[pt] Em poços de petróleo, uma boa cimentação é fundamental para garantir o suporte estrutural do revestimento e isolar o poço de águas subterrâneas. A alteração das propriedades e o surgimento de defeitos no cimento podem levar a vazamentos e danos ambientais. Durante a desativação e o abandono do poço em operações conhecidas como P&A (Plug & Abandonment), é necessário avaliar a condição do cimento assim como a identificação de possíveis defeitos. Desde 1950, ferramentas de perfilagem acústica capazes de analisar a condição do cimento vem sendo desenvolvidas e aprimoradas. As ferramentas mais famosas foram a Cement Bond logging Tools (CBT), baseada na técnica de operação CBL (Cement Bond Logging) e VDL (Variable Density Logging), e a Cement Evaluation Tools (CET). Contudo, essas ferramentas foram projetadas para operar somente em configurações com um único revestimento e sem a coluna de produção. Remover a coluna de produção é um processo caro, por isso, um desafio na indústria que permanece até os dias atuais é a criação de uma ferramenta capaz de operar em poços sem a necessidade de se remover a coluna de produção visando a redução dos custos do processo, ou em poços que possuem múltiplos revestimentos.
Nos últimos anos muitas patentes e artigos tem sido publicados abordando esse mesmo tema. Este trabalho possui como motivação analisar a eficiência da utilização de ondas ultrassônicas guiadas em poços com multicamadas para detecção de defeitos presentes na camada de cimento. Para isso, primeiramente se realizou uma vasta pesquisa bibliográfica buscando identificar os tipos mais frequentes de defeitos existentes, o princípio de funcionamento das principais ferramentas comerciais existentes e os avanços das pesquisas na fronteira do conhecimento desse assunto. Modelou-se a partir da teoria de ondas e de suas equações analíticas o poço estudado, encontrando as equações de dispersão que regem o problema. Desenvolveu-se um código analítico-numérico capaz de resolver essas equações e de obter as curvas de dispersão. Além disso, analisou-se como os defeitos e suas variações afetam as curvas de dispersão, identificando os comportamentos característicos para cada caso. Posteriormente, a distribuição da energia, obtida a partir do vetor de Poynting no poço, foi usado afim de se investigar os modos que concentram a energia na camada de cimento. Para o caso sem a coluna de produção, concluiu se que os melhores modos de excitação estão em alta frequência, pois a energia se concentra no cimento. Já para o caso com a coluna de produção, encontrou-se que na frequência de 30,13 kHz a uma vagarosidade de 726,5 us/m a energia está praticamente toda concentrada no cimento o que é interessante para se analisar defeitos apenas no cimento e que em 39,17 kHz e 507 us/m a energia está distribuída entre o cimento e a coluna de produção, sendo interessante para analisar defeitos que envolvam ambos. / [en] In oil wells, a good cementation is essential to guarantee the structural support of the casing and isolate the well from groundwater. The variations in the material properties and the presence of defects in the cement can lead to leaks and environmental damage. During the deactivation and abandonment of the well in P&A operations (Plug & Abandonment), it is necessary to evaluate the cement condition as well as investigate possible defects. Since 50 s, cement bond logging tools capable of analyzing the cement condition have been developed and improved. The most famous tools were Cement Bond Logging Tools (CBT), based on CBL (Cement Bond Logging) and VDL (Variable Density Logging) operation technique and the Cement Evaluation Tools (CET). However, these tools were designed to operate only in single-casing set, without the tubing. Remove the tubing is an expensive process, so a challenge in the industry that remains open is the creation of a tool capable of operating in wells with tubing in order to reduce process costs or in wells that have multiple casings. In recent years, many patents and scientific paper have been published on the same topic. This work analyzes the effectiveness of the use of guided ultrasonic waves in multilayer wells to detect defects present in the cement layer. To this end, a vast bibliographic search was first carried out in order to identify the most frequent types of existing defects, the principle of operation of the main commercial tools and the advances in research on this subject. The well studied was modelled from analytical equations of the elastic wave theory, aiming at the dispersion equations that govern the problem. An analytical-numerical code was developed capable of solving these equations and obtaining the dispersion curves. Furthermore, it was analyzed how the defects and their variations affect the dispersion curves, identifying the characteristic behaviours for each case. Subsequently, the energy distribution, obtained by the Poynting vector, in the well was used in order to investigate the modes that concentrate the energy in the cement layer. For the single-casing, it was concluded that the best excitation modes were those with high frequency, because the energy is concentrated in cement. For through-tubing case, it was found that at a frequency of 30.13 kHz and a slowness of 726.5 us/m, the energy is virtually completely concentrated in cement, which is interesting to analyze defects present only in cement layer and that at 39.17 kHz and 507 us/m the energy is distributed between cement and tubing, being interesting to analyze defects that involve both layers.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:49662 |
| Date | 29 September 2020 |
| Creators | TIAGO DE MAGALHAES CORREIA |
| Contributors | ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA, ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
Page generated in 0.0026 seconds