Transcript Ondas Stoneley

REGISTRO SONICO
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
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.

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.
Paralelas al desplazamiento (Ondas compresionales)
Compresional
Desplazam.
Reposo
Formación/Fuente Acus.
Propagación
Perpendiculares al desplazamiento (Ondas cizallamiento / Corte)
Cizallamiento
“shear”
Desplazam.
Reposo
Formación/Fuente Acus.
Propagación
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
Compresional
Shear
Stoneley
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)
t0
E1
E3
RECEPTOR 1
t1
t0
E1
E3
t2
RECEPTOR 2
Dt = (t2-t1) / L

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.
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).
Reg. Sónico de Onda Completa
Golfo de México

TRACK 1
• - Barrena
• - Caliper
•
- Rayos Gamma
“P”

TRACK 2
- Onda Compresionales “P”
- Onda de Cizallamiento
“S”
- Arribos de fluido
- Ondas Stoneley
“S”
Fluido
Stoneley
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




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 TxFluido-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”
Diámetro Grande

Efecto: Dt (viaje Tx-Fluido-Form-Fluido-Rx) > Dtc (viaje Tx-FluidoRx) 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)]
dh)
donde
K = S^2 / (dp -
Solución: Utilizar Sonicos de Espaciamiento Largo (Extra-largo) o
Registrar con la herramienta descentralizada con standoff de 1”.
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.
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.
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
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



DTc

• TRACK 2
- DTc (Slowness
compresional)
- SPHI (Porosidad SonicaOnda)

• TRACK PROF.
- ITT (Tiempo integrado)

SPHI
ITT
• TRACK 1
- Barrena
- Caliper
- Rayos Gamma

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.