REGISTRO SONICO

1. REGISTRO SONICO

2. Principio físico: • Las mediciones se basan en la emisión de energía acústica desde un transmisor; la cuál es refractada en las paredes del pozo y la formación. Esta energía es recibida en varios receptores para registrar la velocidad y la forma de onda. Aplicaciones: • Determinación de porosidad • Determinación de propiedades mecánicas, para estimar presiones de fracturamientos hidráulicos y problemas de arenamiento • Medir atenuación de energía acústica para evaluar permeabilidad y fracturamiento • Sonico + Densidad: Registro Sísmico Sintético • Sonico + Check Shot: Calibrar Sismica de Superficie con datos del pozo

3. Propagación de ondas elásticas • Las ondas elásticas son propagadas a través de un medio (sólido, liquido) con ligeros disturbios de las particulas del medio, en dos direcciones principales con respecto al desplazamiento de las particulas del medio. • Paralela a la dirección de movimiento de las particulas (Ondas Compresional “P”). (Longitudinales) • Perpendicular a la dirección de movimiento de las particulas (Ondas de Cizallamiento o Corte “S” (Shear)). (Transversales) • El resultado final de este comportamiento físico es que las ondas “Compresionales” se mueven más rápido que las ondas “Shear”, por lo cual se pueden detectar de manera separada los arribos de cada una de las ondas.

4. Los registros acusticos convencionales utilizan una fuente de energia bipolar la cual produce un pulso de presión radial, que se propaga alrededor del pozo produciendo un tren de ondas compresionales y cizallantes hacia la formación. • Ondas Compresionales pueden ser propagadas a través de todos los medios, con una velocidad Vp (ó tiempo de tránsito compresional Dtc o “slowness” (us/ft). • Ondas de Cizallamiento (Shear), son propagadas a través de materiales sólidos pero no a través de materiales con baja viscosidad (tales como agua o aire), con velocidad Vs (ó tiempo de tránsito de cizallamiento Dts (us/ft). Las ondas “S” pueden propagarse a través de materiales de viscosidad mediana y de viscosiad alta pero son rápidamente atenuados.

5. Paralelas al desplazamiento (Ondas compresionales) Compresional Desplazam. Propagación Formación/Fuente Acus. Reposo Perpendiculares al desplazamiento (Ondas cizallamiento / Corte) Cizallamiento “shear” Desplazam. Reposo Formación/Fuente Acus. Propagación

6. Ondas Stoneley • Es una Onda Guiada que se genera, en la región de la interfase pozo-formación. Las Ondas Stoneley comienzan como un disturbio compresional en el fluido del pozo, generando una onda de presión de baja frecuencia que se propaga hacia arriba y hacia abajo por la pared del pozo. • Puesto que la formación presenta una compresibilidad finita y posiblemente permeabilidad, las Ondas Stoneley se atenuan durante su viaje por la pared del pozo. Por tanto su velocidad y amplitud están determinadas por: • Propiedades elásticas del fluido del pozo • Propiedades elásticas de la formación • Permeabilidad de la formación

7. Shear Compresional Stoneley

8. TEORIA DE OPERACION SONICO • Al tiempo to, el Tx dispara y una onda compresional se produce en el fluido del pozo. Al llegar a la pared del pozo, es criticamente refractada y se propaga por la pared del mismo como onda “P” y onda “S”, hasta que en θcrit apropiado dejan la pared del pozo como 2 ondas compresionales (asociadad a “P” y “S”), e inciden sobre el 1er. Rx ubicado a una distancia D del Tx (“espaciamiento”). Una fracción de tiempo más tarde, un segundo par de ondas compresionales inciden sobre el 2do Rx, separado una distancia L ( “span”) del primer Rx. • Si se define los “tiempos de viaje t1, t2”, como los tiempos desde que se produce el impulso original hasta que las ondas son recibidas en los Rx1 / Rx2; se puede obtener “la velocidad de la formación y el tiempo de tránsito “slowness” Dt). Dt = (t2 - t1) / L (us/ft)

9. E1 t0 E3 t1 RECEPTOR 1 E1 t0 E3 t2 RECEPTOR 2 Dt = (t2-t1) / L

10. Mediante el proceso mencionado se determinan Dtc, puesto que la onda “Compresional” es el primer arribo. Posteriormente, Dts puesto que la “Shear” es más lenta y llega con un retraso que depende de la formación y del espaciamiento Txs-Rxs. Finalmente los arribos de la “Stoneley”, normalmente retrasada con respecto a la “S”. Por tanto la onda completa debe ser evaluada para determinar Dtc, Dts, Dts y también sus amplitudes Ac, As y Ast. • Una vez que los Dtc y Dts son conocidos, se pueden determinar las amplitudes respectivas para las ondas “P” (Ac) y “S” (As) . • Ac y As se usan en la identificación de intervalos de fracturas. El efecto de una fractura sobre Ac es pequeño, pero el efecto de una fractura sobre As es grande, sin embargo las arcillas pueden producir una gran reducción de As, por lo que este indicador se limita a formaciones limpias.

11. Análisis de Ondas Stoneley • Principal uso es identificar zonas permeables e intervalos fracturados. Incremento de la Permeabilidad “k”, o un aumento de fracturas abiertas, causa atenuación de la amplitud de la onda Stoneley, Ast. • El análisis de la onda Stoneley es similar al de las “P” y “S”, pero adicionalmente se usa un filtro pasabajos de 4 Khz, para eliminar las señales de las “P” y “S”. En la onda resultante, compuesta básicamente por señal Stoneley, se aplicán las técnicas adecuadas para obtener Dtst y Ast. • Reducciones en la onda Stoneley pueden también ser causados por cambios en la compresibilidad de la formación (efecto pequeño) e incrementos en el caliper del pozo (efecto grande).

12. Reg. Sónico de Onda Completa Golfo de México • TRACK 1 • - Barrena • - Caliper • - Rayos Gamma • TRACK 2 - Onda Compresionales “P” - Onda de Cizallamiento “S” - Arribos de fluido - Ondas Stoneley “P” “S” Fluido Stoneley

13. Efectos Ambientales • La profundidad de investigación del Sonico es aproximadamente 1 pie, por lo que sus medidas son muy dependientes de las condiciones del agujero. • Gas en el fluido del pozo • Pozos de diámetro grande • Formaciones lentas • Zonas invadidas por el fluido de perforación • Efecto de arcillas

14. GAS • Efecto: Dispersa y absorve la energía acustica. El efecto puede ser tan severo que la amplitud de la señal recibida es tan pequeño que no se puede obtener ningun Dt. • Solución: Circular la columna de lodo, y en caso de no ser posible registrar el sónico descentralizado Diámetro Grande • Efecto: Dt (viaje Tx-Fluido-Form-Fluido-Rx) > Dtc (viaje Tx-Fluido-Rx) No es posible determinar cual es el arribo de formación, entonces ningun Dt válido puede ser encontrado. • Solución: Circular la columna de lodo, y en caso de no ser posible registrar el sónico decentralizado con un standoff de 1”

15. Diámetro Grande • Efecto: Dt (viaje Tx-Fluido-Form-Fluido-Rx) > Dtc (viaje Tx-Fluido-Rx) No es posible determinar cual es el arribo de formación, por lo que ningun Dt válido puede ser encontrado. Por tanto se puede concluir: • Para una formación (Vfm), un fluido determinado (Vf) y un diámetro de hueco (dp), existe un mínimo espaciamiento Tx-Rx (Smin), para una herramienta (dh), cuando se corre centralizada. • Smin = (dp - dh) [(Vf + Vfm) / (Vm-Vfm)] ^ 1/2 • Dtmx = Dtf[(K-1)/(K+1)] donde K = S^2 / (dp - dh) • Solución: Utilizar Sonicos de Espaciamiento Largo (Extra-largo) o Registrar con la herramienta descentralizada con standoff de 1”.

16. Formaciones lentas • Efecto: En algunas formaciones la velocidad de las Ondas “S” es mas lenta que la velocidad del fluido (Dts < Dtf). sin θcrit-s = (Dts / Dtf) > 1 (No existe - No se detecta Onda Shear) Solución: • Se puede estimar el Dts del Dtstonley • Utilizar WSTT; que producen ondas flexurales que viajan por la pared del pozo a la misma velocidad que las ondas “S” y pueden ser correctamente detectadas por su Rx dipolar.

17. Zonas Invadidas • Efecto: Durante la fase de perforación, se altera la formación cercana al pozo por invasión de los fluidos de perforación. • - Arcillas pueden absorver agua y expandirse (Incrementa Dt) • - Por efecto de los esfuerzos se producen fracturas alrededor del pozo (muestra saltos de Dt) • - El DT puede venir de la zona invadida o de la zona no invadida, y su valor depende de las caracteristicas de esta zona. • Solución: • - Dtalt < Dtfm, el Dt detectado es el de la Zona Alterada (Dtalt) y no hay manera de discriminar entre los dos arribos. • - Dtalt > Dtfm, el Dt detectado es el de la formación (Dtfm). Para incrementar la ocurrencia de esta condición, se puede considerar incrementar el espaciamiento de la herramienta.

18. Porosidad Sonica (Фs) • Existen varias relaciones para determinar (Фs) desde el Dtc Willy Фs = (1 / Cp) [(Dtc - Dtma) / (Dtf - Dtma)] • Dtma es el “slowness” de la matriz pura • - Arenas : Dtc = 55.5 (us/ft) / Dts = 88.8 (us/ft) • - Calcareo : Dtc = 47.5 (us/ft) / Dts = 90.3 (us/ft) • - Dolomia : Dtc = 43.5 (us/ft) / Dts = 78.3 (us/ft) • Dtf es el “slowness” del fluido del pozo • Cp es el factor de corrección • - Cp = 1 formaciones duras • - Cp = Dtshale / 100 formaciones no consolidadas mejor aproximación • Raymer-Hunt- Gardner (RHG): Фs = (1 - Dtma / Dtc) / (ρma - ρf) Asume que el fluido de formación es líquido / No gas

19. Efecto de las arcillas • El efecto de las arcillas sobre las propiedades mecánicas de las rocas depende de la distribución de la arcilla, por lo que DT normalmente debe ser corregido antes de estimarse la porosidad desde DTc, para lo que se determina Volumen de Arcilla desde otros registros (ej: GR, SP) • Dtc_corr.arc. = Dtc - Varc x Dtarc • Varc : Volumen de arcilla • Dtarc: “slowness” en la arcilla

20. TRACK 1 • - Barrena • - Caliper • - Rayos Gamma • TRACK 2 • - DTc (Slowness compresional) • - SPHI (Porosidad SonicaOnda) • TRACK PROF. • - ITT (Tiempo integrado) • ITT: Marcas generadas cada 10 ms del tiempo total de viaje. Con ITT en se puede calcular la Velocidad de las Ondas en un intervalo. DTc SPHI ITT