amplitud del CBL.
Esta posibilidad puede ser confirmada observando la curva ∆t de tiempo de
transito en una sección donde obviamente tubería libre. Reducción o variación en
el tiempo de tránsito significa pobre centralización de la herramienta.

Tiempo de tránsito estático significa que las indicaciones del CBL son confiables.
El ciclo de Skipping o tensión en una sección cementada significa buena
adherencia.

7.2. Pobre Adherencia al Casing – Adherencia Moderada a la Formación

El CBL muestra gran amplitud; el VDL muestra una fuerte señal del casing, pero
también una señal de la formación fuertemente moderada. Esto puede ser

45
interpretado como canalización de lodo. Pero un micro anillo es también una
posibilidad.

7.3. Micro anulo (Micro Annulus)

Micro anillo significa un pequeño espacio libre (± 0.001”) entre el casing y el

cemento. Esto le permite al casing vibrar –o transmitir sin atenuación significativa.
Esto es debido a la contracción del casing por cambios de temperatura o presión,
tal vez en la finalización del casing en superficie. Una significativa pérdida de
fluido no puede ocurrir, ya que la caída de presión puede tener una inestabilidad
alta a una fuerza igual a una baja viscosidad a lo largo de cualquier longitud del
camino del micro anillo. Así un efectivo sello hidráulico puede asumirse, si
nosotros podemos, de hecho, probar que las condiciones de micro anillo
realmente existen.
Esto puede hacerse volviendo a correr el CBL-VDL con presión en el casing- Con
el micro anillo, la expansión del casing contra el cemento puede atenuar la señal
del casing produciendo un bajo CBL, borrando la señal VDL del casing, y reforzar
la señal VDL de la formación. Con un canal, la expansión del casing no afecta los
registros. Como otra prueba, la canalización es usualmente más localizada que
un verdadero micro anillo.

7.4. Combinados el CBL-VDL y el CET minimizan las medidas de algunos

problemas de interpretación de los registros individuales.

Con lodo o líquido en el anular, ambos, CBL y VDL muestran tubería libre. Un
buen cemento da baja amplitud del CBL – y alta impedancia acústica; entonces los
valores de CET son bajos.

46
Con gas libre en el anular los valores de amplitud del CBL son cercanos a los de
líquido. Sin embargo, el CET “muestra” impedancia acústica del gas que es
mucho menor que para el líquido – y su amplitud es mayor que la que puede tener
un anular lleno de líquido.

La siguientes figuras comparan el CBL-VDL con el CET sobre una misma sección
corta de un micro anillo lleno de gas.

Figura 7.1.

Las siguientes figuras comparan el CBL-VDL con el CET en una situación de

canalización sobre una misma sección.

47
 Figura 7.2.

7.5. Control de Calidad

Un adecuado control de calidad debe ser alcanzado para la trascendencia de la

interpretación de CBL-VDL y CET.

 Propiedades Acústicas del Fluido en el Casing: El CBL puede ser corrido

en un fluido de una sola fase (cualquiera, aceite o agua) llenando el intervalo
registrado.

 Repetibilidad: Corridas subsecuentes pueden ser repetidas con un 10% de

la amplitud del casing no adherido.

 Centralización: Es extremadamente importante en registros de amplitud

sónica – si una repetibilidad adecuada es obtenida, un centralización satisfactoria
puede ser asumida. Una variación en el “rastro” del tiempo de tránsito en un
casing sin adherencia significa pobre centralización.

8. APLICACIÓN DE LOS REGISTROS DE EVALUACIÓN DE CEMENTO

Los registros de evaluación de cemento requieren justificación económica, como

otros dispositivos de registro. Muchas veces los registros de adherencia de
cemento son corridos rutinariamente como parte de las operaciones de
completamiento, con justificación existente en los registros Gamma Ray – CCL
requeridos para el control de la profundidad de perforación y las curvas de CBL-
VDL son corridas al mismo tiempo a un bajo costo adicional.

48
Los siguientes puntos pueden ser considerados en el uso de los registros de
evaluación de cemento:

 Cuando las condiciones del pozo son semejantes a las reglas de una buena
cementación primaria ésta práctica puede ser aplicada, los registros de
evaluación de cemento pueden no ser requeridos.

 Donde las condiciones dificultan la cementación primaria, y cuando la

experiencia muestra que el éxito de la cementación primaria es baja, los
registros de evaluación de cemento pueden proporcionar las claves para
prácticas mejores.

 Donde se sospecha movimiento de fluido detrás del casing, los registros de

evaluación de cemento pueden confirmar esa posibilidad – y pueden
mostrar el punto en que la cementación remedial será eficazmente
aplicada. El registro de ruido puede ayudar aún más en esta consideración.

 La combinación de las curvas CBL-VDL y ∆t proporcionan información

mucho más confiable que la curva de CBL sola.

 El CET o alguna otra técnica de localización de canales es necesaria en

muchas situaciones cuestionables.

49