BR112015012403B1

BR112015012403B1 - método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço

Info

Publication number: BR112015012403B1
Application number: BR112015012403-8A
Authority: BR
Inventors: Alexei Bolshakov; Douglas Patterson; Edward Domangue
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2012-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2021-01-12
Also published as: GB2580267A; US20140177389A1; NO20150547A1; GB2525340B; GB202004191D0; BR112015012403A2; US9273545B2; WO2014100830A1; GB2525340A; NO346546B1; GB2580267B; GB201512693D0

Abstract

USO DE ATENUAÇÕES DE LAMB E SH PARA ESTIMAR CIMENTO VP E VS EM FURO DE POÇO REVESTIDO. A presente invenção refere-se a um método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço que inclui pelo menos dois dos três pares de operações a seguir: (1) induzir uma onda acústica no revestimento, e medir a atenuação da onda acústica, por pulso eco ou outro ligação de cimento perfilagem medição; (2) induzir uma onda SH no revestimento, e medir a atenuação da onda SH; e (3) induzir a onda Lamb no revestimento, e medir a atenuação da onda Lamb. (2) e/ou (3) podem ser realizadas por um dispositivo transdutor acústico eletromagnético. O método adicionalmente inclui determinar a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento e a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base em uma das apropriadas medições. O material de ligação pode ser cimento.

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente descrição refere-se em geral a sistemas e métodos para avaliar cimento disposto fora de um revestimento em um furo do poço. Mais particularmente, a descrição se refere ao uso de medições de atenuação de ondas Lamb e SH para determinar as propriedades do cimento tal como a velocidade de velocidades de compressão e de cisalhamento.

Antecedentes

[0002] No processo de extrair hidrocarbonetos, por exemplo, petróleo, a partir de baixo da superfície da terra, poços são perfurados e tubos de aço (revestimento) são dispostos dentro do furo perfurado (furo de poço ou furo do poço). Cimento é então bombeado para dentro do espaço anular entre o revestimento e a parede de rocha do furo do poço (formação). O cimento serve a dois fins principais. Primeiro, o mesmo transfere tensão a partir do revestimento para a formação, aumentando a resistência efetiva e a pressão de trabalho do revestimento. Segundo, o mesmo serve para isolar verticalmente zonas adjacentes dentro da formação, evitando a migração de líquidos e gases para dentro do furo de poço entre a formação e o revestimento, a partir de uma zona para a próxima. Assim sendo, é importante garantir a qualidade do cimento não só durante a conclusão do poço, mas também durante a sua vida de produção. Dispositivos de avaliação de cimento acústico (perfilagens de ligação de cimento, ou CBL) transportados por um cabo (cabo de aço) para mover as ferramentas para cima e para baixo no furo do poço foram o principal dispositivo para proporcionar essa garantia. O princípio de avaliação é com base na perda de energia com o tempo ou na distância de uma onda acústica excitada no revestimento. Uma área de foco convencional tem ido de determinar se o cimento está presente fora o revestimento, por exemplo, para determinar se apenas fluido está presente entre o revestimento e a formação (tubo livre), se o espaço entre o revestimento e a formação é preenchido com cimento ligado ao revestimento (tubo completamente cimentado), ou se um pequeno espaço, preenchido com fluido, existe entre o cimento e o revestimento (microanel). Entretanto, técnicas convencionais são incapazes de avaliar de modo adequado às propriedades do cimento, tal como as propriedades indicativas da resistência do cimento.

Sumário

[0003] Modalidades da presente invenção proporcionam sistemas e métodos para avaliar o cimento disposto fora de um revestimento em um furo do poço, que vai de encontro à área acima mencionada para o aprimoramento e proporciona várias vantagens.

[0004] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço. O método inclui induzir uma onda acústica no revestimento; medir a atenuação da onda acústica; determinar a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base na atenuação medida da onda acústica; induzir uma onda SH no revestimento; medir a atenuação da onda SH; e determinar a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação com base na atenuação medida da onda SH.

[0005] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço. O método inclui induzir uma onda SH no revestimento; medir a atenuação da onda SH; determinar a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação com base na atenuação medida da onda SH; induzir a onda Lamb no revestimento; medir a atenuação da onda Lamb; gerar pelo menos uma curva de atenuação Lamb que tem um valor que satisfaz a atenuação da onda Lamb medida; e determinar a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base na pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e a atenuação da onda Lamb medida.

[0006] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço. O método inclui induzir uma onda acústica no revestimento; medir a atenuação da onda acústica; determinar a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base na atenuação medida da onda acústica; induzir a onda Lamb no revestimento; medir a atenuação da onda Lamb; e determinar a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação com base em (a) a atenuação da onda Lamb medida e (b) a determinada velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação.

[0007] Outros aspectos das modalidades descritas aqui se tornarão aparentes a partir da descrição a seguir e dos desenhos em anexo, que ilustram os princípios das modalidades apenas por meio de exemplo.

Breve Descrição dos Desenhos

[0008] As figuras a seguir formam parte do presente relatório e são incluídas para adicionalmente demonstrar determinados aspectos da presente invenção reivindicada, e não deve ser usada para limitar ou definir a presente invenção reivindicada. A presente invenção reivindicada pode ser melhor entendida por referência a um ou mais dos referidos desenhos em combinação com a descrição de modalidades apresentadas aqui. Consequentemente, um entendimento mais completo das presentes modalidades e as características e vantagens adicionais da mesma podem ser adquiridos com referência a descrição a seguir tomada em conjunto com os desenhos em anexo, nos quais os numerais de referência similares podem identificar elementos similares, em que:

[0009] A figura 1 ilustra uma vista lateral parcialmente seccionada de um furo de poço incluindo uma ferramenta de perfilagem de fundo do poço disposta no mesmo, de acordo com algumas modalidades;

[0010] As figuras 2A e 2B são ilustrações esquemáticas de movimento de propagação e de partícula de uma onda Lamb simétrica e uma assimétrica, respectivamente, em uma placa, de acordo com algumas modalidades;

[0011] As figuras 3A e 3B são ilustrações esquemáticas de aspectos do movimento de uma onda Lamb simétrica e uma assimétrica, respectivamente, através de uma placa, de acordo com algumas modalidades;

[0012] A figura 4 é uma ilustração esquemática de movimento de propagação e de partícula de uma onda SH em uma placa, de acordo com algumas modalidades;

[0013] A figura 5 é uma ilustração esquemática de formas de onda de diferentes modos de ondas SH, de acordo com algumas modalidades;

[0014] A figura 6 é um gráfico que ilustra um exemplo modelado de um sinal de resposta obtido em uma medição de um pulso eco, de acordo com algumas modalidades;

[0015] A figura 7 é um gráfico que ilustra a dependência do valor de um termo exponencial de uma função que caracteriza um sinal de resposta de pulso eco nas propriedades de compressão do cimento, de acordo com algumas modalidades;

[0016] A figura 8 é um gráfico que ilustra a atenuação de onda SH (modo SH0 e modo SH1) como uma função das propriedades de cisalhamento do cimento, de acordo com algumas modalidades;

[0017] A figura 9 é um gráfico que ilustra a atenuação da onda Lamb (modo A0) como uma função das propriedades de cisalhamento do cimento, para os vários cimentos com diferentes relações de Poisson, de acordo com algumas modalidades;

[0018] A figura 10 é um gráfico que ilustra atenuação de onda Lamb (modo A0) como uma função das propriedades de compressão do cimento, para os vários cimentos com diferentes relações de Poisson, de acordo com algumas modalidades;

[0019] A figura 11 é um gráfico que ilustra atenuação de onda Lamb (modo A0) como uma função das propriedades de compressão do cimento, para uma velocidade constante de cisalhamento do cimento, de acordo com algumas modalidades;

[0020] A figura 12 é um gráfico que ilustra atenuação de onda Lamb (modo A0) como uma função das propriedades de cisalhamento do cimento, para uma velocidade constante de compressão do cimento, de acordo com algumas modalidades;

[0021] A figura 13 é uma ilustração esquemática de um dispositivo transdutor acústico eletromagnético (EMAT), de acordo com algumas modalidades;

[0022] A figura 14 é um gráfico de fluxo que ilustra um método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço, usando uma medição de perfilagem de ligação de cimento e uma medição de atenuação de onda SH, de acordo com algumas modalidades;

[0023] A figura 15 é um gráfico de fluxo que ilustra um método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço, usando uma medição de atenuação de onda SH e uma medição de atenuação de onda Lamb, de acordo com algumas modalidades;

[0024] A figura 16 é um gráfico de fluxo que ilustra um método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço, usando uma medição de perfilagem de ligação de cimento e uma medição de atenuação de onda Lamb, de acordo com algumas modalidades; e

[0025] A figura 17 é uma ilustração esquemática de um sistema para adquirir, processar, analisar, gerenciar e transmitir dados obtidos a partir de um poço, de acordo com algumas modalidades.

Notação e Nomenclatura

[0026] Determinados termos são usados através da descrição a seguir e nas reivindicações para se referirem a componentes do sistema e configurações particulares. Como aqueles versados na técnica podem observar, o mesmo componente pode ser referido por diferentes nomes. O presente documento não pretende distinguir entre os componentes que diferem em nome, mas não em função. Na presente discussão na presente especificação e nas reivindicações anexas aqui, os termos “incluindo” e “que compreende” são usados em um modo amplo e aberto, e assim deve ser interpretado como significando “incluindo, mas não limitado a....” Descrição Detalhada

[0027] A descrição a seguir das figuras é proporcionada por conveniência do leitor. Deve ser entendido, entretanto, que as modalidades apresentadas não são limitadas aos arranjos e configurações precisas como mostrados nas figuras. Também, as figuras não estão necessariamente desenhadas em escala, e determinadas características podem ser mostradas exageradas em escala ou em forma generalizada ou esquemática, por interesse em maior clareza e concisão. Da mesma forma, determinadas características podem ser omitidas em determinadas figuras, e isso pode não ser explicitamente notado em todos os casos.

[0028] Embora várias modalidades sejam descritas aqui, deve ser observado que a presente invenção engloba muitos conceitos inventivos que podem ser incorporados em uma grande variedade de contextos. A descrição detalhada a seguir das modalidades exemplificativas, lidas em conjunto com os desenhos em anexo, é meramente ilustrativa e não deve ser tida como limitante do âmbito da presente invenção, como deve ser impossível ou não prático para incluir todas as possíveis modalidades e contextos da presente invenção na presente descrição. Com a leitura dessa descrição, muitas modalidades alternativas da presente invenção serão aparentes para aqueles versados na técnica. O âmbito da presente invenção é definido pelas reivindicações em anexo e pelas equivalentes das mesmas.

[0029] As modalidades ilustrativas da presente invenção são descritas abaixo. Por uma questão de maior clareza, nem todas as características de uma implementação atual são descritas ou ilustradas na presente especificação. No desenvolvimento de qualquer modalidade atual, numerosas decisões específicas de implementação podem precisar ser produzidas para alcançar os objetivos específicos do projeto, que podem variar a partir de uma implementação para a outra. Será observado que o referido esforço de desenvolvimento, embora possivelmente complexo e demorado, pode no entanto ser uma rotina realizada por pessoas versadas na técnica tendo o benefício da presente descrição.

[0030] A figura 1 ilustra uma vista lateral parcialmente seccionada de um furo de poço incluindo a ferramenta de perfilagem de fundo do poço disposta no mesmo, de acordo com algumas modalidades. Como ilustrado na figura 1, furos de poço tipicamente compreendem revestimento 8 ajustado dentro do furo de poço 5, onde o revestimento 8 é ligado ao furo de poço 5 ao se adicionar cimento 9 dentro do anel formado entre o diâmetro externo do revestimento 8 e o diâmetro interno do furo de poço 5. A ligação de cimento não só adere ao revestimento 8 dentro do furo de poço 5, mas também serve para isolar as zonas adjacentes (por exemplo, Z1 e Z2) dentro de uma formação de terra 18. O isolamento de zonas adjacentes pode ser importante, por exemplo, quando uma das zonas contém petróleo ou gás e a outra zona inclui um fluido que não hidrocarboneto tal como água. Caso o cimento 9 que circunda o revestimento 8 seja defeituoso e falhe em proporcionar isolamento das zonas adjacentes, água ou outro fluido indesejável pode migrar para dentro da zona de produção de hidrocarboneto assim diluindo ou contaminando os hidrocarbonetos dentro da zona de produção, e aumentando os custos de produção, retardando a produção ou inibindo a recuperação dos recursos.

[0031] Para detectar possíveis ligações de cimento defeituosas, ferramentas de fundo do poço 14 foram desenvolvidas para analisar a integridade do cimento 9 que liga o revestimento 8 ao furo de poço 5. As referidas ferramentas de fundo do poço 14 são abaixadas dentro do furo de poço 5 por cabo de aço 10 em combinação com a polia 12 e (em alguns casos onde o furo de poço 5 é localizado em terra em vez do que no leito do oceano) um caminhão de superfície (não mostrado). Ferramentas de fundo do poço 14 tipicamente incluem dispositivos transdutores 16 dispostos em sua superfície externa. Os referidos dispositivos transdutores 16 são em geral capazes de emitir ondas acústicas dentro do revestimento 8 e registrar a amplitude das ondas acústicas na medida em que as mesmas trafegam, ou se propagam, através do revestimento 8. As características da ligação de cimento, tal como a sua eficácia, integridade e aderência ao revestimento, podem ser determinadas por analisar as características da onda acústica tal como a atenuação. Dispositivos transdutores 16 são tipicamente formados para serem acusticamente acoplados ao fluido no furo do poço, embora agora existam ferramentas, tais como determinados dispositivos transdutores eletromagnéticos discutidos abaixo, que não requerem acoplamento acústico ao fluido e assim pode operar em furos de poço preenchidos de gás.

[0032] O uso de dispositivos transdutores 16 para medir as características de ligação de cimento pode ser referido como tecnologias de perfilagem acústica de ligação de cimento (CBL). As tecnologias CBL acústica existentes atualmente produzem mapas de cimento com base em atenuações medidas ou decaimento de sinal medido, como em medições de pulso eco. As referidas medições se baseiam fortemente na impedância acústica do cimento (um produto da densidade do cimento e da velocidade de compressão do cimento) e não diretamente medem qualquer coisa que depende da velocidade de cisalhamento do cimento isoladamente. Em consequência, se pode ser capaz de obter apenas uma estimativa de velocidade de compressão do cimento a partir das referidas medições, ao mesmo tempo em que as propriedades de cisalhamento do cimento permanecem descaracterizadas. De acordo com as modalidades da presente invenção, várias combinações de CBL tradicional ou medições de pulso eco, medições de atenuação de onda Lamb, e medições de atenuação de onda SH podem ser empregadas, o que permitem uma direta determinação ou estimativa não só da velocidade de compressão, mas também da velocidade de cisalhamento do cimento e, portanto, permitem o cálculo de não só do módulo elástico de compressão mas também do módulo elástico de cisalhamento de cimento em um furo de poço revestido.

[0033] As ondas Lamb se propagam em placas sólidas. As mesmas são ondas elásticas cujo movimento de partícula se encontra no plano que contém a direção de propagação de onda e a placa normal (a direção perpendicular à placa). As figuras 2A e 2B são ilustrações esquemáticas de movimento da onda Lamb em uma placa (onda média), que mostra o movimento de propagação e de partícula de uma onda Lamb simétrica 48 e uma onda Lamb assimétrica 50, respectivamente, de acordo com algumas modalidades. Em cada uma das referidas figuras o movimento da onda é ilustrado por uma série de setas verticais que demonstram a amplitude do movimento da onda assim como setas oblíquas que apontam ao longo da borda da onda média que ilustra a propagação da onda que passa através da onda média. As ondas Lamb são similares às ondas longitudinais, com compressão e rarefação, e as mesmas são ligadas juntas pela folha ou superfície de placa causando um efeito de guia de onda. Ondas Lamb podem ser a ondas de vibração complexas capazes de percorrer através de toda a espessura da onda média 42. A propagação das ondas Lamb é dependente da densidade, elasticidade, e propriedades materiais da onda média. As referidas ondas são também influenciadas em uma grande extensão pela frequência e a espessura do material. Com as ondas Lamb, muitos modos de vibração de partícula são possíveis, mas os dois mais comuns são os modos simétricos e os modos assimétricos. A frequência e os comprimentos de onda das ondas Lamb induzidas podem ser escolhidos com base nas características do dispositivo transdutor particular que cria as ondas assim como o modo de onda usado. Está dentro do âmbito daqueles versados na técnica escolher as referidas frequências e os comprimentos de onda. As ondas Lamb podem ser induzidas por dispositivos piezelétricos, dispositivos transdutores acústicos eletromagnéticos (EMAT), e dispositivos transdutores do tipo de cunha.

[0034] As ondas Lamb podem resultar a partir da interferência construtiva de tipos de onda P (compressão) e Sv (cisalhamento vertical). Quando introduzidas em um poço revestimento, as referidas ondas tipicamente se propagam em torno da circunferência ou eixo do revestimento. Entretanto, a referida propagação não é limitada ao percurso circunferencial, mas também inclui trajeto axial, propagação em um padrão helicoidal, e qualquer outro padrão de propagação de onda através de e/ou ao longo do revestimento. O primeiro modo, ou modo simétrico de ordem zero, (S0) da onda Lamb pode ser referido como uma onda de extensão ou de dilatação, enquanto que o primeiro modo, ou modo de ordem zero, modo assimétrico (A0) pode ser referido como um modo flexural. Modos simétricos subsequentes da onda Lamb podem ser designados S1, S2, etc., enquanto os modos assimétricos subsequentes da onda Lamb podem ser designados A1, A2, etc.

[0035] As figuras 3A e 3B são ilustrações esquemáticas de aspectos adicionais do movimento de uma onda Lamb simétrica e uma onda Lamb assimétrica, respectivamente, através de uma placa, de acordo com algumas modalidades. A figura 3A ilustra o modo S0, e a figura 3B ilustra o modo A0. Nas referidas figuras, as linhas horizontais indicam as superfícies da porção de topo e de fundo da placa (onda média). Como representado pelas setas, as ondas Lamb simétricas se movem em um modo simétrico sobre um plano médio da placa, assim sendo o nome modo "de extensão", na medida em que a onda está “estirando e comprimindo” a placa em uma direção do movimento da onda. De modo similar, as setas mostram como as ondas Lamb simétricas se movem em um modo assimétrico sobre o plano médio da placa, com o que a porção de corpo da placa "flexiona" na medida em que as duas superfícies se move na mesma direção, com o que vai daí o nome modo "flexural".

[0036] As ondas SH, ou ondas de cisalhamento horizontal, são ondas de cisalhamento polarizadas no plano horizontal. As referidas ondas são ondas elásticas que se propagam em placas sólidas e cujo movimento de partícula é paralelo à placa e perpendicular à direção de propagação de onda. As mesmas podem também ser referidas como ondas de cisalhamento transversalmente polarizadas (TPSW). A figura 4 é uma ilustração esquemática de movimento de propagação e de partícula de uma onda SH em uma placa (onda média), de acordo com algumas modalidades. Na figura 4, as setas 44 ilustram como a onda de cisalhamento se propaga através da onda média 42, ao mesmo tempo em que as setas 46 demonstram como a onda de cisalhamento horizontal desloca partículas dentro do meio 42. Como mostrado, o deslocamento das partículas é no plano horizontal do meio 42 no qual a onda está percorrendo. As frequências e os comprimentos de onda das ondas SH induzidas podem ser escolhidos com base nas características do dispositivo transdutor particular que cria as ondas assim como o modo de onda usado. Está dentro do âmbito daqueles versados na técnica escolher as referidas frequências e comprimentos de onda. Exemplos de fontes acústicas para criar as ondas de cisalhamento incluem os dispositivos transdutores acústicos eletromagnéticos assim como os dispositivos transdutores do tipo de cunha.

[0037] A figura 5 é uma ilustração esquemática de formas de onda de diferentes modos de ondas SH, em particular, SH0, SH1, SH2, de acordo com algumas modalidades. O deslocamento normal das partículas, como indicado pelas setas 46 na figura 4, é aqui mostrado pelos sinais de mais (+) que indicam o deslocamento perpendicularmente para fora a partir do plano do papel e os sinais de menos (-) que indicam o deslocamento perpendicularmente no plano do papel. Evidentemente, a figura 5 ilustra cada modo apenas na porção da onda periódica.

[0038] Modalidades do método da presente invenção foram demonstradas pelos presentes inventores usando um modelo. O modelo consistiu de uma placa de aço de 8 mm de espessura (isto é, revestimento) com fluido em um lado e cimento no outro lado. As propriedades a seguir foram usadas na modelagem: Placa de aço: densidade (ppl) 7,8 g/cc, velocidade de compressão (Vppl) 5930 m/s, velocidade de cisalhamento (Vspl) 3250 m/s; Fluido: densidade (pfl) 1,0 g/cc, velocidade de compressão (Vpfl) 1500 m/s; Cimento: densidade (pcem) 1,8 g/cc, compressão variável (Vpcem) e cisalhamento (Vscem) velocidades com várias relações de Poisson, onde a relação de Poisson é a função de velocidades de compressão e de cisalhamento. Ao se trabalhar com o modelo, a intensão foi de demonstrar como a velocidade de compressão do cimento (Vpcem) e a velocidade de cisalhamento (Vscem) podem ser obtidas a partir de determinadas medições (discutidas abaixo) assumindo que todas as outras propriedades descritas acima são conhecidas. Para se ter certeza, em uma situação real de perfilagem apenas as propriedades do revestimento são em geral conhecidas, enquanto a espessura do revestimento e as propriedades do fluido dentro do revestimento em geral não são conhecidas. Entretanto, as referidas propriedades podem ser derivadas a partir de medições adicionais e no modelo foi assumido que tudo o descrito acima foi conhecido exceto pelas velocidades de compressão e de cisalhamento do cimento (Vpcem e Vscem). Com relação ao modelo, foi também assumido que o cimento está presente atrás do revestimento e que não há micro anel. Nos cálculos das atenuações de Lamb e SH um comprimento constante de onda de 0,5 polegadas (12,7 mm) foi assumido.

[0039] De acordo com as modalidades do método da presente invenção, uma combinação de quaisquer duas das três medições a seguir, ou alternativamente todas as três medições, podem ser usadas: (1) medição CBL regular ou medição de um pulso eco; (2) medição de atenuação de onda SH (Love); e (3) medição de atenuação de onda Lamb. Cada um dos referidos tipos de medições é descrito por sua vez abaixo.

[0040] (1) Medição CBL regular ou medição de um pulso eco. No referido caso a resposta obtida a partir da medição depende unicamente da impedância acústica do cimento atrás do revestimento (o produto de pcem e Vpcem). Ao se trabalhar com o modelo, medições de pulso eco foram obtidas, embora outras medições CBL podem ser empregadas, como pode ser entendido por aqueles versados na técnica. A figura 6 é um gráfico que ilustra um exemplo modelado de um sinal de resposta obtido em uma medição de um pulso eco, de acordo com algumas modalidades. Como mostrado na figura, o sinal 601 contém a reflexão do revestimento 605 (primeira parte do sinal) seguido por reverberações do revestimento 606. Um modo de se obter as propriedades do cimento a partir do sinal é de se adaptar a decaída das reverberações a uma função exponencial 608. Como mostrado, as referidas reverberações têm uma decaída exponencial dada pelo a seguir:

onde t é tempo, A é um coeficiente de proporcionalidade, d é a espessura do revestimento, e R1 e R2 são coeficientes de reflexão entre o revestimento e o fluido e entre respectivamente, dado pelo o a seguir: ptpvpp - pifyP

[0041] A figura 7 é um gráfico que ilustra a dependência do termo exponencial α (da função F(t) que caracteriza o sinal de resposta do pulso eco) nas propriedades de compressão do cimento atrás do revestimento, considerando os parâmetros especificados, de acordo com algumas modalidades. Assim, medição do referido parâmetro permite a determinação de velocidade de compressão do cimento Vpcem ou alternativamente a impedância de compressão do cimento zpm = pce'm'pc'"'se a densidade do cimento não for conhecida. Por exemplo, na figura 7, o valor medido de 0,1 para o termo exponencial α (eixo y) corresponde a velocidade de compressão do cimento de 2640 m/s ou a impedância de compressão do cimento de 4,75 MRayls (eixo x), como indicado pelo ponto circulado 702 na curva de reposta 701, a partir da qual a linha pontilhada vertical 710 indica a velocidade de compressão e a impedância de compressão valores (será observado que o eixo x mostra duas quantidades diferentes, ou seja, velocidade de compressão e a impedância de compressão, não uma relação de um para o outro -- a barra (/) não indica divisão). Como pode ser entendido por aqueles versados na técnica, as propriedades do cimento podem ser obtidas a partir do sinal de resposta 601 da figura 6 por meio diferente de adaptar a decaída das reverberações a uma função exponencial, que foi descrita aqui.

[0042] (2) Medição de atenuação de onda SH (Love). Ondas Love são ondas SH que se propagam na camada. No caso do revestimento cimentado a atenuação das referidas ondas depende unicamente da impedância de cisalhamento do cimento e da densidade do cimento desde que as propriedades do revestimento e a espessura sejam conhecidas. As características das ondas Love (SH) não dependem das propriedades do fluido no modelo descrito. A figura 8 é um gráfico que ilustra a atenuação de onda SH (Modo SH0 e Modo SH1) como uma função das propriedades de cisalhamento do cimento (para o revestimento de espessura de 8 mm pelo modelo descrito), de acordo com algumas modalidades. Assim, a figura 8 mostra a dependência da atenuação de onda Love (SH) (modos SH0 e SH1) nas propriedades de cisalhamento do cimento. É observado que modalidades do método da presente invenção não são restritas aos modos ilustrados, mas podem ser realizadas usando qualquer outro modo SH. A medição da atenuação permite a determinação da velocidade de cisalhamento do cimento ou alternativamente a impedância de cisalhamento do cimento se a densidade do cimento não for conhecida. Por exemplo, na figura 8, o valor medido de atenuação de 16,3 dB/ft for o modo SH0 ou 45,1 dB/ft para o modo SH1 (eixo y) corresponde à velocidade de cisalhamento do cimento de 1620 m/s ou a impedância de cisalhamento do cimento de 2,92 MRayls (eixo x), como indicado pelos pontos circulados 802, 804 nas duas curvas de atenuação 801, 803, respectivamente, a partir das quais a linha pontilhada vertical 810 indica os valores da velocidade de cisalhamento e da impedância de cisalhamento (será observado que o eixo x mostra duas diferentes quantidades, ou seja, a velocidade de cisalhamento e a impedância de cisalhamento, não uma relação de um ponto para o outro -- a barra (/) não indica divisão).

[0043] (3) Medição de atenuação de onda Lamb. Como observado, as ondas Lamb consistem de cisalhamento (especificamente, SV, ou cisalhamento vertical) e as ondas de compressão P que se propagam em uma camada. No caso de revestimento cimentado a atenuação das referidas ondas depende da velocidade de compressão do cimento e da velocidade de cisalhamento do cimento assim como da densidade do cimento desde que todas as outras propriedades no modelo descrito sejam conhecidas. A figura 9 é um gráfico que ilustra a atenuação de onda Lamb (modo A0) como uma função das propriedades de cisalhamento do cimento (velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento), para os vários cimentos com diferentes relações de Poisson (e 1,8 g/cc de densidade, pelo modelo), de acordo com algumas modalidades, enquanto a figura 10 é um gráfico que ilustra a atenuação de onda Lamb (modo A0) como uma função das propriedades de compressão do cimento (velocidade de compressão ou a impedância de compressão), para os vários cimentos com diferentes relações de Poisson (e 1,8 g/cc de densidade, pelo modelo), de acordo com algumas modalidades. Assim, a figura 9 mostra a dependência de modo Lamb A0 (modo 0 antissimétrico) nas propriedades de cisalhamento de cimento para os cimentos com diferentes relações de Poisson, enquanto a figura 10 mostra a dependência de modo Lamb A0 (modo 0 antissimétrico) nas propriedades de compressão de cimento, para os cimentos com diferentes relações de Poisson. É observado que as modalidades do método da presente invenção não são restritas ao modo ilustrado, mas podem ser realizadas usando qualquer outro modo Lamb simétrico (S) ou antissimétrico (A). Será observado que as curvas de atenuação Lamb ilustradas são funções da relação de Vp/Vs (ou relação de Poisson) para o cimento. Será adicionalmente observado que nem cisalhamento nem as propriedades de compressão de cimento podem ser obtidos com base na medição de atenuação de Lamb isoladamente. Por exemplo, como mostrado nas figuras 9 e 10, um valor de atenuação A0 de 30 dB/ft (linha pontilhada horizontal 920) pode corresponder a múltiplas diferentes propriedades de compressão do cimento e múltiplas diferentes propriedades de cisalhamento do cimento. De fato, o referido valor particular de atenuação pode ser obtido mesmo quando fluido com determinadas propriedades está atrás do revestimento. Deve também ser observado que as curvas de atenuação mostradas nas figuras 9 e 10 são descontínuas. A referida descontinuidade é em virtude do ponto de evanescência. A determinação das propriedades de compressão do cimento e das propriedades de cisalhamento do cimento com base nas curvas de atenuação Lamb é descrita abaixo.

[0044] Como mencionado acima, as modalidades do método da presente invenção envolvem o uso de combinações das medições acima descritas para alcançar não só as propriedades de compressão, mas também as de cisalhamento do cimento atrás do revestimento. Na discussão abaixo, os resultados obtidos usando o modelo acima descrito são empregados, e a intenção é de se obter não só as propriedades de cisalhamento, mas também as de compressão de um cimento particular. Assim sendo, para os objetivos da discussão, o a seguir são considerados como dados: (i) o valor do termo exponencial (α) obtido a partir da medição de um pulso eco é 0,1 (como mostrado pelo ponto circulado 702 na figura 7), que corresponde à velocidade de compressão do cimento de 2640 m/s ou a impedância de compressão do cimento de 4,75 MRayls (como mostrado pela linha pontilhada vertical 710 na figura 7); (ii) o valor medido da atenuação para a medição de SH é 16,3 dB/ft para o modo SH0 ou 45,1 dB/ft para o modo SH1 (como mostrado pelos pontos circulados 802, 804 na figura 8), que correspondem à velocidade de cisalhamento do cimento de 1620 m/s ou a impedância de cisalhamento do cimento de 2,92 MRayls (como mostrado pela linha pontilhada vertical 810 na figura 8); (iii) o valor medido da atenuação para a medição de Lamb A0 é 30 dB/ft (como mostrado pelas linhas pontilhadas horizontais 920, 1020 nas figuras 9 e 10, respectivamente).

[0045] De acordo com as modalidades do método da presente invenção, qualquer uma das quatro combinações de medições a seguir, (A)-(D), pode ser usada.

[0046] (A) Combinação de pulso eco (ou medição CBL regular) e medição de atenuação de onda SH. No referido caso, as propriedades de compressão e de cisalhamento do cimento podem ser diretamente e independentemente obtidas a partir das medições de pulso eco e das medições de atenuação de onda SH, respectivamente, como descrito acima em (1) e (2) com referência às figuras 6-8.

[0047] (B) Combinação de medição SH e medição Lamb. No referido caso, o primeiro o valor das propriedades de cisalhamento do cimento é obtido a partir da medição de atenuação de onda SH como descrito acima em (2) com referência à figura 8. O referido valor pode então ser usado para obter a relação Vp/Vs a partir da medição de atenuação de onda Lamb como mostrado na figura 9. Especificamente, a partir de entre as múltiplas curvas de atenuação Lamb 951-957 identificadas pela legenda 915, a curva de atenuação Lamb é visto como tendo uma atenuação de 30 dB/ft (isto é, um valor de atenuação obtido na medição Lamb -- como indicado pela linha pontilhada horizontal 920) que corresponde às propriedades de cisalhamento do cimento obtido a partir da medição de atenuação SH (indicado pela linha pontilhada vertical 910) ou, em outra palavras, a curva de atenuação Lamb que tem um valor (ponto no gráfico) que satisfaz a atenuação de Lamb medida de 30 dB/ft (no eixo y) e as propriedades de cisalhamento do cimento, ou seja, a velocidade de cisalhamento do cimento de 1620 m/s ou a impedância de cisalhamento do cimento de 2,92 MRayls (no eixo x), obtido a partir da medição de atenuação de onda SH. Como mostrado pelo ponto circulado 902 (a interseção da linha pontilhada horizontal 920 = atenuação medida, a linha pontilhada vertical 910 = propriedades de cisalhamento obtidas, e uma das curvas de atenuação Lamb 951-957) na figura 9, a curva de atenuação Lamb 953 com uma relação Vp/Vs de 1,63 (Relação de Poisson de 0,2) se encaixa nesse critério, como indicado pela seta 925 que identifica que a curva de atenuação Lamb usando a legenda 915. Uma vez que a referida relação é conhecida, as propriedades de compressão do cimento podem ser obtidas: velocidade de compressão = 1620 m/s * 1.63 ~ 2640 m/s (isto é, Vs * Vp/Vs); impedância de compressão = 2.92 MRayls * 1.63 ~ 4.75 MRayls.

[0048] A figura 11 ilustra um modo alternativo de obter as propriedades de compressão do cimento. A figura 11 é um gráfico que ilustra a atenuação de onda Lamb (modo A0) como uma função das propriedades de compressão do cimento, para uma velocidade constante de cisalhamento do cimento (ou impedância de cisalhamento), de acordo com algumas modalidades. Uma vez que as propriedades de cisalhamento do cimento no referido caso são conhecidas a partir da medição SH, a curva de atenuação Lamb pode ser gerada correspondendo às propriedades conhecidas de cisalhamento do cimento (velocidade de cisalhamento; impedância de cisalhamento) e velocidade de compressão variável do cimento (ou impedâncias de compressão). A referida curva 1160 é ilustrada na figura 11, cuja curva é especificamente a curva de atenuação Lamb de modo A0 para as várias propriedades de compressão do cimento e velocidade de cisalhamento constante do cimento de 1620 m/s (ou impedância de cisalhamento constante do cimento de 2,92 MRayls). (Na figura 11, os valores de relação de Poisson do cimento são limitados à faixa a partir de 0,0 a 0,4.) No referido caso, as propriedades de compressão do cimento podem ser obtidas como o valor de (eixo x) obtido na interseção da linha pontilhada horizontal 1120 (que indica um valor de atenuação de 30 db/ft obtido a partir da medição de Lamb no modo de atenuação A0) e a curva ilustrada de atenuação Lamb 1160, como indicado pelo ponto circulado 1102 na figura 11. Assim sendo, as propriedades obtidas de compressão (valor de eixo x) são marcadas no gráfico como "propriedades derivadas de compressão do cimento" (indicado por linha pontilhada vertical 1110). Será observado que os valores dos pontos na curva 1160 na figura 11, que correspondem às várias propriedades de compressão, podem ser obtidos ao se multiplicar os valores das propriedades de cisalhamento nos pontos na curva Lamb selecionada 953 na figura 9 por Vp/Vs.

[0049] (C) Combinação de pulso eco (ou medição CBL regular) e medição Lamb. Primeiro, o valor de propriedades de compressão do cimento é obtido a partir da medição de um pulso eco, como descrito acima em (1) com referência às figuras 6 e 7. O referido valor pode então ser usado para obter a relação Vp/Vs a partir da atenuação de medição Lamb como mostrado na figura 10. Especificamente, a partir de entre as múltiplas curvas de atenuação Lamb 1051-1057 identificadas pela legenda 1015, a curva de atenuação Lamb é vista tendo uma atenuação de 30 dB/ft (isto é, um valor de atenuação obtido na medição Lamb -- como indicado pela linha pontilhada horizontal 1020) que corresponde às propriedades de compressão do cimento obtido a partir da medição de um pulso eco (indicado pela linha pontilhada vertical 1010) ou, em outras palavras, a curva de atenuação Lamb que tem um valor (ponto no gráfico) que satisfaz a atenuação de Lamb medida de 30 dB/ft (no eixo y) e as propriedades de compressão do cimento, ou seja, a velocidade de compressão do cimento de 2640 m/s ou a impedância de compressão do cimento de 4,75 MRayls (no eixo x), obtido a partir da medição de um pulso eco. Como mostrado pelo ponto circulado 1002 (a interseção da linha pontilhada horizontal 1020 = atenuação medida, a linha pontilhada vertical 1010 = propriedades de compressão obtidas, e uma das curvas de atenuação Lamb 1051-1057) na figura 10, a curva 1053 com uma relação Vp/Vs de 1,63 (Relação de Poisson de 0,2) se encaixa nesse critério, como indicado pela seta 1025 que identifica a curva de atenuação Lamb usando a legenda 1015. Uma vez que a referida relação é conhecida, as propriedades de cisalhamento do cimento podem ser obtidas: velocidade de cisalhamento = 2640 m/s / 1.63 ~ 1620 m/s (Vp * Vs/Vp); impedância de cisalhamento = 4,75 MRayls / 1.63 ~ 2,92 MRayls. Com referência à figura 10, será observado que, enquanto para os dados modelados essa determinação é possível, na prática o uso do referido método particular pode ser difícil uma vez que, como mostrado na figura, pode ocorrer que as curvas 1051-1057 com diferentes Relações de Vp/Vs para os cimentos com várias propriedades de compressão não são muito bem separadas. (pelo fato de que as curvas 1051-1057 não são bem separadas na figura 10, os números de referência 1051-1057 são considerando apenas na legenda 1025, e as curvas atuais 1051-1057 no gráfico não são marcadas com os seus números de referência).

[0050] A figura 12 ilustra um modo alternativo de obter as propriedades de cisalhamento do cimento. A figura 12 é um gráfico que ilustra a atenuação de onda Lamb (modo A0) como uma função das propriedades de cisalhamento do cimento, para uma velocidade constante de compressão do cimento (ou impedância de compressão), de acordo com algumas modalidades. Uma vez que as propriedades de compressão do cimento no referido caso são conhecidas a partir da medição de um pulso eco, a curva de atenuação Lamb pode ser gerada correspondendo às propriedades conhecidas de compressão do cimento (velocidade de compressão; impedância de compressão) e velocidade de cisalhamento de cimento variável (ou impedância de cisalhamentos). A referida curva 1260 é ilustrada na figura 12, cuja curva é especificamente a atenuação Lamb de modo A0 para as várias propriedades de cisalhamento do cimento e velocidade constante de compressão do cimento de 2640 m/s (ou impedância de compressão constante do cimento de 4,75 MRayls). No referido caso, as propriedades de cisalhamento do cimento podem ser obtidas como o valor de (eixo x) obtido na interseção da linha pontilhada horizontal 1220 (que indica que um valor de atenuação de 30 db/ft obtido a partir da medição de Lamb no modo de atenuação A0) e a curva ilustrada de atenuação Lamb 1260, como indicado pelo ponto circulado 1202 na figura 12. Assim sendo, as propriedades de cisalhamento obtidas (valor de eixo x) são marcadas no gráfico as "propriedades derivadas de cisalhamento do cimento" (indicado pela linha pontilhada vertical 1210). Será observado que os valores dos pontos na curva 1260 na figura 12, que corresponde às várias propriedades de cisalhamento, podem ser obtidos ao se multiplicar os valores das propriedades de compressão nos pontos na curva Lamb selecionada 1053 na figura 10 por Vs/Vp.

[0051] (D) Combinação de todas as três medições. A combinação de todas as três medições, descritas acima em (A)-(C), pode ser empregada. No referido caso, a informação adicional obtida pode ser usada, por exemplo, para controle de qualidade, para eliminar as medições errôneas, etc..

[0052] Em vista da discussão acima será observado que combinações (D) e (A) têm determinadas vantagens. A combinação (A) incorpora duas medições independentes de propriedades de compressão de cimento e de cisalhamento, enquanto a combinação (D) adicionalmente proporciona controle de qualidade. Será também observado que a combinação (B) tem determinadas vantagens em relação à combinação (C). Uma vez que a curva ilustrada na figura 12 é plana para as relações de Poisson de cimento na faixa de 0 a 0,4, um erro muito menor na atenuação Lamb A0 medida pode produzir uma grande mudança aparente nas propriedades de compressão do cimento.

[0053] De acordo com algumas modalidades da presente invenção, as medições de Lamb e SH descritas acima podem ser produzidas usando um dispositivo transdutor acústico eletromagnético (EMAT), tal como descrito na Patente US No. 7,697,375 para Reiderman et al., tendo o mesmo cessionário do presente pedido, os conteúdos da qual se encontram aqui incorporados por referência. Entretanto, as modalidades descritas aqui não são limitadas a uma ferramenta ou dispositivo transdutor particular, e quaisquer métodos para excitar as ondas Lamb e SH podem ser usados. A EMAT observada pode ser útil para determinar as propriedades acima descritas do cimento no caso de cimento de peso leve (LWC). Aqueles versados na técnica observarão que várias ferramentas existem para realizar a medição de CBL padrão e/ou medição de um pulso eco. Pode mais uma vez ser observado que quaisquer modos SH podem ser usados para produzir a estimativa de velocidade de cisalhamento/impedância em cimento (isto é SH0, SH1, etc.), e quaisquer modos Lamb (A0, S0, A1, S1, etc.) podem ser usados para obter a velocidade de compressão do cimento/impedância com base a interpretação em conjunto do valor de velocidade de cisalhamento do cimento/impedância obtido a partir da medição SH e um valor de atenuação obtido a partir da medição Lamb.

[0054] Embora o leitor seja orientado para a patente US No. 7,697,375 acima referida incorporada aqui por referência, no entanto a figura 13 proporciona uma ilustração esquemática, simplificada de uma ferramenta EMAT 30, de acordo com algumas modalidades. Os princípios da operação de EMAT envolvem dispor um fio próximo da superfície de um objeto eletricamente condutor (magnético ou não- magnético) e fluir a corrente através do fio. A referida configuração induz correntes de Foucault no objeto por indução eletromagnética (com base no efeito de pele eletromagnético). Na presença de um campo magnético estático (B) as referidas correntes de Foucault (J) induzidas experimentam as forças de Lorenz (f) dada pelo produto do vetor dos dois campos: f = J*B (3)

[0055] Através de uma variedade de interações, as referidas forças de Lorenz são transmitidas para dentro do objeto e servem como uma fonte de ondas acústicas. Dependendo da orientação mútua dos campos se pode usar EMAT para gerar as ondas de cisalhamento ou as ondas Lamb em um revestimento. Como mostrado na figura 13, a ferramenta EMAT 30 tem associado campos magnéticos (AL, ASH). Nessa ilustração simplificada de uma EMAT 30 um fio 32 é mostrado formado em uma série de alças 34. A EMAT 30 está em comunicação elétrica com uma fonte de corrente (não mostrada) que proporciona a corrente i ao fio 32. Ao se aplicar o campo magnético estático AL quando a EMAT 30 é disposta próxima de um objeto, tal como o diâmetro interno de uma seção de revestimento 8 (A figura 1), por sua vez irá induzir a onda Lamb dentro do revestimento 8. De modo similar, se o campo magnético estático ASH é aplicado a uma seção de revestimento 8, uma onda de cisalhamento pode ser induzida dentro do revestimento 8.

[0056] Como é conhecido na técnica, o comprimento de onda das ondas Lamb produzido pelos dispositivos EMAT é dependente da largura W dos enrolamentos da espiral 34 dentro da EMAT 30. Tipicamente há uma relação de um para um entre a largura W do enrolamento da espiral 34 e o comprimento de onda da onda Lamb produzido por a EMAT 30. Assim o comprimento de onda da onda Lamb produzido por uma EMAT específica pode ser controlado ao se controlar a largura W do enrolamento da espiral 34.

[0057] As figuras 14-16 são gráficos de fluxo que ilustram métodos de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço, de acordo com algumas modalidades. De acordo com o gráfico de fluxo da figura 14, o método usa uma medição de perfilagem de ligação de cimento regular (por exemplo, pulso eco) e uma medição de atenuação de onda SH, de acordo com algumas modalidades. De acordo com o gráfico de fluxo da figura 15, o método usa uma medição de atenuação de onda SH e uma medição de atenuação de onda Lamb, de acordo com algumas modalidades. De acordo com o gráfico de fluxo da figura 16, o método usa a medição de perfilagem de ligação de cimento regular (por exemplo, pulso eco) e uma medição de atenuação de onda Lamb, de acordo com algumas modalidades. As figuras 14-16 correspondem às combinações acima descritas (A)-(C), respectivamente.

[0058] Com referência à figura 14, na etapa 1405, uma onda acústica é induzida no revestimento. Na etapa 1410, a atenuação da onda acústica é medida. As etapas 1405 e 1410 podem ser realizadas, por exemplo, usando a ferramenta CBL, por exemplo, um dispositivo transdutor de pulso eco. Na etapa 1415, a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação é determinada com base na atenuação medida da onda acústica. Na etapa 1420, uma onda SH é induzida no revestimento. Na etapa 1425, a atenuação da onda SH é medida. As etapas 1420 e 1425 podem ser realizadas, por exemplo, usando uma ferramenta EMAT. Na etapa 1430, a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação é determinada com base na atenuação medida da onda SH.

[0059] Com referência à figura 15, na etapa 1505, uma onda SH é induzida no revestimento. Na etapa 1510, a atenuação da onda SH é medida. As etapas 1505 e 1510 podem ser realizadas, por exemplo, usando uma ferramenta EMAT. Na etapa 1515, a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação é determinada com base na atenuação medida da onda SH. Na etapa 1520, a onda Lamb é induzida no revestimento. Na etapa 1525, a atenuação da onda Lamb é medida. As etapas 1520 e 1525 podem ser realizadas, por exemplo, usando uma ferramenta EMAT. Na etapa 1530, pelo menos uma curva de atenuação Lamb é gerada que tem um valor que satisfaz a atenuação da onda Lamb medida. Em pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada pode ter um valor que satisfaz a determinada velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação. Na etapa 1535, a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação é determinada com base na pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e na atenuação da onda Lamb medida. Especificamente, a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação pode ser calculada usando uma relação de velocidade de compressão para a velocidade de cisalhamento de pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e a determinada velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação. Alternativamente, em pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada pode corresponder a múltiplas velocidades de compressão, e a determinação da velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base na pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e a atenuação da onda Lamb medida podem ser realizadas por identificar uma interseção da pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e da atenuação da onda Lamb medida.

[0060] Com referência à figura 16, na etapa 1605, uma onda acústica é induzida no revestimento. Na etapa 1610, a atenuação da onda acústica é medida. As etapas 1605 e 1610 podem ser realizadas, por exemplo, usando a ferramenta CBL, por exemplo, um dispositivo transdutor de pulso eco. Na etapa 1615, a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação é determinada com base na atenuação medida da onda acústica. Na etapa 1620, a onda Lamb é induzida no revestimento. Na etapa 1625, a atenuação da onda Lamb é medida. As etapas 1620 e 1625 podem ser realizadas, por exemplo, usando uma ferramenta EMAT. Na etapa 1630, a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação é determinada com base em (a) a atenuação da onda Lamb medida e (b) a determinada velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação. A determinação da velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação podem ser realizadas ao se selecionar a curva de atenuação Lamb que tem um valor que satisfaz (c) a atenuação da onda Lamb medida e (d) a determinada velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação. Alternativamente, a determinação da velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação podem ser realizadas por (e) gerar a curva de atenuação Lamb que corresponde a (i) a determinada velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação e (ii) múltiplas velocidades de cisalhamento, e (f) identificar uma interseção da curva de atenuação Lamb gerada com a atenuação de Lamb medida.

[0061] Consistente com a discussão acima de combinação (D), o método da figura 14 pode adicionalmente incluir induzir e medir a atenuação da onda Lamb e realizar determinações aplicáveis com base na mesma, o método da figura 15 pode adicionalmente incluir induzir e medir a atenuação de uma onda acústica e fazer determinações aplicáveis com base na mesma, e o método da figura 16 pode adicionalmente incluir induzir e medir a atenuação de uma onda SH e fazer determinações aplicáveis com base na mesma.

[0062] Como será entendido por aqueles versados na técnica, com respeito a cada uma das figuras 14-16, o ordenamento de algumas das etapas pode ser variado e algumas das etapas podem ser realizadas em paralelo.

[0063] Com referência a todos os métodos discutidos aqui, uma vez que a impedância de compressão do cimento ou a velocidade de compressão e a impedância de cisalhamento do cimento ou a velocidade de cisalhamento são conhecidas, as propriedades indicativas da resistência do cimento podem ser determinadas com base nas referidas conhecidas quantidades, como será prontamente entendido por aqueles versados na técnica. As referidas propriedades indicativas da resistência do cimento incluem, por exemplo, módulo de volume, módulo de cisalhamento, e módulo de Young. Ao se conhecer as referidas propriedades indicativas da resistência do cimento, decisões mais informadas e por consequência aprimoradas podem ser implementadas como ações a serem tomadas com relação ao poço (por exemplo, perfuração adicional, perfilagem adicional, aplicação de tampa e abandono, etc..).

[0064] De acordo com as modalidades da presente invenção, um modo particular de onda Lamb ou onda SH a ser induzido pode ser selecionado dependendo da conhecida ou estimada densidade do material de ligação. Por exemplo, para o cimento de peso leve, as curvas de atenuação de SH se desviam para baixo, o que quer dizer que o Modo SH0 tem menos sensibilidade do que o Modo SH1. Assim, para o cimento de peso leve pode ser mais preferível de empregar o Modo SH1 do que o Modo SH0.

[0065] De acordo com as modalidades da presente invenção, qualquer uma das ondas Lamb e SH pode ser induzida no revestimento de tal modo a fazer com que a onda se propague em uma direção axial, circunferencial, helicoidal, ou outra direção ao longo do revestimento, como pode ser entendido por aqueles versados na técnica.

[0066] Embora a descrição acima tenha sido dada com referência ao cimento disposto fora de um furo de poço revestido, aqueles versados na técnica podem observar que as modalidades descritas aqui são também aplicáveis a outros tipos de materiais de ligação, incluindo cimento tendo aditivos, tais como contas de vidro, etc..

[0067] Dados (por exemplo, as medições de atenuação, propriedades do cimento, etc..) obtidos pelos métodos descritos aqui, ou perfilagens compiladas a partir dos referidos dados, podem ser alimentados a um sistema para realizar tarefas tais como aquisição de dados, processamento, análise, gerenciamento e transmissão. Os referidos dados podem ser necessários por aqueles que têm que tomar decisões com a responsabilidade de decidir quais ações devem ser adotadas com relação a um poço que foi (inicialmente) perfurado e perfilado. As referidas decisões podem ser críticas e pode ser necessário que sejam tomadas rapidamente, com erros ou retardos acarretando em custos indevidos. Os tomadores de decisão assim como os indivíduos com a atribuição de interpretar os dados podem estar localizados distantes do campo no qual os dados são obtidos, e pode não ser possível se (a tempo) transportar as referidas partes àquele local. É também crítico se manter a confidencialidade dos dados. Assim sendo, as modalidades da presente invenção podem incluir os referidos sistemas para a aquisição, processamento, análise, gerenciamento e transmissão de dados.

[0068] A figura 17 é uma ilustração esquemática do referido sistema de aquisição, processamento, análise, gerenciamento e transmissão de dados. Como mostrado na figura, o sistema 400 inclui uma unidade de superfície 402 conectada de modo operacional a um sistema de perfuração da área de perfuração do poço 404, e servidores 406 conectados de modo operacional à unidade de superfície 402. Como adicionalmente mostrado, o sistema 400 pode também incluir links de comunicação 410 entre o sistema de perfuração da área de perfuração do poço 404, a unidade de superfície 402, e os servidores 406. Uma variedade de links pode ser proporcionada para facilitar o fluxo de dados através de sistema 400. Por exemplo, links de comunicação 410 podem proporcionar comunicação contínua, intermitente, de uma via, de duas vias e/ou seletiva através do sistema 400. Links de comunicação 410 podem ser de qualquer tipo, tal como com fio, sem fio, etc..

[0069] Detalhes do sistema de perfuração da área de perfuração do poço 404 podem ser como descritos com referência à figura 1, e a unidade de superfície 402 pode ser um caminhão de superfície tal como descrito com referência à figura 1. A unidade de superfície 402 pode ser proporcionada com um componente de aquisição 412, um controlador 414, uma unidade de tela 416, um processador 418 e um dispositivo transceptor 420. O componente de aquisição 412 coleta e/ou armazena os dados obtidos a partir do poço usando ferramentas de fundo do poço 14. Será observado que o cabo de aço 10 (A figura 1) pode servir não só como um cabo de força para transportar ferramentas de fundo do poço 14, mas também como um cabo de transmissão de dados ou meio de comunicação para transmitir os dados obtidos pelas ferramentas de fundo do poço 14 ao componente de aquisição 412 da unidade de superfície 402.

[0070] O controlador 414 pode ser habilitado para decretar comandos no poço. O controlador 414 pode ser proporcionado com meios de acionamento que podem realizar operações de perfuração, tal como condução, avanço, ou de outro modo tomar a ação na área de perfuração do poço. Os comandos podem ser gerados com base em lógica de processador 418, ou por comandos recebidos a partir de outras fontes. O processador 418 pode ser proporcionado com características para manipular e analisar os dados obtidos, incluindo realizar as determinações, cálculos, etc.. descritos aqui e ações de suporte ou relacionadas, como pode ser entendido por aqueles versados na técnica. O processador 418 pode ser proporcionado com funcionalidade adicional para realizar as operações no poço.

[0071] A unidade de tela 416 pode ser proporcionada na área de perfuração do poço e/ou em locais distantes (não mostrada) para a visualização dos dados. Os dados representados pela unidade de tela 416 podem ser dados brutos, dados processados e/ou saídas de dados gerados a partir de vários dados. Um usuário pode determinar o curso desejado de ação durante ou após a perfuração, com base na revisão dos dados exibidos. A operação de perfuração pode ser seletivamente ajustada em resposta à revisão dos dados exibidos. Os dados e os aspectos da operação de perfuração podem ser vistos em tempo real ou em tempo próximo do real na unidade de tela 416.

[0072] O dispositivo transceptor 420 proporciona um meio para proporcionar acesso aos dados para e/ou a partir de outras fontes. O dispositivo transceptor 420 também proporcionar um meio para se comunicar com outros componentes, tais como os servidores 406, o sistema de perfuração da área de perfuração do poço 404, e a unidade de superfície 402.

[0073] Os servidores 406 podem incluir qualquer um de servidor(es) no campo 422, servidor(es) remoto 424, e servidor(es) de terceiro 426. O servidor no campo 422 pode ser posicionado na área de perfuração do poço e/ou em outros locais para distribuir dados a partir da unidade de superfície 402. O servidor remoto 424 pode ser posicionado em um local em afastamento a partir do poço e pode proporcionar dados a partir de fontes remotas. O servidor de terceiros 426 pode ser no campo ou remoto, mas é operado por uma terceira parte.

[0074] Servidores 406 podem ser capazes de transferir os dados da perfuração, tais como a perfilagem, os eventos de perfuração, a trajetória, e/ou outros dados do campo de petróleo, tais como os dados sísmicos, os dados históricos, os dados econômicos, ou outros dados que podem ser de uso durante a análise. O tipo de servidor não deve ser construído de modo a limitar a presente invenção, mas em vez disso o sistema 400 pode ser adaptado para funcionar com diferentes tipos de servidores tal como será entendido por aqueles versados na técnica.

[0075] Os servidores 406 podem coletar uma grande variedade de dados. Os dados podem ser coletados a partir de uma variedade de canais que proporcionam determinados tipos de dados, tal como as perfilagens do poço. Os dados a partir dos servidores podem ser passados para as ferramentas/software de análise e de gerenciamento para processamento e uso aplicável na tomada de decisões com relação ao poço, cujas decisões podem ser tomadas pelos tomadores de decisão distantes a partir do poço. Os servidores 406 podem também ser usados para armazenar e/ou transferir dados.

[0076] Com relação aos vários casos de transmissão de dados acima mencionados com referência ao sistema da figura 17, qualquer meio de transmissão conhecido daqueles versados na técnica pode ser empregado.

[0077] Em vista da discussão acima, será entendido que os métodos descritos aqui podem ser realizados por uma máquina tal como o processador 418 e/ou o controlador 414, que executam as instruções, que podem ser implementadas em software, firmware, hardware, ou qualquer combinação dos mesmos, e que podem ser contidas em um artigo de fabricação que compreende um meio acessível a computador ou meio capaz de ser lido por computador, as instruções fazendo com que a máquina realize o método quando as instruções são executadas pela máquina.

[0078] Na luz dos princípios e nas modalidades exemplificativas descritas e ilustradas aqui, será reconhecido que os exemplos de modalidades podem ser modificados em arranjo e detalhes sem se desviar dos referidos princípios. Também, a discussão anterior se focou em modalidades particulares, mas outras configurações são também contempladas. Em particular, embora as expressões tais como "em uma modalidade," "em outra modalidade," ou semelhante sejam usadas aqui, as referidas frases podem significar em geral referência a possibilidades de modalidade, e não pretendem ser limitantes da presente invenção para as configurações das modalidades particulares. Como usado aqui, os referidos termos podem ser referência à mesma ou às diferentes modalidades que são combináveis em outras modalidades. Em regra, qualquer modalidade referenciada aqui é livremente combinável com qualquer uma ou mais de outras modalidades referenciadas aqui, e qualquer número de características de diferentes modalidades são combináveis com uma outra, a não ser que indicado de outro modo ou assim ditado pela descrição aqui.

[0079] De modo similar, embora exemplos de métodos ou processes tenham sido descritos com relação ás etapas particulares ou às operações realizadas em uma sequência particular, numerosas modificações podem ser aplicadas aos referidos métodos ou processos para derivar numerosas modalidades alternativas da presente invenção. Por exemplo, modalidades alternativas podem incluir métodos ou processos que usam menos do que todas as etapas descritas ou operações, métodos ou processos que usam etapas ou operações adicionais, e os métodos ou processos nos quais as etapas ou operações individuais descritas aqui são combinadas, subdivididas, rearranjadas, reordenadas, ou de outro modo alteradas. De modo similar, a referida descrição descreve uma ou mais modalidades em que várias operações são realizadas por determinados sistemas, aplicações, módulos, componentes, etc.. Em modalidades alternativas, entretanto, as referidas operações podem ser realizadas por diferentes componentes. Também, itens tais como aplicações, módulo, componentes, etc.. podem ser implementados como construtores de software armazenados em um meio de armazenamento acessível à máquina, tal como um disco ótico, um disco rígido, etc.., e os referidos construtores podem adotar a forma de aplicativos, programas, sub-rotinas, instruções, objetos, métodos, classes, ou qualquer outra forma adequada de lógica de controle; os referidos itens podem também ser implementados como firmware ou hardware, ou como qualquer combinação de software, firmware e hardware, ou qualquer combinação de quaisquer dois de software, firmware e hardware.

[0080] Ademais, cada uma das modalidades do método determinada acima, incluindo todas as combinações de modalidades do método, pode também ser instanciada como uma modalidade de artigo de fabricação, em que um artigo de fabricação compreende um meio não transitório acessível à máquina que contém instruções, em que as instruções, quando executadas pela máquina, fazem com que a máquina realize o respectivo método.

[0081] A presente descrição pode incluir descrições de vários benefícios e vantagens que podem ser proporcionados por várias modalidades. Um, alguns, todos ou diferentes benefícios ou vantagens pode ser proporcionado por diferentes modalidades.

[0082] Em vista de uma grande variedade de permutações úteis que podem ser prontamente derivadas a partir dos exemplos de modalidades descritas aqui, é pretendido que a referida descrição detalhada seja meramente ilustrativa, e a mesma não deve ser tida como limitante do âmbito da presente invenção. O que é reivindicado como a presente invenção, portanto, são todas as implementações que se insiram dentro do âmbito das reivindicações a seguir, e todas as equivalentes das referidas implementações.

Claims

1. Método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço, caracterizado pelo fato de que compreende: induzir uma onda SH no revestimento; medir a atenuação da onda SH; determinar a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação com base na atenuação medida da onda SH; induzir a onda Lamb no revestimento; medir a atenuação da onda Lamb; gerar pelo menos uma curva de atenuação Lamb que tem um valor que satisfaz a atenuação da onda Lamb medida; e determinar a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base na pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e a atenuação da onda Lamb medida.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de ligação é cimento.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a indução de pelo menos um de onda SH ou onda Lamb no revestimento e a medição da atenuação de pelo menos um de onda SH ou onda Lamb é realizada usando um dispositivo transdutor acústico eletromagnético.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: determinar a propriedade indicativa de resistência do material de ligação, com base em pelo menos um de (a) a determinada velocidade de compressão ou a impedância de compressão e (b) a determinada velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende selecionar um modo particular de pelo menos um da onda SH a ser induzida e a onda Lamb a ser induzida, dependendo da densidade conhecida ou estimada do material de ligação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos a seguir contém: (a) a indução da onda SH no revestimento compreende fazer com que a onda SH se propague em uma direção axial, circunferencial ou helicoidal ao longo do revestimento; e (b) a indução da onda Lamb no revestimento compreende fazer com que a onda Lamb se propague em uma direção axial, circunferencial ou helicoidal ao longo do revestimento.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada tem um valor que satisfaz a determinada velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a determinação da velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base em pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e a atenuação da onda Lamb medida compreende calcular a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação usando uma relação da velocidade de compressão para a velocidade de cisalhamento da pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e a determinada velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada corresponde a múltiplas velocidades de compressão, e em que a determinação da velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base na pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e a atenuação da onda Lamb medida compreende identificar uma interseção da pelo menos uma curva de atenuação Lamb gerada e a atenuação da onda Lamb medida.

10. Método de determinar as propriedades de um material de ligação disposto fora de um revestimento em um furo do poço, caracterizado pelo fato de que compreende: induzir uma onda acústica no revestimento; medir a atenuação da onda acústica; determinar a velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação com base na atenuação medida da onda acústica; induzir a onda Lamb no revestimento; medir a atenuação da onda Lamb; e determinar a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação com base em (a) a atenuação da onda Lamb medida e (b) a determinada velocidade de compressão ou a impedância de compressão do material de ligação, em que a determinação da velocidade de cisalhamento ou impedância de cisalhamento do material de ligação com base em (a) a atenuação medida da onda Lamb e (b) a velocidade de compressão determinada ou impedância de compressão do material de ligação compreende: gerar uma curva de atenuação de Lamb que corresponde a (c) a velocidade de compressão ou impedância de compressão determinada do material de ligação e (d) velocidades de cisalhamento múltiplas; e identificar uma interseção da curva de atenuação Lamb gerada com a atenuação Lamb medida.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o material de ligação é cimento.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a indução da onda acústica no revestimento e a medição da atenuação da onda acústica compreende realizar uma medição de pulso eco.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a indução da onda Lamb no revestimento e a medição da atenuação da onda Lamb é realizada usando um dispositivo transdutor acústico eletromagnético.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: determinar a propriedade indicativa de resistência do material de ligação, com base em pelo menos um de (c) a determinada velocidade de compressão ou a impedância de compressão e (d) a determinada velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende selecionar um modo particular da onda Lamb a ser induzida dependendo da densidade conhecida ou estimada do material de ligação.

16. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a indução da onda Lamb no revestimento compreende fazer com que a onda Lamb se propague em uma direção axial, circunferencial ou helicoidal ao longo do revestimento.

17. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: induzir uma onda SH no revestimento; medir a atenuação da onda SH; e determinar a velocidade de cisalhamento ou a impedância de cisalhamento do material de ligação com base na atenuação medida da onda SH.