BR102021025324A2

BR102021025324A2 - Método para determinar transições de material em um furo de poço, e, aparelho

Info

Publication number: BR102021025324A2
Application number: BR102021025324-0A
Authority: BR
Inventors: Brenno Caetano Troca Cabella; Ruijia Wang; Yao Ge; Xiang Wu
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-01-03
Also published as: NO20211476A1; US20220381935A1; GB2607370A; US11592591B2; GB202117692D0; GB2607370B

Abstract

São revelados métodos e sistemas para determinar uma transição de propriedade de material em um furo de poço. Em algumas modalidades, um método inclui determinar um perfil de transição de material para cada de uma pluralidade de pontos de teste em um caminho de medição linear incluindo, para cada ponto de teste, determinar uma resposta acústica para um primeiro local no caminho de medição linear, e determinar uma resposta acústica para um segundo local no caminho de medição linear. O ponto de teste está entre o primeiro e segundo locais. O método inclui adicionalmente gerar um perfil de transição de material para o ponto de teste com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local.

Description

MÉTODO PARA DETERMINAR TRANSIÇÕES DE MATERIAL EM UM FURO DE POÇO, E, APARELHO

ANTECEDENTES

[001] A revelação se refere em geral a medições acústicas de fundo de poço e a sistemas e método para aplicar processamento de resposta acústica comparativa para determinar propriedades de material incluindo descontinuidades de material como podem ser causadas por canais em camadas de cimento de furo de poço.

[002] Operações de desenvolvimento, completação e terminação de poços incluem frequentemente avaliar aspectos estruturais de furo de poço como a cobertura de cimento anular entre uma parede de poço não revestido e um revestimento de furo de poço metálico. A avaliação da cobertura de cimento em termos de ligação no poço não revestido e o revestimento podem ser úteis na determinação de qualidade de isolamento zonal de poço que é importante para assegurar vedações de pressão de fundo de poço suficientes para evitar vazamento de fluidos de formação a partir do fundo do poço até a superfície ou para formações adjacentes. A avaliação estrutural do furo do poço pode ser executada após cimentação e/ou durante a vida de produção de um poço e/ou antes e em preparação para tamponamento e abandono. Por exemplo, perfilagem de ligação de cimento (CBL) é uma técnica na qual uma ferramenta de medição acústica, como uma ferramenta de medição ultrassônica, é utilizada para coletar dados de medição acústico que podem ser interpretados para determinar ligação particularmente entre o revestimento e cimento. A qualidade de ligação de cimento é frequentemente comprometida pela presença de canais de espaço vazio na camada de cimento. Tais canais podem percolar através de distâncias axiais longas ao longo de uma orientação azimutal de alteração de furo de poço em posições axiais diferentes.

[003] Após cimentação de um poço novo e antes da produção, uma ferramenta de medição acústica pode ser implantada como via wireline em um poço não revestido cimentado e revestido antes. Tais ferramentas de medição acústica e técnicas são relativamente eficazes antes da implantação ou de outro modo na ausência de tubulação adicional como tubulação de produção que diminui transmissão de sinal acústico. Entretanto, a retirada de tubulação de fundo de poço a partir de um poço não revestido, revestido para executar teste acústico é um procedimento caro e de escala grande.

[004] Um furo de poço completado inclui tipicamente dois ou mais tubulares metálicos concentricamente em camadas como o revestimento externo e revestimentos internos adicionais e colunas de produção. As múltiplas camadas concêntricas apresentam complexidade substancial na obtenção de resultados finais suficientemente precisos e acurados a partir do processamento de assinaturas acústicas que incorporam fatores multivariados como espessura anular e uniformidade, variações de material, e variação de fonte de sinal acústico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[005] As modalidades da revelação podem ser entendidas melhor por referência aos desenhos em anexo.

[006] A figura 1A mostra uma vista em seção transversal lateral de um aparelho para avaliação de cimento de tubulação direta (TTCE) de fundo de poço que inclui uma ferramenta de perfilagem acústica configurada de acordo com algumas modalidades;
A figura 1B é um diagrama em seção transversal aérea mostrando a ferramenta de perfilagem acústica mostrada na figura 1A de acordo com algumas modalidades;
A figura 2 é um diagrama de alto nível mostrando um sistema de poço que é configurado para implementar TTCE e outra perfilagem de furo de poço acústico de acordo com algumas modalidades;
A figura 3 e um fluxograma ilustrando operações e funções para coletar medições de caminho linear a serem utilizadas para determinar transições de material de fundo de poço;
A figura 4A mostra uma matriz de dados de exemplo compreendendo valores de resposta acústica de série de tempo medidos ao longo de um caminho de medição linear em um furo de poço;
A figura 4B é um gráfico mostrando dados de medição de série de tempo registrados para caminho de medição linear definido por ângulo azimutal;
A figura 5 é um fluxograma mostrando operações e funções para gerar perfis de transição de material de acordo com algumas modalidades;
A figura 6A ilustra uma matriz de dados de exemplo compreendendo um subconjunto de valores de resposta acústica de série de tempo correspondendo a uma janela de resposta alvo;
A figura 6B é um gráfico mostrando dados de medição de série de tempo registrados para um caminho de medição linear definido por ângulo azimutal e em uma janela de resposta alvo;
A figura 7 é um gráfico mostrando dados de resposta acústica alvo para conjuntos vizinhos bilaterais de pontos de medição sequencialmente adjacentes;
A figura 8A é um gráfico mostrando uma tendência central numérica determinada a partir dos aspectos de assinatura das medições vizinhas sequencialmente adjacentes da esquerda;
A figura 8B é um gráfico mostrando uma tendência central numérica determinada a partir dos aspectos de assinatura das medições vizinhas sequencialmente adjacentes da direita;
A figura 9 é um fluxograma ilustrando operações e funções para utilizar perfis de transição de material para detectar, identificar e de outro modo caracterizar canais de camada de cimento;
A figura 10 é um gráfico mostrando valores de perfil de transição de material traçados através de um percurso de medição linear; e
A figura 11 mostra um sistema de computador configurado para implementar os sistemas e métodos mostrados e descritos com referência às figuras 1-10.

DESCRIÇÃO

[007] A descrição que segue inclui sistemas, métodos, técnicas e fluxos de programa de exemplo que incorporam aspectos da revelação. Entretanto, entende-se que essa revelação pode ser posta em prática sem esses detalhes específicos. Em outras instâncias, instâncias de instrução, protocolos, estruturas e técnicas bem conhecidas não foram mostradas em detalhe para não confundir a descrição.

Visão Geral

[008] As modalidades são dirigidas a TTCE que determina precisa e eficientemente os locais horizontal e vertical de limites de transição de material como limites de cimento de canais em uma camada de cimento. A chamada canalização é uma condição que resulta de fluxo irregular de cimento durante a cimentação fora do revestimento do furo do poço. Um canal é um caminho alongado em uma camada de cimento na qual cimento está ausente.

[009] As modalidades são dirigidas a aumentar a sensibilidade de medição de avaliação de furo de poço de tubulação direta como TTCE e sinais acústicos de energia alta em pontos alvo como em ou perto de um revestimento, uma camada de cimento e/ou uma interface de cimento/revestimento. Em algumas modalidades, um sensor acústico direcional é disposto em um furo de poço. O furo de poço pode compreender múltiplas camadas de material anular distintas incluindo pelo menos duas camadas de tubulação metálica como coluna de tubulação de produção em uma coluna de revestimento. As camadas metálicas podem ser intercaladas entre camadas de fluido anular e uma camada de cimento anular é tipicamente formada fora de uma coluna de revestimento entre o revestimento e estratos de fundo de poço. O sensor acústico é disposto em um conduto mais interno no furo de poço e pode compreender um transmissor acústico unipolar (isto é, unidirecional) e/ou receptor acústico que são configurados para medir sinais de resposta acústica (por exemplo, ecos acústicos) que podem ser adicionalmente processados para determinar transições de material no furo de poço. O sensor acústico pode coletar medições acústicas de modo azimutal adjacentes e/ou axialmente adjacentes ao longo do furo de poço.

[0010] Em algumas modalidades, um método para determinar uma transição de material em um furo de poço pode incluir operações de coleta e processamento de medição de fundo de poço. por exemplo, um método pode incluir determinar um perfil de transição de material para cada de uma pluralidade de locais de teste em um caminho de medição linear. Para um dado local de teste, uma resposta acústica é determinada em um primeiro local no caminho de medição linear. Uma resposta acústica é determinada em um segundo local no caminho de medição linear, em que o local de teste é centrado entre o primeiro e o segundo locais ao longo do caminho de medição linear. Um perfil de transição de material é gerado para o local de teste com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local. Limites de transição de material podem ser determinados com base nos valores absolutos e/ou relativos dos perfis de transição para dois ou mais dos pontos de teste.

Ilustrações de Exemplo

[0011] A figura 1A mostra uma vista em seção transversal lateral de um aparelho para avaliação de cimento de tubulação direta de fundo de poço (TTCE) 100 que inclui uma ferramenta de perfilagem acústica 105 configurada de acordo com algumas modalidades. A figura 1B é um diagrama de seção transversal aérea mostrando o aparelho TTCE 100 incluindo ferramenta de perfilagem acústica 105 de acordo com algumas modalidades. Como mostrado nas figuras 1A e 1B (coletivamente, figura 1), a ferramenta de perfilagem acústica 105 é implantada em um poço que é definido por um furo de poço 114 no qual uma tubulação de produção 110 é instalada nas camadas de revestimento metálico e cimento. A ferramenta de perfilagem acústica 105 é configurada em geral para induzir respostas de eco acústico e processar as respostas para determinar propriedades estruturais e de material de múltiplas camadas de material no furo de poço 114. Por exemplo, as respostas de eco podem compreender ondas acústicas refletidas e/ou refratadas geradas quando sinais acústicos transmitidos a partir da ferramenta de perfilagem acústica 105 refletem e/ou refratam em limites de impedância acústica dentro e entre as camadas de furo de poço.

[0012] O furo de poço 114 é formado no estrato subsuperficial 102, como pode compreender uma formação de hidrocarboneto em parte, por perfuração e é tipicamente cheio de líquido e/ou substâncias de pasta como água, fluidos de reservatório etc. O perímetro externo de furo de poço 114 é vedado a partir do estrato 102 por uma ou mais camadas de barreira. Por exemplo, um revestimento 106 compreende um membro tubular metálico formando um revestimento interno que veda o interior do furo de poço 114. Para posicionar seguramente o revestimento 106 com relação à superfície interna do estrato 102, uma camada de cimento 104 é formada entre o revestimento 106 e a superfície interna de estrato 102 que limita o furo de poço 114. A tubulação de produção 110 é instalada no espaço interior cilíndrico do revestimento 106 para formar um conduto de produção mais interno 117 e um espaço anular 112 que forma tipicamente uma camada de fluido anular entre a superfície externa de tubulação de produção 110 e a superfície interna do revestimento 106.

[0013] A ferramenta de perfilagem acústica 105 inclui um alojamento de ferramenta 121 no qual um sensor acústico 125 e um controlador 120 são dispostos. Como mostrado na figura 1A, o sensor acústico 125 compreende um transmissor acústico 116 e um receptor acústico 118 no alojamento de ferramenta 121. A ferramenta de perfilagem acústica 105 é posicionada no conduto de produção mais interno 117 na tubulação de produção 110 com uma camada de fluido anular adicional 123 formada no espaço anular entre a superfície externa do alojamento de ferramenta 121 e a superfície interna da tubulação de produção 110. a ferramenta de perfilagem acústica 105 e seus componentes constituintes são dispostos de forma móvel em uma coluna de fluido dentro e ao longo do comprimento do conduto de produção 117 através de um meio de transferência 115 como pode ser um wireline ou slickline. Em algumas modalidades, o sensor acústico 125 pode ser configurado com transmissor acústico 116 e receptor acústico 118 sendo componentes individualmente contidos e independentemente móveis. Alternativamente, o sensor acústico 125 pode ser configurado em um alojamento de sensor contíguo como mostrado na figura 1, na qual tanto o transmissor 116 como o receptor 118 estão contidos em um alojamento de ferramenta comum 121.

[0014] A ferramenta de perfilagem acústica 105 compreende componentes de transmissão/fonte acústica e componentes de detecção e processamento acústico no sensor acústico 125. Os componentes transmissor e receptor do sensor acústico 125 são configurados para medir respostas acústicas, como na forma de ecos acústicos, gerados a partir de sinais de fonte acústica transmitidos a partir do transmissor acústico 116 para vários pontos alvo de resposta acústica no furo do poço 114. Na modalidade mostrada na figura 1B, o sensor acústico 125 compreende um transmissor e/ou receptor que são configurados como transdutores piezoelétricos que são eletricamente, opticamente de outro modo acoplados comunicativamente ao controlador 120. A representação aérea na figura 1B do sensor acústico 125 pode representar um transmissor e/ou receptor que podem ser componentes distintos, axialmente deslocados como mostrado na figura 1A.

[0015] Como mostrado na figura 1B, o sensor acústico 125 inclui um transdutor compreendendo uma camada de material piezelétrico 126 e um par de eletrodos 122 acoplados a um lado frontal e um lado posterior da camada de material piezelétrico 126. Uma interface de comunicação elétrica ou óptica 137 provê contato elétrico e conectividade entre o sensor acústico 125 e o controlador 120. O sensor acústico 125 inclui ainda uma camada de material de reforço 124 disposta atrás da camada de material piezelétrico 126. A camada de material de reforço 124 compreende material de atenuação acústica como material de atenuação ultrassônica que é configurado de modo composicional e estrutural para atenuar ondas acústicas emitidas a partir do lado posterior do transdutor primário. O sensor acústico 125 inclui adicionalmente uma camada de cobertura de proteção 129 acoplada ao lado frontal radialmente para fora do transdutor A camada de cobertura 129 forma uma vedação impermeável a fluido que evita que fluidos contatem os componentes internos do sensor acústico 125. Para minimizar a reflexão acústica externa do lado frontal durante transmissão de sinal e reflexão acústica interna durante recepção de ecos acústicos, a camada de cobertura 129 pode compreender um material tendo uma impedância acústica que combina com a impedância acústica do meio acústico externo, como fluidos dentro do conduto de produção 117.

[0016] O controlador 120 pode ser um módulo eletrônico programável que é acoplado de modo comunicativo ao(s) transdutor(es) piezelétrico(s) dos componentes transmissor/receptor no sensor acústico 125. O controlador 120 é configurado, utilizando eletrônica e instruções de código de programa, para fornecer sinais de pulso de excitação aos eletrodos de transdutor durante períodos de transmissão de pulso que podem compreender a fase de excitação de ciclos de medição. O controlador 120 inclui um gerador de sinais 127 e um processador de sinais 128. O gerador de sinais 127 é configurado utilizando qualquer combinação de hardware e/ou construções de código de programa para gerar e enviar sinais de pulso de excitação aos eletrodos 122 através da interface de comunicação 137 que pode incluir um ou mais caminhos de condução elétrica. O processador de sinais 128 é configurado utilizando qualquer combinação de hardware e/ou construções de código de programa para detectar/medir sinais de resposta de eco recebidos a partir dos eletrodos de transdutor receptor via interface de comunicação 137.

[0017] O gerador de sinais 127 gera sinais de pulso compreendendo sinais de corrente alternada e flutuações de tensão correspondentes que são aplicadas aos eletrodos 122, resultando em campos elétricos flutuantes e cargas elétricas flutuantes correspondentes aplicadas através da camada piezoelétrica 126 do transdutor no transmissor acústico 116. Efeito piezelétrico resulta em alterações em tensão mecânica e consequente deformação mecânica da camada piezoelétrica 126. A deformação mecânica corresponde em termos de frequência e amplitude à frequência e amplitude dos sinais de excitação elétrica recebidos, resultando em uma vibração ultrassônica da camada piezoelétrica 126. A vibração ultrassônica da camada piezoelétrica 126 induz mecanicamente ondas de pressão ultrassônica correspondentes dentro e através do furo de poço 114. As ondas de pressão acústica geradas pelo transdutor de transmissor, como pulso sensor 138, se propagam através de um espaço anular do furo de poço, 111, que inclui todas as camadas de material e limites de camada dentro do furo de poço 114. O pulso de sensor 139 induz um sinal de eco acústico correspondente 140 que resulta a partir da reflexão e/ou refração de vários limites acústicos de fundo de poço dentro e nos limites entre as várias camadas de material dentro do furo de poço 114.

[0018] Pulsos de sensor, como pulso de sensor 138, são gerados periodicamente, intermitentemente ou de outro modo como parte de ciclos de medição individuais. Cada ciclo de medição começa com uma fase de excitação durante a qual o gerador de sinais 127 aplica uma excitação elétrica que induz pulsos acústicos correspondentes no(s) transdutor(es) de transmissor ao qual a excitação é aplicada. Cada ciclo de medição inclui ainda uma fase de resposta de eco como pode ser definida e implementada pelos componentes de processador de sinal 128. Durante a fase de resposta de eco de cada ciclo de medição, os componentes do processador de sinal detectam e processam sinais de resposta de eco acústica como sinal 140 que são transduzidos por um transdutor de receptor a partir de ondas acústicas para um sinal de resposta acústica elétrico. As ondas acústicas podem compreender múltiplos tipos de onda como ondas lamb de ordem elevada.

[0019] A análise de TTCE requer informação de resposta acústica que é específica do local (por exemplo, ao longo do limite cilíndrico entre a camada de cimento 104 e revestimento 106) bem como propriedades específicas (por exemplo, densidade, características estruturais). As múltiplas camadas de material diferente que podem apresentar barreiras acústicas (refletores e dissipadores) e condições ambientais ambiente variáveis podem apresentar interferência para ou de outro modo reduzir a precisão das medições acústicas e particularmente medições acústicas para as quais os locais de resposta alvo estão fora de um ou mais dos tubulares de furo de poço como tubulação de produção 110 e revestimento 106. Os componentes de medição acústica do aparelho de TTCE 100 são configurados para implementar medições acústicas eficientes e precisas de propriedades de material de furo de poço com confiança reduzida na remoção de barreiras acústicas internas como tubulação de produção e revestimento. O aparelho de TTCE 100 é configurado para coletar e processar informação de resposta acústica em um modo que remove interferência como informação de resposta acústica estranha e variações de sensor para permitir representação mais precisa da informação de resposta acústica alvo como informação de transição de propriedade de material.

[0020] O aparelho de TTCE 100 é configurado para coletar e processar comparativamente respostas acústicas simetricamente posicionadas para isolar mais precisamente informação de resposta acústica pretendida como informação de resposta acústica indicando uma transição de material como nos limites de um canal de camada de cimento. Para essa finalidade, o transmissor acústico 116 compreende um transmissor direcional em modo azimutal como um transmissor unipolo que emite pulsos acústicos substancialmente unidirecionais. Adicional ou alternativamente, o receptor acústico 118 compreende um receptor direcional em modo azimutal como um receptor unipolo que recebe energia de sinal acústico unidirecionalmente. Em tais modalidades, o transmissor acústico 116 e o receptor acústico 118 podem ser coalinhados em modo azimutal para permitir informação de resposta acústica direcional máxima (por exemplo, unidirecional) que elimina ou substancialmente reduz variabilidade de medição entre medições separadas em modo azimutal ou separadas axialmente.

[0021] Para um dado ciclo de medição, pontos para medições acústicas pelo par de transmissor/receptor acústico direcional podem ser incluídos em um caminho de medição linear. O caminho de medição linear pode corresponder a uma ou mais linhas de limite circunferenciais em várias distâncias radiais a partir do centro do furo de poço 114. Os pontos de medição individuais são localizados ao longo de tal caminho de medição circunferencial e medições podem ser executadas e/ou entre tais pontos por girar o sensor acústico 125 de modo azimutal. Na modalidade ilustrada, os pontos de medição podem ser incluídos em um caminho de medição linear ao longo da interface de contato cilíndrico na superfície metálica externa do revestimento 106.

[0022] Por exemplo, a figura 1 ilustra múltiplos pontos de medição (mostrados como pontos) que são distribuídos em modo azimutal entre 315° e 0°. Os pontos de medição podem ser incluídos em um caminho de medição circular/circunferencial ou em um caminho de medição espiral que inclui deslocamento axial gradual. Em modalidades alternativas, pontos de medição podem ser distribuídos axialmente ao longo de um segmento do comprimento da tubulação de produção 115. Além do limite de superfície externa do revestimento 106, pontos de medição podem ser incluídos também entre as superfícies interna e externa da camada de cimento 104 e ou dentro de outras camadas de material ou limites de material no furo de poço 114 como com o canal 113. Todos ou a maioria dos pontos de medição estão situados fora da tubulação de produção 110 e alguns dos mais importantes, como pontos de medição de ligação de cimento com revestimento, estão situados fora tanto da tubulação de produção 110 como do revestimento 106.

[0023] Como mostrado nas figuras 1A e 1B, a maior parte da superfície externa do revestimento 106 é ligada com o cimento na camada de cimento 104 exceto pela área de superfície externa sobre a qual um canal de camada de cimento 113 é formado. O canal 113 pode compreender essencialmente um espaço vazio na camada de cimento 104 que sob condições de fundo de poço pode ser tipicamente cheio com fluidos de fundo de poço como água, fluido de perfuração, fluido de reservatório etc. Como mostrado e descrito em detalhe adicional com referência às figuras 2-10, o aparelho de TTCE 100 pode ser configurado para coletar e processar medições acústicas para identificar e caracterizar canais como canal 113. Em particular, medições acústicas coletadas utilizando um sensor acústico direcional podem ser processadas para determinar transições de material com base em diferenciais de assinatura acústica entre interfaces de material diferentes. O aparelho de TTCE 100 pode ser configurado para coletar medições acústicas ao longo de um caminho de medição que pode coincidir com pontos nos quais a camada de cimento 104 está ligada ou de outro modo em contato com a superfície externa do revestimento 106 e pontos nos quais o espaço vazio de cimento formado pelo canal 113 faz contato com a superfície externa do revestimento 106. Por exemplo, os pontos de medição mostrados na figura 1 incluem pontos nos quais a camada de cimento 104 faz contato com a superfície externa do revestimento 106 e pontos nos quais o espaço vazio cheio de fluido do canal 113 faz contato com a superfície externa do revestimento 106.

[0024] A figura 2 é um diagrama de alto nível mostrando um sistema de poço 200 que é configurado para implementar TTCE e outra perfilagem de furo de poço acústica de acordo com algumas modalidades. O sistema de poço 200 é particularmente configurado para tratar de problemas apresentados pelo TTCE, que abrange a medição de respostas acústicas, como ecos acústicos, gerados por sinais de fonte acústica que se originam dentro de uma tubulação mais interna em um furo de poço. O sistema de poço 200 inclui subsistemas, dispositivos e componentes configurados para implementar procedimentos de teste de medição acústica em um volume de furo de poço substancialmente cilíndrico 207 que na modalidade mostrada é limitado e vedado por um revestimento 205. uma camada de cimento 209 entre o revestimento 205 e uma parede de poço não revestido interna 208 provê uma vedação de proteção que mantém a estabilidade posicional e estrutural do revestimento 205. O sistema de poço 200 inclui uma cabeça de poço 202 configurada para implantar equipamento de perfuração e produção e/ou injeção como colunas de perfuração, colunas de produção etc. Como mostrado, uma tubulação interior 214 é implanta no volume de furo de poço 207 e pode compreender tubulação de produção, tubulação de perfuração como tubos de perfuração, tubulação de injeção ou outro tipo de tubulação.

[0025] A cabeça de poço 202 inclui componentes para configurar e controlar a implantação em termos de inserção e retirada de uma coluna de teste no volume de furo de poço 207. A coluna de teste pode ser configurada como uma coluna de teste de wireline implantada na tubulação interior 214 e tendo um cabo de wireline 204 para mover e fornecer comunicação e conectividade de fonte de energia para ferramentas de teste de fundo de poço. Na modalidade mostrada, o cabo de wireline 204 é configurado como o meio de transferência para uma ferramenta de perfilagem 216 que inclui um transmissor acústico 220 e um receptor acústico 222 dispostos em um alojamento de ferramenta 219. Acoplamentos de fonte de energia e comunicação são fornecidos para o transmissor acústico 220 e receptor acústico 222 através de cabo wireline 204 tendo um ou mais terminais de energia e comunicação na cabeça de poço 202.

[0026] O transmissor acústico 220 e receptor acústico 222 compreendem componentes configurados para implementar teste de medição acústica incluindo teste de TTCE. O transmissor acústico 220 pode ser configurado como um transdutor acústico como mostrado na figura 1B que transmite pulsos acústicos em um modo direcional. O receptor acústico 222 pode compreender um hidrofone direcional configurado para detectar ecos acústicos resultando dos sinais acústicos transmitidos pelo transmissor acústico 220. A ferramenta de perfilagem 216 inclui adicionalmente um controlador 218 compreendendo componentes incluindo um gerador de sinais 224 e um processador de resposta 226 para controlar operações de medição acústica. O gerador de sinais 224 é configurado para gerar sinais elétricos que são convertidos pelo transmissor acústico 220 em ondas acústicas emitidas no furo de poço 207. O processador de resposta 226 é configurado para medir respostas acústicas por processar a informação de onda acústica convertida a partir do receptor acústico 222.

[0027] A ferramenta de perfilagem 216 é acoplada via um link de telemetria no cabo wireline 204 a um sistema de processamento de dados (DPS) 240. O DPS 240 inclui uma interface de comunicação 238 configurada para transmitir e receber sinais para e a partir da ferramenta de perfilagem 216 bem como outros dispositivos no sistema de poço 200. A interface de comunicação 238 utiliza um canal de comunicação com cabo wireline 204 bem como outros links de telemetria como links eletromagnéticos sem fio, links acústicos etc. O DPS 240 pode ser implementado em qualquer um ou mais de uma variedade de ambientes de processamento de computador ligado em rede ou independente. Como mostrado, DPS 240 pode operar acima de uma superfície de terreno 203 em ou próximo à cabeça de poço 202, por exemplo.

[0028] O DPS 240 inclui componentes de processamento, memória e armazenamento configurados para receber e processar informação de medição acústica para determinar propriedades e condições estruturais e material dentro e/ou externos ao volume cilíndrico definido pela parede de poço não revestido 208. O DPS 240 é configurado para receber dados de resposta acústica a partir da ferramenta de perfilagem 216 bem como a partir de outras fontes como instalações de teste de superfície. Os dados acústicos recebidos a partir da ferramenta de perfilagem 216 incluem sinais de resposta de eco detectados pelo receptor acústico 222. O DPS 240 compreende, em parte, um processador de computador 242 e um dispositivo de memória 244 configurados para executar instruções de programa para controlar ciclos de medição e processar os sinais de resposta de eco resultantes para determinar propriedades de material de furo de poço como transições de material que ocorrem nos limites entre materiais diferentes. Tais propriedades e atributos estruturais podem incluir, porém não são limitados a integridade estrutural de cimento e o estado de adesão da ligação entre a camada de cimento 209 e o revestimento 205. Por exemplo, a condição de cimento pode ser caracterizada em termos de uma falta de ligação de cimento em um ou mais pontos sobre a superfície externa do revestimento 205. Tal falta de cimento e/ou ligação de cimento indica um espaço vazio na camada de cimento 209 mencionado como um canal.

[0029] DPS 240 inclui componentes de programa incluindo um processador de TTCE 248 e um controlador de perfilagem 250. O processador de TTCE 248 inclui componentes de programa e dados configurados para processar dados de resposta acústica recebidos a partir da ferramenta de perfilagem 216. O controlador de perfilagem 250 inclui componentes de programa e dados configurados para coordenar e de outro modo controlar posicionamento e reposicionamento da ferramenta de perfilagem 216 dentro e ao longo do comprimento da tubulação interior 214, bem como os procedimentos de medição acústica em cada posição. Carregado e executando na memória 244, o processador de TTCE 248 é configurado para receber e processar dados de resposta acústica como dados de perfilagem 230.

[0030] Os componentes no DPS 240 e coluna de teste interoperam para implementar coleta e processamento de medição acústica em um modo que permite precisão ótima da avaliação de material de tubulação direta. Um próximo ciclo de medição acústica pode começar com o posicionamento da ferramenta de perfilagem 216 em um próximo local axial ao longo do comprimento da tubulação interior 214. No próximo local axial, a ferramenta de perfilagem 216 pode ser posicionada de modo rotacional em um ângulo azimutal especificado, inicial. Na modalidade ilustrada, a ferramenta de perfilagem 216 pode ser girada via acionamento controlador de um motor DC 229. Por exemplo, um controlador de rotação 227 pode ser incorporado no controlador 218 e ser configurado para posicionar em modo azimutal a ferramenta de perfilagem 216, e mais especificamente os componentes de sensor acústico transmissor/receptor na ferramenta de perfilagem 216, em um ângulo azimute de medição inicial especificado com base em instruções a partir do controlador de perfilagem 250.

[0031] O ciclo de medição pode continuar com a ferramenta de perfilagem 216 medindo uma resposta acústica no ângulo azimutal inicial. Para perfilagem de TTCE, a resposta acústica geral inclui uma janela de resposta de eco na qual cada material de perfil de característica de sinal e características estruturais da ligação de cimento com revestimento no ângulo azimute. Após a medição azimute inicial, a ferramenta de perfilagem 216 é reposicionada para medir uma resposta acústica em um local de ponto próximo ao longo de um caminho de medição linear que pode ser determinado programaticamente. O caminho de medição linear pode ser circunferencial de modo que a ferramenta de perfilagem 216 seja girada por ângulos azimutais incrementais ao longo de um caminho de medição de 360° total. Alternativamente ou adicionalmente, o caminho de medição linear pode ser um caminho substancialmente em linha reta de modo que a ferramenta de perfilagem 216 seja linearmente girada ao longo de um comprimento axial predeterminado da tubulação interior 214. Em algumas modalidades, o caminho de medição linear pode ser um caminho total ou parcialmente espiral combinando deslocamentos azimutal e axial entre cada local/ponto de medição sequencial. Independente do contorno do caminho de medição linear, as medições em cada ponto podem ser quase instantâneas devido à proximidade dos pontos alvo de camada de cimento de modo que a rotação da ferramenta acústica 216 entre medições possa ser intermitente ou contínua.

[0032] As respostas acústicas azimutais são coletadas durante um período no qual os dados em cada dos ângulos azimutais e/ou locais axiais são registrados em associação com o local e em um ponto de tempo em uma série de tempo de medição geral. O processador de resposta 226 pode ser configurado para coletar a informação específica de tempo e específica de posição em uma matriz de série de tempo a ser enviada para e processada por DPS 240. Em algumas modalidades, a matriz inclui M colunas e N+1 linhas em que M é o número de posições de medição separadas por exemplo, por um incremento azimutal θ = 360°/M, e N+1 é o número de incrementos de tempo Δt através de um período de medição total T de modo que N+1 = T/ Δt. Por exemplo, dados de resposta acústica 230 podem compreender uma matriz de dados de série de tempo como gerada pela ferramenta de perfilagem 216. A matriz pode incluir M = (360/dθ) posições de medição em ângulos azimutais de 0°, dθ, 2dθ... 360°-d(), na qual uma série de N+1 medições de série de tempo são executadas.

[0033] Os dados de resposta acústica medidos como no formato de matriz de série de tempo são recebidos e processados pelo processador TTCE 248. O processador de TTCE 248 é configurado utilizando instruções de programa e dados para processar os dados de resposta acústica para determinar dados de sinal diferencial que eliminam componentes de sinal acústico potencialmente interferentes e desnecessários que correspondem a camadas de material não direcionado e estruturas no furo de poço. Na modalidade mostrada, o processador de TTCE 248 inclui um gerador de perfil 252 e um detector de limite 254.

[0034] O gerador de perfil 252 é configurado utilizando qualquer combinação de instruções de programa e dados, para determinar perfis de transição de material com base por processar comparativamente as medições de série de tempo ao longo de caminhos de medição linear. Um perfil de transição de material pode ser um ou mais valores associados a um ou mais pontos para os quais uma característica de transição de material é determinada. Os pontos para os quais os perfis de transição de material são determinados podem ser mencionados como pontos de teste e estão situados em um caminho de medição linear. Tais pontos de teste podem ou não corresponder com um ou mais dos pontos de medição em um caminho de medição linear. O detector de limite 254 é configurado, utilizando qualquer combinação de instruções de programa e dados, para identificar ou de outro modo determinar a posição espacial de limites de transição de material como os limites de um canal de cimentação na camada de cimento 209.

[0035] Um dado ciclo de medição para o sistema de poço 100 pode começar com um sensor acústico direcional compreendendo transmissor acústico 220 e receptor acústico 222 adquirindo sinais de medição acústicos ao longo de um caminho de medição linear. Por exemplo, o caminho de medição linear pode ser um caminho circunferencial ao longo ou próximo à superfície externa do revestimento 205. Durante o ciclo de medição, o transmissor acústico 220 e o receptor acústico 222 são simultaneamente girados em modo azimutal para executar as medições acústicas em cada incremento dθ, até que o caminho de medição de 360° total seja concluído. Para cada ponto de medição em um ângulo dado ndθ, amplitudes dos sinais recebidos são registradas, a cada dt, iniciando em t = 0, sobre um período total de T gerando uma série de tempo tendo N+1 = T/Δt elementos. Um total M = 360°/d0 medições de série de tempo é adquirido ao longo do caminho de medição. Os dados de medição podem ser configurados e processador pelo gerador de perfil 252 como uma matriz de dados tendo M colunas e N=1 linhas.

[0036] O gerador de perfil 252 processa adicionalmente a matriz de dados de medição por isolar uma janela de resposta acústica alvo. Por exemplo, o gerador de perfil 252 pode ser programado para definir uma janela de resposta acústica alvo T’ = [ζ0 - ζ1] que é um subconjunto do período de medição T. A janela de resposta acústica alvo é isolada por isolar os dados de medição de série de tempo para cada dos M pontos de medição em T’ para gerar uma submatriz A’. O gerador de perfil 252 processa os dados de série de tempo M na janela de resposta acústica alvo para extrair um ou mais aspectos que podem ser comparativamente processados para identificar ou de outro modo determinar características de transições de material. O aspecto extraído pode ser um aspecto de domínio de tempo ou domínio de frequência, por exemplo, o aspecto extraído pode ser os dados de medição de amplitude brutos para cada da série de tempo M. Alternativamente, o aspecto extraído pode compreender um parâmetro de Transformada Fourier rápida, uma característica de função de autocorrelação, um valor de entropia de amostra, um expoente Lyapunov etc.

[0037] O gerador de perfil 252 é configurado para definir um número de pontos de teste no caminho de medição linear para o qual uma caracterização de transição de material deve ser computada. Por exemplo, os pontos de teste podem ser definidos como correspondendo aos pontos de medição M, a um subconjunto dos pontos de medição e/ou aos pontos entre pontos de medição. O gerador de perfil 252 é adicionalmente programado para classificar alguns ou todos da série de tempo em A’ para os pontos de medição M em termos de proximidade (por exemplo, adjacência) a um ou mais dos pontos de teste no caminho de medição linear. Em algumas modalidades, os pontos de medição mais estreitamente adjacentes em cada lado oposto de um ponto de teste são classificados como vizinhos adjacentes do ponto de teste. Em algumas modalidades, vizinhos adjacentes podem ser classificados/definidos como um conjunto de dois ou mais pontos de medição sequencialmente adjacentes em um lado de um ponto de teste e um conjunto geometricamente simétrico de dois mais pontos de medição sequencialmente adjacentes no outro lado do ponto de teste. Por exemplo, e com referência à figura 1B em combinação com a figura 2, o caminho de medição circunferencial mostrado ao longo da superfície do revestimento 106 entre 0° e 315° inclui um ponto de teste 152, que ele próprio pode ser também um ponto de medição. Correspondendo ao ponto de teste 152, o gerador de perfil 252 pode classificar um primeiro conjunto de pontos de medição sequencialmente adjacentes 154 e um segundo conjunto de pontos de medição sequencialmente adjacentes 156.

[0038] O gerador de perfil 252 determina um perfil de transição de material para cada ponto de teste por processar comparativamente os aspectos extraídos dos pontos de medição vizinhos, adjacentes. Para modalidades classificando um vizinho mais próximo único em cada dos dois lados de um ponto de teste, o gerador de perfil 252 determina o perfil de transição de material como uma diferença entre o aspecto extraído (por exemplo, valor de amplitude bruta) das medições de série de tempo para os vizinhos mais próximos. Para modalidades classificando um conjunto de dois ou mais vizinhos sequencialmente adjacentes em cada dos dois lados de um ponto de teste, o gerador de perfil 252 calcula um valor médio para os aspectos extraídos para cada dos dois conjuntos de vizinhos adjacentes. O gerador de perfil 252 determina o perfil de transição de material para o ponto de teste por comparar os valores médios para computar um diferencial de resposta entre os conjuntos sequencialmente adjacentes. Em algumas modalidades, o diferencial de resposta pode ser computador como uma diferença de erro entre uma norma do valor médio de um conjunto de medições sequencialmente adjacentes e uma norma da média do outro conjunto vizinho.

[0039] Os dados de perfil de transição de material gerados pelo gerador de perfil 252 são processados pelo detector de limite 254 para identificar afirmativamente e caracterizar a posição de limites de material como limites de borda de canais de cimentação. Em algumas modalidades, o detector de limite 254 é configurado para processar comparativamente os valores de perfil de transição de material para cada dos pontos de teste com relação a um valor de limiar e/ou com relação a valores de perfil de transição de material de outros pontos de teste. Por exemplo, o detector de limite 254 pode ser configurado para processar as diferenças de erro para determinar, para cada ponto de teste, se uma exigência de limiar é atendida (por exemplo, diferença de erro excede um valor de limiar). A comparação de limiar pode ser utilizada para determinar se pontos de teste estão em ou compreendidos em uma faixa de um limite de borda de transição de material. O detector de limite 254 pode comparar adicionalmente os valores de diferença de erro de alguns ou todos os pontos de teste para determinar um ou dois valores máximos que correspondem mais precisamente à posição de limites de transição de material.

[0040] As figuras 3-10 mostram operações de exemplo que podem ser executadas como pelos componentes mostrados nas figuras 1A, 1B e 2 durante detecção e caracterização de transição de material. A figura 3 é um fluxograma ilustrando operações e funções para coletar medições de caminho linear a serem utilizadas para determinar transições de material de fundo de poço. O processo começa como mostrado no bloco 302 com uma coluna de teste e/ou controlador de perfilagem posicionando uma ferramenta de perfilagem acústica direcional em um local axial seguinte em um furo de poço. Por exemplo, a ferramenta de perfilagem acústica pode compreender um transmissor unipolo (isto é, unidirecional) e receptor unipolo e o controlador de coluna de teste pode girar linearmente a ferramenta de perfilagem em um conduto de furo de poço mais interno que é concentricamente centrado nas múltiplas camadas de material incluem tubulação metálica (por exemplo, tubulação de produção e revestimento externo), camadas de fluido e uma camada de cimento.

[0041] No bloco 304, um controlador de ferramenta de perfilagem como pode incluir um motor DC posiciona/orienta os componentes de sensor de transmissor/receptor da ferramenta de perfilagem para uma posição angular de medição específica. Após posicionamento azimutal e axial inicial, o sistema de perfilagem executa uma sequência de medição acústica no bloco 306. O ciclo de medição acústica inicia no bloco 308 com o transmissor direcional transmitindo um pulso acústico a partir do local de sensor azimutal e axial atual. No bloco 310, o receptor acústico na ferramenta de perfilagem que também é alinhada no ângulo azimutal especificado recebe uma resposta de eco acústica que pode ser adicionalmente processada como por um processador de TTCE para isolar uma resposta acústica de cimento para revestimento a partir de dentro da resposta geral. A medição é registrada como uma série de tempo tendo N+1 amostras de registro de medição. A medição de série de tempo é registrada como uma entrada em uma matriz de dados como matriz 400 mostrada na figura 4A. A matriz 400 compreende valores de resposta acústica de série de tempo medidos ao longo de um caminho de medição linear especificado que no exemplo mostrado é um caminho azimutal/circunferencial cobrindo 360°. No exemplo mostrado, o caminho de medição inclui M = 360°/θ pontos de medição e (N+1) amostras de medição registradas durante um período de medição T em cada ponto onde N = T/dt.

[0042] A sequência de medição acústica continua como mostrado no bloco 312 com uma determinação de se o ciclo de medição total (isto é, medições em todos os locais de ponto M ao longo de um caminho de medição linear) foi concluído. Em caso negativo, o controle passa para o bloco 314 com o controlador de perfilagem reposicionando os componentes de sensor acústico para o ponto de medição seguinte. Por exemplo, se o caminho de medição linear for circunferencial, o controlador de perfilagem gira a ferramenta de perfilagem acústica por um ângulo de incremento azimutal especificado θ = 360°/M, onde M representa o número de locais azimutais nos quais a ferramenta de perfilagem acústica mede respostas acústicas. Mais especificamente, a rotação de ferramenta acústica inclui girar a face de transmissão direcional do transmissor acústico e a face de recepção direcional do receptor acústico para a próxima posição de ângulo azimutal. Incrementos de rotação de azimute típicos podem ser 2° ou 5°, por exemplo. Se o caminho de medição linear for linear, o controlador de perfilagem gira linearmente o sensor acústico para o ponto de medição axialmente adjacente seguinte. Se o caminho de medição linear for helicoidal, o controlador de perfilagem reposiciona os componentes de sensor acústico para a posição axial e azimutal adjacente seguinte no aminho. As medições em cada ponto de medição podem ser quase instantâneas devido à proximidade dos pontos alvo especificados com o transmissor e receptor acústico de modo que a rotação da ferramenta acústica entre medições possa ser intermitente ou contínua.

[0043] O controle retorna para o bloco 308 e uma sequência de medição seguinte começa após o reposicionamento. Em resposta a todas as medições M concluídas como determinado no bloco 312, o controle passa para o bloco 316 com o sistema de perfilagem acústica determinando se deve continuar a perfilagem. em caso positivo, o controle passa de volta para o bloco 302 e em caso negativo, o processo termina. Os resultados de medição de resposta acústica podem ser mapeados como dados de série de tempo como mostrado na figura 4B. Especificamente, a figura 4B ilustra dados de medição acústica 450 que são mapeados como intensidade de sinal (amplitude) como o nível de sombreamento como uma série de tempo e matriz de ângulo azimutal compatível com as medições azimutais mostradas na figura 4A.

[0044] Os dados de medição acústica mapeados como uma série de tempo pelo ângulo/posição de ponto de medição são adicionalmente processados para fornecer uma referência baseada em local permitindo correlação eficiente e precisa de resultados de medição para propriedades de material de furo de poço em locais alvo especificados como os limites de canais de cimentação. A figura 5 é um fluxograma mostrando operações e funções para gerar perfis de transição de material com base nos dados de resposta acústica coletados. O processo começa como mostrado no bloco 502 com um processador de TTCE recuperando ou de outro modo acessando dados de medição acústica como matriz 400 na figura 4A. Os dados de medição compreendem medição acústica de série de tempo executada para múltiplos pontos de medição em um caminho de medição linear que inclui pontos de teste que podem ou não coincidir com os pontos de medição.

[0045] No bloco 504, um gerador de perfil isola seletivamente ou de outro modo define um subconjunto dos dados de série de tempo correspondendo a uma janela de resposta alvo especificada. Tal gerador de perfil de transição pode ser incorporado em ou estática ou dinamicamente ligado a um processador de TTCE como mostrado na figura 2. A janela de resposta acústica alvo é isolada por isolar os dados de medição de série de tempo para cada dos pontos de medição M em T’ para gerar uma submatriz como uma submatriz 600 mostrada na figura 6A. A submatriz 00 pode ser gerada por extrair um subconjunto dos dados de série de tempo na matriz 400 na figura 4A. Na modalidade mostrada, o gerador de perfil extrai ou de outro modo isola os dados de série de tempo para definir uma janela de resposta acústica alvo T’ = [ζ0 - ζ1] que é um subconjunto do período de medição T para cada dos pontos de medição. Os resultados da janela de resposta alvo podem ser mapeados como dados de série de tempo como mostrado na figura 4B. Especificamente, a figura 4B ilustra dados de medição acústica 650 que são mapeados como intensidade de sinal (amplitude) como o nível de shading over como uma série de tempo e matriz de ângulo azimutal compatível com as medições azimutais mostradas na figura 6A.

[0046] No bloco 506, o gerador de perfil começa uma sequência de processamento para computar perfis de transição de material para um seguinte dos pontos de teste m entre os pontos de medição M. No bloco 508, o gerador de perfil determina, a partir da submatriz, dados de resposta acústica alvo correspondendo a conjuntos vizinhos bilaterais de pontos de medição sequencialmente adjacentes para o ponto de teste seguinte. A composição de conjuntos vizinhos de pontos de medição sequencialmente adjacentes pode ou não ser pré-configurada no gerador de perfil. Os conjuntos vizinhos podem compreender, cada, um único ponto de medição em cada lado de e relativamente adjacentes a (por exemplo, em 5° de) ponto de teste. Em algumas modalidades, os conjuntos vizinhos podem compreender, cada, dois ou mais pontos sequencialmente adjacentes com o ponto de teste substancialmente centrado entre os conjuntos vizinhos. Por exemplo, a figura 7 é um gráfico mostrando dados de resposta acústica alvo 700 para conjuntos vizinhos bilaterais de pontos de medição sequencialmente adjacentes. Como mostrado, o ponto de teste coincide com uma medição de série de tempo mostrada como uma linha cheia. Um conjunto de medições vizinhas é coletado em incrementos de 5° para formar um conjunto de pontos sequencialmente adjacentes cobrindo de 20° a 30°, com o conjunto deslocado em 5° a partir do ponto de teste em 15°. O outro conjunto de medições vizinhas é coletado em incrementos de 5° para formar um conjunto de pontos sequencialmente adjacentes cobrindo de 10° a 0°, com o conjunto deslocado em 5° a partir do ponto de teste.

[0047] Tendo selecionado os dados de janela de resposta acústica alvo para os conjuntos vizinhos, o gerador de perfil extrai um aspecto de assinatura dos dados de resposta acústica alvo para cada dos conjuntos (bloco 510). Por exemplo, o aspecto de assinatura pode compreender os dados de medição brutos para os pontos de medição nos conjuntos vizinhos como registrado na figura 6A e mapeados na figura 6B. Em algumas modalidades, o aspecto de assinatura da série de tempo para cada dos pontos de medição de conjuntos vizinhos pode ser gerado a partir dos dados de medição brutos por executar um algoritmo de processamento de série de tempo que pode gerar resultados de domínio de tempo e/ou domínio de frequência. Por exemplo, o aspecto de assinatura pode ser computado por processar os dados de medição brutos utilizando uma Transformada Fourier rápida, uma função de autocorrelação, um algoritmo de entropia de amostra, um algoritmo de exponente Lyapunov etc.

[0048] No bloco 512, o gerador de perfil calcula ou de outro modo determina uma tendência central numérica para cada dos conjuntos vizinhos com base nos aspectos de assinatura. Por exemplo, o gerador de perfil pode calcular um valor médio como um valor médio, um valor mediano ou um valor de modo dos aspectos de assinatura de cada dos conjuntos vizinhos. Por exemplo, a figura 8A é um gráfico mostrando uma tendência central numérica calculada como uma média dos aspectos de assinatura de um conjunto vizinho sequencialmente adjacente da esquerda e a figura 8B é um gráfico mostrando uma tendência central numérica calculada como uma média dos aspectos de assinatura de um conjunto vizinho sequencialmente adjacente da direita.

[0049] No bloco 514, o gerador de perfil compara as tendências centrais numéricas de cada dos conjuntos vizinhos para gerar um ou mais valores diferenciais de resposta. Em algumas modalidades, o gerador de perfil pode comparar as tendências centrais numéricas por computar uma norma de cada das tendências centrais numéricas e gerar o valor diferencial de resposta como uma diferença entre as normas computadas. No bloco 516, o gerador de perfil gera um perfil de transferência de material com base, pelo menos em parte, nos resultados da comparação das tendências centrais numéricas no bloco 514. Por exemplo, o gerador de perfil pode determinar o valor de perfil de transferência de material como uma diferença entre as tendências centrais numéricas. Se, como determinado no bloco 518, pontos de teste adicionais permanecerem para os quais os perfis de transição de material permanecem para ser gerados, o controle passa de volta para o bloco 506 para determinar o valor de perfil para o ponto de teste seguinte no caminho de medição linear.

[0050] A figura 9 é um fluxograma ilustrando operações e funções para utilizar perfis de transição de material para detectar, identificar e de outro modo caracterizar canais de camada de cimento. O processo começa como mostrado no bloco 902 com um componente detector de limite acessando os dados de perfil de transição de material para cada dos pontos de teste em um caminho de medição linear dado. Tal detector de limite pode ser incorporado em ou estática ou dinamicamente ligado a um processador de TTCE como mostrado na figura 2. No bloco 904, o detector de limite pode gerar opcionalmente um perfil de transição de material através do caminho por traçar ou de outro modo mapear cada dos valores de perfil de transição com um valor de deslocamento e/ou posicional angular dado indicando a localização no caminho de medição linear. Por exemplo, a figura 10 é um gráfico mostrando valores de perfil de transição de material 1000 traçados através de um caminho de medição azimutal/angular que corresponde a um caminho de medição circunferencial linear dentro do qual os pontos de medição alvo estão situados.

[0051] No bloco 906, o detector de limite pode implementar um algoritmo de limiar em que, por exemplo, o detector de limite compara os valores de perfil de transição com um valor de limiar. Para modalidades nas quais os valores de perfil de transição compreendem valores de diferencial de resposta gerados como diferenças entre tendências centrais numéricas definidas vizinhas, o detector de limite pode comparar os valores de diferencial de resposta com um valor de limiar para determinar que, se algum, dos pontos de teste pode estar em ou perto como um limite de transição de material como um limite de borda de canal (bloco 908). Também no bloco 908, e como alternativa, ou critério adicional e substituto para detecção de limite, o detector de limite processa comparativamente o conjunto de todos os valores de perfil de transição através do caminho de medição linear ou o subconjunto de valores de perfil de transição que atenda à exigência de limiar. Por exemplo, o detector de limite pode identificar um ou mais pontos de teste correspondendo ao valor de perfil de transição maior com o conjunto como um limite de borda de material. Se mais de um limite de borda de material for detectado no bloco 908, o detector de limite pode identificar um canal como um canal em uma camada de cimento baseada, pelo menos em parte, em simetria bilateral do perfil de transição de material como mapeado no bloco 904 entre os limites detectados. por exemplo, o perfil de transição de material de caminho cruzado 1000 mostrado na figura 10 mostra uma simetria bilateral dos diferenciais de resposta de ponto de teste entre um primeiro limite de transição de material detectado 1002 e um segundo limite de transição de material detectado 1004.

Computador de Exemplo

[0052] A figura 11 mostra um sistema de computador de exemplo, de acordo com algumas modalidades. O computador inclui um processador 1101. O computador inclui memória 1107, um barramento 1103 e uma interface de rede 1105 (por exemplo, uma interface sem fio, interface para uma conexão cabeada etc. ). O computador também inclui um processador de resposta acústica 1111. O processador de resposta acústica 1111 pode ser configurado para executar o processamento de sinais diferentes como descrito acima. Qualquer uma das funcionalidades anteriormente descritas, pode ser parcial (ou totalmente) implementada em hardware e/ou no processador 1101. Por exemplo, a funcionalidade pode ser implementada com um circuito integrado de aplicação específica, em lógica implementada no processador 1101, em um coprocessador em um dispositivo periférico ou cartão etc. Adicionalmente, realizações podem incluir menos ou adicionais componentes não ilustrados na figura 11. O processador 1101 e a interface de rede 1105 são acoplados ao barramento 1103. Embora ilustrado como sendo acoplado ao barramento 1103, a memória 1107 pode ser acoplada ao processador 1101.

[0053] Os fluxogramas são fornecidos para auxiliar a compreensão das ilustrações e não devem ser utilizados para limitar o escopo das reivindicações. Os fluxogramas mostram operações de exemplo que podem variar no escopo das reivindicações. operações adicionais podem ser realizadas; menos operações podem ser realizadas; as operações podem ser realizadas em paralelo; e as operações podem ser realizadas em uma ordem diferente. Será entendido que cada bloco das ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de bloco e combinações de blocos nas ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, pode ser implementado pelo código de programa. O código de programa pode ser fornecido a um processador de um computador de propósito geral, computador de propósito especial, ou outro aparelho de máquina programável. Será entendido que cada bloco das ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de bloco e combinações de blocos nas ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, pode ser implementado pelo código de programa. O código de programa pode ser fornecido a um processador de um computador de propósito geral, computador de propósito especial, ou outro aparelho de máquina programável.

[0054] A mídia legível por máquina pode ser uma mídia de sinal legível por máquina ou uma mídia de armazenamento legível por máquina. Uma mídia de armazenamento legível por máquina pode ser, por exemplo, porém não limitada a um sistema, aparelho ou dispositivo, que emprega qualquer uma de ou combinação de tecnologia eletrônica, magnética, óptica, eletromagnética, infravermelha ou de semicondutor para armazenar código de programa. Exemplos mais específicos (uma lista não exaustiva) da mídia de armazenamento legível por máquina incluiriam os seguintes: um disquete de computador portátil, um disco rígido, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória somente de leitura (ROM), uma memória somente de leitura programável apagável (EPROM ou memória Flash), uma memória somente de leitura de compact disc portátil (CD-ROM), um dispositivo de armazenamento ótico, um dispositivo de armazenamento magnético, ou qualquer combinação adequada dos acima. No contexto desse documento, uma mídia de armazenamento legível por máquina pode ser qualquer mídia tangível que possa armazenar um programa para uso por ou com relação a um sistema, aparelho ou dispositivo de execução de instrução.

[0055] Instruções/código de programa podem ser também armazenadas em uma mídia legível por máquina que pode orientar uma máquina a funcionar em um modo específico, de modo que as instruções armazenadas na mídia legível por máquina produzam um produto industrial incluindo instruções que implementam a função/ato especificado no fluxograma e/ou bloco ou blocos do diagrama de blocos. Instâncias plurais podem ser fornecidas para componentes, operações ou estruturas descritas na presente invenção como uma única instância. Finalmente, limites entre vários componentes, operações e armazenamentos de dados são de certo modo arbitrários, e operações específicas são ilustradas no contexto de configurações ilustrativas específicas. Outras alocações de funcionalidade são previstas e podem estar compreendidas no escopo da revelação. Em geral, estruturas e funcionalidade apresentadas como componentes separados nas configurações de exemplo podem ser implementadas como uma estrutura ou componente combinado. Similarmente, estruturas e funcionalidade apresentadas como um componente único podem ser implementadas como componentes separados. Essas e outras variações, modificações, adições e aperfeiçoamentos podem estar compreendidos no escopo da revelação. Como utilizado na presente invenção, o termo “ou” é inclusivo a menos que de outro modo explicitamente indicado. Desse modo, a frase “pelo menos um de A, B ou C” é atendida por qualquer elemento a partir do conjunto {A, B, C} ou qualquer combinação dos mesmos, incluindo múltiplos de qualquer elemento. _

Modalidades de Exemplo

[0056] Modalidade 1: Método para determinar transições de material em um furo de poço, o método compreendendo: determinar um perfil de transição de material para cada de uma pluralidade de pontos de teste em um caminho de medição linear incluindo, para cada ponto de teste, determinar uma resposta acústica para um primeiro local no caminho de medição linear; determinar uma resposta acústica para um segundo local no caminho de medição linear, em que o ponto de teste está entre o primeiro e segundo locais; e gerar um perfil de transição de material para o ponto de teste com base pelo menos em parte, em uma diferença entre a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local. O método pode compreender ainda executar medições acústicas para determinar a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local incluindo: posicionar um sensor acústico direcional em uma primeira posição azimutal ou axial no furo de poço; medir uma série de tempo de resposta acústica na primeira posição azimutal ou axial; reposicionar o sensor acústico direcional para uma segunda posição axial ou azimutal por pelo menos um de girar o sensor acústico direcional de modo azimutal ou girar linearmente o sensor acústico direcional axialmente; e medir uma série de tempo de resposta acústica na segunda posição axial ou azimutal. Determinar uma resposta acústica para o primeiro local pode compreender coletar respostas acústicas para uma primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes ao longo do caminho de medição linear, determinar uma resposta acústica para o segundo local pode compreender coletar respostas acústicas para uma segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes e o ponto de teste pode estar entre a primeira e segunda pluralidades de pontos sequencialmente adjacentes. A primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes pode ser deslocada de modo azimutal a partir da segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes. A primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes pode ser axialmente deslocada ao longo de um comprimento do furo de poço a partir da segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes. Determinar um perfil de transição de material pode incluir determinar uma primeira tendência central numérica derivada a partir das respostas acústicas para a primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes; determinar uma segunda tendência central numérica derivada a partir das respostas acústicas para a segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes; comparar a primeira e a segunda tendências centrais numéricas; e gerar um perfil de transição de material com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a primeira e segunda tendências centrais numéricas. A primeira e segunda tendências centrais numéricas podem compreender pelo menos um de um valor médio, um valor mediano e um valor de modo. Comparar a primeira e segunda tendências centrais numéricas pode compreender: determinar uma norma da primeira tendência central numérica; determinar uma norma da segunda tendência central numérica; e comparar as normas da primeira e segunda tendências numéricas. O método pode compreender ainda identificar um limite de transição de material em resposta à determinação de que um ou mais dos perfis de transição de material atendam uma exigência de limiar. O método pode compreender ainda determinar limites de transição de material incluindo identificar um ou mais limites de transição de material com base, pelo menos em parte, na comparação dos perfis de transição de material para a pluralidade de pontos de teste. Os perfis de transição de material podem compreender valores de diferencial de resposta e a determinação dos limites de transição de material pode incluir: comparar os valores de diferencial de resposta; e identificar um ou mais limites de transição de material como correspondendo a um ou mais pontos de teste tendo um valor de diferencial de resposta maior do que os valores de diferencial de resposta de um ou mais outros pontos de teste compreendidos no caminho de medição linear. Os limites de transição de material podem compreender limites de canal de camada, e a identificação de um ou mais limites de transição de material pode compreender: identificar um primeiro limite de transição de material correspondendo a um primeiro ponto de teste no caminho de medição linear; identificar um segundo limite de transição de material correspondendo a um segundo ponto de teste no caminho de medição linear; e identificar um canal entre o primeiro e o segundo limites de transição de material com base, pelo menos em parte, em uma simetria bilateral de perfis de transição de material para pontos de teste entre o primeiro e o segundo limites de transição de material.

[0057] Modalidade 2: Um aparelho compreendendo: um processador, e uma mídia legível por computador tendo instruções armazenadas na mesma que são executáveis pelo processador para fazer com que o aparelho determine um perfil de transição de material para cada de uma pluralidade de pontos de teste em um caminho de medição linear incluindo, para cada ponto de teste, determinar uma resposta acústica para um primeiro local no caminho de medição linear; determinar uma resposta acústica para um segundo local no caminho de medição linear, em que o ponto de teste está entre o primeiro e segundo locais; e gerar um perfil de transição de material para o ponto de teste com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local.

[0058] O aparelho pode compreender ainda um sistema de controle de perfilagem configurado para executar medições acústica para determinar a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local, o sistema de controle de perfilagem configurado para: posicionar um sensor acústico direcional em uma primeira posição axial ou azimutal no furo de poço; medir uma série de tempo de resposta acústica na primeira posição axial ou azimutal; reposicionar o sensor acústico direcional para uma segunda posição axial ou azimutal por pelo menos uma de girar o sensor acústico direcional em modo azimutal ou linearmente girar o sensor acústico direcional axialmente; e medir uma série de tempo de resposta acústica na segunda posição azimutal ou axial. Determinar uma resposta acústica para o primeiro local pode compreender coletar respostas acústicas para uma primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes ao longo do caminho de medição linear, determinar uma resposta acústica para o segundo local pode compreender coletar respostas acústicas para uma segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes e o ponto de teste pode estar entre a primeira e segunda pluralidades de pontos sequencialmente adjacentes. A primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes pode ser deslocada de modo azimutal a partir da segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes. A primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes pode ser axialmente deslocada ao longo de um comprimento do furo de poço a partir da segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes. A determinação de um perfil de transição de material pode incluir: determinar uma primeira tendencia central numérica derivada a partir das respostas acústicas para a primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes; determinar uma segunda tendencia central numérica derivada a partir das resposta acústicas para a segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes; comparar a primeira e segunda tendências centrais numéricas; e gerar um perfil de transição de material com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a primeira e segunda tendências centrais numéricas. Os perfis de transição de material podem compreender valores de diferencial de resposta, e as instruções podem compreender ainda instruções executáveis pelo processador para fazer com que o aparelho determine limites de transição de material incluindo: comparar os valores de diferencial de resposta; e identificar um ou mais limites de transição de material como correspondendo a um ou mais pontos de teste tendo um valor de diferencial de resposta maior do que os valores de diferencial de resposta de um ou mais outros pontos de teste no caminho de medição linear.

[0059] Modalidade 3: Mídia legível por computador não transitória tendo instruções armazenadas na mesma que são executáveis por um dispositivo de computação para executar operações compreendendo: determinar um perfil de transição de material para cada de uma pluralidade de pontos de teste em um caminho de medição linear incluindo, para cada ponto de teste, determinar uma resposta acústica para um primeiro local no caminho de medição linear; determinar uma resposta acústica para um segundo local no caminho de medição linear; em que o ponto de teste está entre o primeiro e segundo locais; e gerar um perfil de transição de material para o ponto de teste com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local.

Claims

Método para determinar transições de material em um furo de poço, o método caracterizado pelo fato de que compreende:
determinar um perfil de transição de material para cada de uma pluralidade de pontos de teste em um caminho de medição linear incluindo, para cada ponto de teste,
determinar uma resposta acústica para um primeiro local no caminho de medição linear;
determinar uma resposta acústica para um segundo local no caminho de medição linear, em que o ponto de teste está entre o primeiro e segundo locais; e
gerar um perfil de transição de material para o ponto de teste com base pelo menos em parte, em uma diferença entre a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente executar medições acústicas para determinar a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local incluindo:
posicionar um sensor acústico direcional em uma primeira posição azimutal ou axial no furo de poço;
medir uma série de tempo de resposta acústica na primeira posição azimutal ou axial;
reposicionar o sensor acústico direcional para uma segunda posição axial ou azimutal por pelo menos um de girar o sensor acústico direcional de modo azimutal ou girar linearmente o sensor acústico direcional axialmente; e
medir uma série de tempo de resposta acústica na segunda posição axial ou azimutal.
Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que determinar uma resposta acústica para o primeiro local compreende coletar respostas acústicas para uma primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes ao longo do caminho de medição linear, em que determinar uma resposta acústica para o segundo local pode compreende coletar respostas acústicas para uma segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes e o ponto de teste pode estar entre a primeira e segunda pluralidades de pontos sequencialmente adjacentes.
Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes é deslocada de modo azimutal a partir da segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes.
Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes é axialmente deslocada ao longo de um comprimento do furo de poço a partir da segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes.
Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que determinar um perfil de transição de material inclui:
determinar uma primeira tendência central numérica derivada a partir das respostas acústicas para a primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes;
determinar uma segunda tendência central numérica derivada a partir das respostas acústicas para a segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes em que opcionalmente a primeira e segunda tendências numéricas compreendem pelo menos um de um valor médio, um valor mediano e um valor de modo;
comparar a primeira e a segunda tendências centrais numéricas; e
gerar um perfil de transição de material com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a primeira e segunda tendências centrais numéricas.
Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a comparação das primeira e segunda tendências centrais numéricas compreende:
determinar uma norma da primeira tendência central numérica;
determinar uma norma da segunda tendência central numérica;
e
comparar as normas da primeira e segunda tendências numéricas.
Método de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente identificar um limite de transição de material em resposta à determinação de que um ou mais dos perfis de transição de material atendam uma exigência de limiar.
Método de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar limites de transição de material incluindo identificar um ou mais limites de transição de material com base, pelo menos em parte, na comparação dos perfis de transição de material para a pluralidade de pontos de teste, em que opcionalmente os perfis de transição de material compreendem valores de diferencial de resposta e a referida determinação de limites de transição de material inclui:
comparar os valores de diferencial de resposta; e
identificar um ou mais limites de transição de material como correspondendo a um ou mais pontos de teste tendo um valor de diferencial de resposta maior do que os valores de diferencial de resposta de um ou mais outros pontos de teste compreendidos no caminho de medição linear.
Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os limites de transição de material compreendem limites de canal de camada, e a identificação de um ou mais limites de transição de material compreende:
identificar um primeiro limite de transição de material correspondendo a um primeiro ponto de teste no caminho de medição linear;
identificar um segundo limite de transição de material correspondendo a um segundo ponto de teste no caminho de medição linear; e identificar um canal entre o primeiro e o segundo limites de transição de material com base, pelo menos em parte, em uma simetria bilateral de perfis de transição de material para pontos de teste entre o primeiro e o segundo limites de transição de material.
Aparelho, caracterizado pelo fato de que compreende:
um processador, e
uma mídia legível por computador tendo instruções armazenadas na mesma que são executáveis pelo processador para fazer com que o aparelho
determine um perfil de transição de material para cada de uma pluralidade de pontos de teste em um caminho de medição linear incluindo, para cada ponto de teste,
determine uma resposta acústica para um primeiro local no caminho de medição linear;
determine uma resposta acústica para um segundo local no caminho de medição linear, em que o ponto de teste está entre o primeiro e segundo locais; e
gere um perfil de transição de material para o ponto de teste com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local.
Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de controle de perfilagem configurado para executar medições acústica para determinar a resposta acústica no primeiro local e a resposta acústica no segundo local, o sistema de controle de perfilagem configurado para:
posicionar um sensor acústico direcional em uma primeira posição axial ou azimutal no furo de poço;
medir uma série de tempo de resposta acústica na primeira posição axial ou azimutal;
reposicionar o sensor acústico direcional para uma segunda posição axial ou azimutal por pelo menos uma de girar o sensor acústico direcional em modo azimutal ou linearmente girar o sensor acústico direcional axialmente; e
medir uma série de tempo de resposta acústica na segunda posição azimutal ou axial.
Aparelho de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que determinar uma resposta acústica para o primeiro local compreende coletar respostas acústicas para uma primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes ao longo do caminho de medição linear, em que determinar uma resposta acústica para o segundo local compreende coletar respostas acústicas para uma segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes e em que o ponto de teste está entre a primeira e segunda pluralidades de pontos sequencialmente adjacentes, em que a primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes é pelo menos um de deslocamento em modo azimutal e deslocamento em modo azimutal a partir da segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes.
Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a determinação de um perfil de transição de material inclui:
determinar uma primeira tendencia central numérica derivada a partir das respostas acústicas para a primeira pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes;
determinar uma segunda tendencia central numérica derivada a partir das respostas acústicas para a segunda pluralidade de pontos sequencialmente adjacentes;
comparar a primeira e segunda tendências centrais numéricas; e
gerar um perfil de transição de material com base, pelo menos em parte, em uma diferença entre a primeira e segunda tendências centrais numéricas.
15. Aparelho de acordo com as reivindicações 11 ou 12, em que os perfis de transição de material compreendem valores de diferencial de resposta, e as instruções podem compreende ainda instruções executáveis pelo processador para fazer com que o aparelho determine limites de transição de material incluindo:
comparar os valores de diferencial de resposta; e
identificar um ou mais limites de transição de material como correspondendo a um ou mais pontos de teste tendo um valor de diferencial de resposta maior do que os valores de diferencial de resposta de um ou mais outros pontos de teste no caminho de de medição linear.