MX2014007352A - Uso de armonicas de orden superior para determinar la impedancia acustica de material por detras de la tuberia de revestimiento de los agujeros. - Google Patents

Abstract

Una herramienta de registro acústico emite un pulso acústico de banda ancha hacia una superficie interna de una tubería de revestimiento del agujero y se recibe una respuesta acústica. La respuesta acústica es analizada en una o más armónicas de orden superior de la resonancia en modo de espesor de la tubería de revestimiento para determinar la impedancia acústica del material por detrás de la tubería de revestimiento.

Description

USO DE ARMONICAS DE ORDEN SUPERIOR PARA DETERMINAR LA IMPEDANCIA ACÚSTICA DE MATERIAL POR DETRÁS DE LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO DE LOS AGUJEROS ANTECEDENTE Comúnmente, un pozo de hidrocarburo revestido incluye un agujero perforado en una formación geológica, una tubería de revestimiento llena con fluido colocado en el agujero y cemento colocado en un anillo entre la tubería de revestimiento y la formación. Durante las operaciones de registro del pozo, puede ser importante obtener información sobre la condición de la tubería de revestimiento y el material por detrás de la tubería de revestimiento (por ejemplo, cemento, agua, lodo de perforación, aire, etc.). Se pueden utilizar herramientas ultrasónicas de registro para determinar las características de la tubería de revestimiento y el material por detrás de la tubería de revestimiento como puede ser, por ejemplo, el espesor de la tubería de revestimiento y la impedancia acústica del material por detrás de la tubería de revestimiento. Comúnmente, estas mediciones se obtienen excitando una resonancia en modo de espesor de la tubería de revestimiento utilizando un pulso acústico ultrasónico, midiendo el periodo temporal y tasa de decaimiento de amplitud de la respuesta acústica, e interpretando los datos. La resonancia en modo de espesor de la tubería de revestimiento en respuesta al pulso acústico en general depende del enlace cemento-tubería de revestimiento, expresado como una impedancia acústica del cemento, y el espesor de la tubería de revestimiento.

BREVE DESCRIPCIÓN Esta breve descripción se proporciona para introducir una selección de conceptos en una forma simplificada que además se describe más adelante en la descripción detallada. Esta breve descripción no se intenta que identifique características claves o esenciales del tema reclamado, ni se intenta que se utilice, en aislamiento, como una ayuda para determinar el alcance del tema reclamado. En un nivel alto, las modalidades del tema descrito en la presente se refieren a la determinación de una impedancia acústica de un material por detrás de la tubería de revestimiento. En las modalidades, un pulso acústico de banda ancha es emitido hacia una superficie interna de la tubería de revestimiento y se recibe una respuesta acústica. La respuesta acústica es analizada en una o más armónicas de la resonancia en modo de espesor de la tubería de revestimiento para determinar la impedancia acústica del material por detrás de la tubería de revestimiento. Aunque se describen múltiples modalidades, aún otras modalidades serán evidentes para los expertos en la técnica de la siguiente descripción detallada, la cual muestra y describe las modalidades ilustrativas de aspectos del tema que se reclama. Por consiguiente, los dibujos y descripción detallada se deben de considerar de naturaleza ilustrativa y no restrictiva.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un sistema de registro acústico en el sitio del pozo de acuerdo con las modalidades de la invención; La FIG. 2 es una gráfica en el modo de dispersión alrededor de la primera y segunda armónicas para un caso ejemplar simulado de una placa de acero de acuerdo con las modalidades de la invención; La FIG. 3 es un diagrama de flujo que muestra un método para determinar una impedancia acústica de un material por detrás de una tubería de revestimiento de acuerdo con las modalidades de la invención; La FIG. 4 es una gráfica e muestra una correspondencia entre una relación de una egunda armónica a una primera armónica y una relación de la velocidad de la onda de cizallamiento a la velocidad de la onda de compresión de acuerdo con las modalidades de la invención; La FIG. 5 es un diagrama de bloque de un entorno de operación de acuerdo con las modalidades de la invención; Y La FIG. 6 es un diagrama de flujo esquemático que muestra un método para analizar una respuesta acústica correspondiente a un pulso acústico transmitido de acuerdo con las modalidades de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA El tema de las modalidades de la invención se describe con especificidad para cumplir los requerimientos estatutarios. Sin embargo, la descripción misma no se intenta que limite el alcance de esta patente. En su lugar, los inventores han contemplado que el tema reclamado también se podría incorporar en otras formas, para incluir diferentes características o combinaciones de características similares a las descritas en este documento, junto con otras tecnologías. Más aún, aunque los aspectos de los métodos de acuerdo con las modalidades se describen con referencia a los "bloques," el término "bloque" no se debe interpretar como implicando cualquier orden particular entre diversos aspectos a menos que el orden de los aspectos individuales se describa explícitamente.

Cuando se introducen elementos de diversas modalidades de la presente invención, los artículos "un," "una," y "el" se intenta que siqnifiquen que hay uno o más de los elementos. Los términos "consiste," "incluye," y "tiene" se intenta que sean inclusivos y siqnifica que puede haber elementos adicionales diferentes a los elementos listados. Adicionalmente , se debe entender que las referencias a "una modalidad" o "la modalidad" de la presente invención no se intenta que sean interpretadas como excluyendo la existencia de las modalidades adicionales .

Refiriéndonos a la FIG. 1, se muestra una modalidad de un sistema de registro acústico en el sitio del pozo 100 de acuerdo con las modalidades de la invención. Una herramienta de registro acústico 110 se puede descender y elevar en un agujero 102 en formaciones terrestres 104 mientras se registran las mediciones de datos mediante un transductor 112. En las modalidades, la herramienta de registro acústico 110 puede ser una herramienta dedicada para el registro acústico como puede ser, por ejemplo, la herramienta UltraSonic Imager (USI) disponible de Schlumberger Technology Corporation de Nueva York, NY. En otras modalidades, la herramienta 110 puede estar incluida dentro de un módulo de registro durante la perforación (LWD) o módulo de medición durante la perforación (M D) asociado con una sarta de perforación. La tubería de revestimiento 106 se ajusta en el agujero 102, y comúnmente puede haber cemento 108 entre la tubería de revestimiento 106 y las formaciones terrestres 104. En las modalidades, el cemento 108 impide la migración de fluidos entre las zonas portadoras de agua e hidrocarburos en una zona de producción.

El sistema de registro acústico en el sitio de pozo 100 ilustrativo que se muestra en la FIG. 1 no se intenta que sugiera ninguna limitación en el alcance de uso o funcionalidad de las modalidades descritas en todo este documento. Tampoco se debe interpretar el sistema de registro acústico en el sitio de pozo 100 ilustrativo como teniendo alguna dependencia o requerimiento relacionado con cualquier componente simple o combinación de componentes que se muestran en él. Por ejemplo, en algunas modalidades, el sistema de registro acústico en el sitio de pozo 100 ilustrativo puede incluir componentes adicionales. Adicionalmente, cualquiera de uno o más de los componentes representados en la FIG. 1 pueden estar, en diversas modalidades, integrados con cualquiera de uno o más de los otros componentes representados en ella (o componentes que no se muestran) . Cualquier número de otros componentes o combinaciones de componentes se pueden integrar con el sistema de registro acústico en el sitio de pozo 100 ilustrativo representados en la FIG. 1, se considera que todos los cuales están dentro del ámbito del tema descrito.

El transductor 112 emite pulsos 114 de energía ultrasónica hacia la tubería de revestimiento 106 y recibe ecos reflejados ("respuestas acústicas") 116. De acuerdo con las modalidades, el transductor 112 gira dentro de la tubería de revestimiento 106 para obtener las respuestas acústicas 116 de alrededor de al menos una porción de la extensión circunferencial de la tubería de revestimiento 106. En otras modalidades, el transductor 112 es una matriz de transductor en fase que se puede utilizar para obtener un número de respuestas acústicas 116 (por ejemplo, formas de onda de pulso-eco) a lo largo de al menos una porción de la extensión circunferencial de la tubería de revestimiento 106. En las modalidades, el transductor 112 está acoplado a la electrónica en la herramienta 110 a través de conexiones eléctricas giratorias (no se muestran) . La herramienta 110 puede incluir uno o más procesadores, codificadores, y similares. En algunas modalidades, el análisis de las respuestas acústicas 116 se puede realizar por completo, o en parte, utilizando la electrónica colocada dentro de la herramienta 110. Adicionalmente, en las modalidades, el análisis se puede realizar por completo, o en parte, utilizando el equipo de la superficie 120. La herramienta 110 se comunica con el equipo de la superficie 120 utilizando un enlace de comunicación 122. En las modalidades, el enlace de comunicación 122 puede incluir tecnologías de comunicación alámbrica, tecnologías de comunicación inalámbrica, tecnologías de comunicación sísmica, y similares.

De acuerdo con diversas modalidades, la respuesta acústica 116 es detectada por el transductor 112 como una serie de señales, las cuales, en las modalidades, son muestreadas a una tasa seleccionada, digitalizadas , multiplexadas, y transmitidas al equipo de la superficie 120. En otras modalidades, los datos de las señales de respuesta acústica se pueden almacenar dentro de la herramienta 110, procesar dentro de la herramienta 110, o similares. En las modalidades, se utiliza software de computación para analizar la respuesta acústica 116 para determinar las características de la tubería de revestimiento 106 y el material 108 por detrás de la tubería de revestimiento (por ejemplo, cemento). Por ejemplo, en las modalidades, la herramienta de registro acústico 110 excita una resonancia de la tubería de revestimiento 106 y utiliza el tiempo de decaimiento de la respuesta acústica para determinar la impedancia acústica del material 108 por detrás de la tubería de revestimiento. En algunas modalidades, la información acerca de estas características se determina a una tasa que se aproxima a la velocidad de barrido de la herramienta de registro acústico 110. En la modalidad, esta información se presenta en un dispositivo de presentación en el equipo de la superficie 120 (por ejemplo, en tiempo real).

De acuerdo con diversas modalidades, las relaciones de "velocidad de la onda de cizallamiento (Vs) a velocidad de la onda de compresión (Vp) " relativamente bajas asociadas con las tuberías de revestimiento de acero cromado puede resultar en determinaciones inexactas de impedancia acústica de los materiales por detrás de la tubería de revestimientos cuando las determinaciones de impedancia acústica se basan en el análisis de una respuesta acústica en la resonancia en modo de espesor de la tubería de revestimiento. En las modalidades, analizando la respuesta acústica, al menos en parte, en las armónicas de orden superior (por ejemplo, la segunda armónica, la tercera armónica, etc.) de la frecuencia de resonancia en modo de espesor (por ejemplo, la frecuencia fundamental correspondiente a la resonancia en modo de espesor) , se pueden adquirir determinaciones más exactas de la impedancia acústica del material por detrás de la tubería de revestimientos con relaciones VS/VP bajas debido a las regiones espectrales asociadas con las armónicas de orden superior en general son menos afectadas por Vs, como se muestra, por ejemplo, en la FIG. 2.

La FIG. 2 es una gráfica en el modo de dispersión alrededor de la primera y segunda armónicas para un caso ejemplar simulado de una placa de acero de lOmm. El eje horizontal 210 corresponde a la frecuencia (medida en MHz) y el eje vertical 212 corresponde a la lentitud de la fase del modo (medida en ms/m) . Como se muestra en la FIG. 2, la resonancia en modo de espesor 214 (por ejemplo, primera armónica) de acero al carbono (no teniendo el acero contenido de cromo) está libre de interferencia de resonancias de otros modos 216 cercanos.

Sin embargo, en la tubería de revestimiento de cromo (por ejemplo, la tubería de revestimiento de acero con al menos algún contenido de cromo) , la cual tiene una relación VS/VP inferior que la tubería de revestimiento de acero al carbono, el segundo modo de resonancia, cercano, 222 enfoca la resonancia en modo de espesor 220 y perturba el lugar de la frecuencia y anchura de la resonancia en modo de espesor, lo cual pueden originar la estimación errónea de la impedancia acústica del material por detrás de la tubería de revestimiento. En comparación, la segunda armónica 218 y 224 (de las resonancias en modo de espesor 214 y 220, respectivamente) de acero al carbono y de acero cromado, respectivamente, tienden a ser considerablemente independientes de Vs. Lo mismo en general es verdad con respecto a otras frecuencias armónicas de orden superior. Las anchuras relativas de la segunda y otras armónicas de orden superior también parecen ser relativamente independientes de Vs.

La FIG. 3 es un diagrama de flujo que muestra un método ejemplar 300 para determinar una impedancia acústica de un material (por ejemplo, cemento, agua, aire, etc.) por detrás de una tubería de revestimiento. De acuerdo con diversas modalidades, la tubería de revestimiento puede estar hecha de cualquier número de materiales diferentes como puede ser, por ejemplo, acero al carbono, de acero cromado, y similares. En las modalidades del método 300, un transductor emite un pulso acústico de banda ancha hacia una superficie interna de la tubería de revestimiento (bloque 310).

De acuerdo con diversas modalidades, el transductor puede ser controlado para emitir pulsos acústicos de banda ancha de duración relativamente corta y teniendo un espectro que cubre un intervalo de frecuencia desde aproximadamente 200 kHz hasta aproximadamente 700 kHz. En las modalidades, analizando las respuestas acústicas, al menos en parte, en las armónicas de orden superior de las resonancias en modo de espesor se pueden obtener expandiendo el intervalo de frecuencia de los pulsos acústicos emitidos. Por ejemplo, en las modalidades, el espectro de frecuencia puede incluir un intervalo desde aproximadamente 200 kHz hasta aproximadamente 3 MHz. En las modalidades, el espectro de frecuencia se puede seleccionar con base en la tarea particular, tipo de la tubería de revestimiento, características del material por detrás de la tubería de revestimiento, y similares.

La herramienta de registro acústico recibe una respuesta acústica correspondiente al pulso acústico emitido (bloque 312) . La respuesta acústica se utiliza (por ejemplo, procesando en el mismo dominio de frecuencia) para identificar una o más armónicas de orden superior de la resonancia en modo de espesor (bloque 314). Adicionalmente, en las modalidades, la primera armónica (es decir, la frecuencia fundamental correspondiente a la resonancia en modo de espesor) se puede identificar también. En las modalidades, una segunda armónica (por ejemplo, dos veces la frecuencia fundamental) , la tercera armónica (por ejemplo, tres veces la frecuencia fundamental), y/o armónicas de orden superior se pueden identificar. En las modalidades, identificar la armónica de orden superior o armónicas incluye identificar una porción de la respuesta acústica con base en un espesor de la tubería de revestimiento. Esto es, en algunas modalidades, las armónicas de orden superior se identifican analizando una región del espectro de frecuencia de la respuesta acústica en una región correspondiente a un múltiplo entero de la resonancia en modo de espesor de la frecuencia de la tubería de revestimiento. En otras modalidades, las armónicas de orden superior se pueden identificar identificando las depresiones o ranuras en el espectro de frecuencia de la respuesta acústica.

En las modalidades del método 300, la respuesta acústica es analizada en la armónica de orden superior identificada, o armónicas, (y, en las modalidades, la primera armónica) para determinar la impedancia acústica del material por detrás de la tubería de revestimiento (bloque 316) . En algunas modalidades, el análisis también puede incluir la primera armónica (es decir, la frecuencia de resonancia en modo de espesor) . De acuerdo con algunas modalidades, la impedancia acústica del material por detrás de la tubería de revestimiento se puede determinar analizando la respuesta acústica utilizando un algoritmo de inversión, donde el algoritmo de inversión analiza la respuesta acústica en la armónica o armónicas de orden superior.

De acuerdo con diversas modalidades, la respuesta acústica es analizada en cada una de la primera, la segunda, la tercera y/u otras armónicas de orden superior para generar una serie de valores de impedancia acústica y la combinación de estos análisis se utiliza para determinar la impedancia acústica (bloque 318). En las modalidades, se realiza una comparación de la serie de valores de impedancia acústica y la impedancia acústica se determina con base en la comparación como puede ser, por ejemplo, seleccionando uno de los valores de la impedancia acústica. En algunas modalidades, los miembros de la serie de valores de impedancia acústica se pueden comparar entre si para identificar los patrones consistentes, los cuales se pueden incorporar en la determinación final de impedancia acústica. Otras modalidades incluyen determinar la impedancia acústica con base en una combinación de miembros de la serie de valores de impedancia acústica. En algunas modalidades, la impedancia acústica se puede determinar con base, al menos en parte, en una relación VS/VP en la tubería de revestimiento de acero, la cual se puede determinar de la relación de la primera armónica (por ejemplo, la frecuencia fundamental correspondiente a la resonancia en modo de espesor) a la segunda armónica (por ejemplo, dos veces la frecuencia fundamental) (como se describe más adelante, con referencia a la FIG. 4).

Por ejemplo, la impedancia acústica, y/o la serie de valores de impedancia acústica, del material por detrás de la tubería de revestimiento se puede determinar analizando la respuesta acústica en la armónica de orden superior, o armónicas, utilizando un algoritmo de inversión como puede ser el algoritmo descrito en la Patente EUA No. 5,216,638, presentada en Abril 20, 1990 y emitida a Peter right en Junio 1, 1993, la cual está asignada a Schlumberger Technology Corporation de Nueva York, Nueva York, la cual se puede utilizar para determinar diversas características que caracterizan cada una de las armónicas identificadas. En ese algoritmo, por ejemplo, una armónica de orden superior se puede caracterizar por una frecuencia central F0 de la resonancia armónica (por ejemplo, correspondiente a un grupo mínimo de demora TMIN) I la profundidad H de la depresión correspondiente a la armónica, y el ancho de banda fraccional B/F0, donde el ancho de banda B es la anchura de la depresión en un nivel ?t arriba del grupo de demora mínima imin igual a un porcentaje predeterminado. La frecuencia central F0 en general principalmente depende del espesor de la tubería de revestimiento mientras que la profundidad H y el ancho de banda fraccional B/Fn en general principalmente son influenciadas por las impedancias acústicas del lodo y el material por detrás de la tubería de revestimiento (por ejemplo, cemento) . En las modalidades, estos parámetros se determinan buscando un mínimo en un espectro de demora del grupo normalizado dentro de un intervalo de frecuencia predeterminado ubicado alrededor de un múltiplo de la frecuencia de la resonancia en modo de espesor de la tubería de revestimiento.

De acuerdo con las modalidades, el espesor de la tubería de revestimiento y la impedancia del cemento se pueden determinar, con base en los parámetros medidos, mediante la iteración utilizando un modelo. En las modalidades, el modelo puede ser un modelo plano (por ejemplo, la pared de la tubería de revestimiento se modela como un plano) definido por la impedancia del cemento ZCEM/ el espesor de la tubería de revestimiento d, la impedancia del lodo ZM y la impedancia de la tubería de revestimiento ZP. En algunas modalidades, la impedancia del lodo ZM se puede obtener mediante la calibración separada, haciendo referencia a una base de datos (por ejemplo, una tabla de búsqueda, una base de datos relacional, etc.), o similares. En las modalidades, la impedancia de la tubería de revestimiento ZP es una cantidad conocida, o estimada. En otras modalidades, la impedancia de la tubería de revestimiento se puede determinar de la respuesta acústica, una base de datos, o similares.

En algunas modalidades, la respuesta acústica se puede analizar determinando su respuesta a un pulso Dirac e en el dominio de tiempo, en el cual, por ejemplo, el valor inicial para la impedancia de cemento ZCEM se puede obtener de la profundidad H medida de la resonancia (por ejemplo, utilizando las tablas de búsqueda, cálculos separados, etc.) y el valor inicial del espesor de la tubería de revestimiento se puede derivar de la frecuencia central F0. En una modalidad, un espectro de la respuesta de impulso de la respuesta acústica se puede generar y multiplicar utilizando un espectro de normalización representativo del sistema transductor por lodo para obtener un espectro transductor por lodo. En las modalidades, la ventana de procesamiento se puede aplicar en el dominio de frecuencia mediante la convolución con el espectro transductor por lodo y el espectro de demora del grupo se pueden calcular de la señal convolucionada y normalizada.

En las modalidades, el espectro de demora del grupo normalizado se puede utilizar para determinar los valores de referencia para las características de la resonancia, por ejemplo, la frecuencia central correspondiente a un mínimo de demora del grupo identificado en este espectro dentro del intervalo de frecuencia especificado, y el ancho de banda fraccional, las cuales se pueden comparar con las características medidas. En las modalidades, la impedancia del material por detrás de la tubería de revestimiento y el espesor de la tubería de revestimiento se pueden determinar mediante el cálculo directo, utilizando las tablas de búsqueda pre-establecidas que relacionan estas características con las características que caracterizan la resonancia, o similares. De la comparación, nuevos estimados para la impedancia de cemento y el espesor de la tubería de revestimiento se pueden definir para una segunda iteración. De acuerdo con diversas modalidades, la iteración continúa hasta que la respuesta de demora del grupo modelo está caracterizada por las mismas características que la resonancia medida. En las modalidades, otros métodos y algoritmos se pueden utilizar para determinar la impedancia acústica y el espesor de la tubería de revestimiento. Por ejemplo, en algunas modalidades, diferentes tipos de esquemas de ventaneo, esquemas de normalización, y similares se pueden utilizar.

De acuerdo con diversas modalidades del método 300, una impedancia acústica corregida del material por detrás de la tubería de revestimiento se puede determinar aplicando una corrección a la impedancia acústica determinada del material (bloque 320) . En algunas modalidades, el tipo de la tubería de revestimiento se puede determinar (por ejemplo, haciendo referencia a las entradas, una base de datos, etc. ) y las correcciones se pueden aplicar con base en el tipo de la tubería de revestimiento. Por ejemplo, en las modalidades en las cuales la tubería de revestimiento incluye acero al carbono, una corrección asociada con las propiedades (por ejemplo, Vp, Vs, densidad, etc.) de acero al carbono se puede aplicar para determinar una impedancia acústica corregida. En otras modalidades, las correcciones se pueden aplicar con base en una cantidad de cromo y/o níquel incluida dentro de la tubería de revestimiento de acero, así como el tipo de acero (por ejemplo, martensítico, dúplex, austenítico, etc. ) . En las modalidades, determinar la impedancia corregida puede incluir determinar una velocidad de la onda (por ejemplo, Vp, Vsr etc.) asociada con la tubería de revestimiento y aplicando una corrección asociada con la velocidad de la onda. Como otro ejemplo, en las modalidades, determinar la impedancia corregida puede incluir determinar una densidad asociada con la tubería de revestimiento y aplicar una corrección asociada con la densidad .

En algunas modalidades, determinar la impedancia corregida puede incluir determinar una relación de Vs/Vp asociada con la tubería de revestimiento y aplicar una corrección asociada con la relación. Por ejemplo, la FIG. 4 es una gráfica que muestra una relación medida de forma experimental entre una relación de frecuencia de una segunda armónica, 2F0, a la frecuencia de la resonancia en modo de espesor (es decir, primera armónica) , F0, y la relación Vs/Vp para una tubería de revestimiento simulada ejemplar que tiene un diámetro externo de 7 pulgadas y un espesor promedio de 0.4 pulgadas con agua tanto en el interior como en el exterior de la tubería de revestimiento simulada. En la FIG. 4, el eje horizontal 410 corresponde a la relación Vs/Vp y el eje horizontal corresponde a la relación de frecuencia, 2F0/F0. Como es evidente de la FIG. 4, por ejemplo, los puntos de datos asociados con 28% de acero cromado 414, 27% de acero cromado 416, 25% de acero cromado 418, 22% de acero cromado 420, y acero al carbono 422 parece descansar a lo largo de una curva considerablemente suave. De este modo, la relación de frecuencia en general identifica el grado de acero y de forma cuantitativa puede producir la relación Vs/Vp. La utilidad de la relación que se muestra en la FIG. 4 no necesariamente está limitada a la segunda armónica sino también es verdadero de las armónicas superiores .

De acuerdo con diversas modalidades, las correcciones en tercera dimensión (3D) se pueden aplicar a la impedancia acústica con base en la geometría de la tubería de revestimiento. Por ejemplo, en algunas modalidades, se puede utilizar un modelo de corrección cilindrica. En algunas modalidades, la corrección se puede generar utilizando un algoritmo de modelado pulso-eco en 3D como puede ser, por ejemplo, el que se describe en Zeroug y Stanke, "Interacción ultrasónica del haz pulsado con una placa elástica cargada con fluido: Theory" J. Acoust. Soc. Am. 100 (3), p. 1339, Septiembre 1996.

Algunas modalidades del tema descrito se describen en el contexto general del software de computación, las cuales en general se refieren a instrucciones ejecutables por la computadora. Las instrucciones ejecutables por la computadora pueden incluir, por ejemplo, código de computación, instrucciones que puede utilizar la máquina, y similares como puede ser, por ejemplo, componentes del programa, capaces de ser ejecutados por uno o más procesadores asociados con un dispositivo de computación. En general, los componentes del programa incluyen rutinas, programas, objetos, módulos, estructuras de datos, y similares, que se refieren al código que, cuando se ejecuta, ocasiona que un dispositivo de computación realice tareas particulares (por ejemplo, métodos, cálculos, etc.) o ejecute o manipule diversos tipos de datos abstractos.

Los medios legibles por computadora pueden incluir tanto medios volátiles y no volátiles, medios removibles y no removibles, y contempla medios legibles utilizando una base de datos, un procesador, un enrutador, y otros diversos dispositivos de red. Por ejemplo, y sin limitación, los medios legibles por computadora pueden incluir medios ejecutados en cualquier método o tecnología para almacenar información. Ejemplos de información almacenada incluyen instrucciones ejecutables por la computadora, estructuras de datos, módulos del programa, y otras representaciones de datos. Los ejemplos de medios incluyen, pero no se limitan a, Memoria de Acceso Aleatorio (RAM) ; Memoria de Solo Lectura (ROM) ; Memoria de Solo Lectura Programable, Borrable Electrónicamente (EEPROM) ; memoria flash u otras tecnologías de memoria; Disco Compacto de Memoria de Solo Lectura (CD-ROM), discos versátiles digitales (DVD) u otros medios óptico u holográficos; casetes magnéticos, cinta magnética, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivo de almacenamiento magnético; o cualquier otro medio que se pueda utilizar para codificar la información y al que se pueda acceder utilizando un dispositivo de computación como puede ser, por ejemplo, la memoria cuántica en estado sólido, y similares.

Las modalidades pueden practicar en una variedad de configuraciones 1 sistema, incluyendo dispositivos portátiles, computadoras de propósito general, dispositivos de computación de especialidad, servidores, estaciones de trabajo, etc. Las modalidades se pueden practicar en entornos de computación distribuidos donde las tareas se realizan utilizando un número de dispositivos de computación que están enlazados a través de una red de comunicaciones.

La FIG. 5 muestra un entorno operativo 500 adecuado para poner en práctica diversas modalidades de las tecnologías descritas en la presente. El entorno operativo 500 que se muestra en la FIG. 5 no se intenta que sugiera ninguna limitación en relación con el alcance de uso o funcionalidad de las modalidades del tema descritas a través de todo este documento. Tampoco se debe interpretar que el entorno operativo 500 tiene cualquier dependencia o requisito relacionado con cualquier componente simple o combinación de componentes que se muestran en ella. Por ejemplo, en algunas modalidades, el entorno operativo 500 puede incluir componentes adicionales como pueden ser, por ejemplo, radios inalámbricos y otros componentes de comunicación. Adicionalmente, cualquiera de uno o más de los componentes representados en la FIG. 5 pueden estar, en diversas modalidades, integrados con cualquiera de uno o más de los otros componentes representados en la presente (o componentes que no se muestran) . Cualquier número de otros componentes o combinaciones de componentes se puede integrar con el entorno operativo 500 representado en la FIG. 5, todos los cuales se considera que están dentro del ámbito del tema descrito.

Como se muestra en la FIG. 5, el entorno operativo 500 incluye un dispositivo de computación 510 esto está acoplado de forma comunicativa a una herramienta de registro acústico 512. De acuerdo con diversas modalidades, el dispositivo de computación 510 puede incluir cualquier tipo de dispositivo de computación adecuado para poner en práctica las modalidades del tema descrito en la presente. Los ejemplos de los dispositivos de computación incluyen "estaciones de trabajo," "servidores," "laptops," "computadoras de escritorio," "computadoras tablet," "dispositivos portátiles," y similares, todos los cuales están contemplados dentro del alcance de la FIG. 5 y la referencia a un "dispositivo de computación." En algunas modalidades, el dispositivo de computación 510 puede incluir más de un dispositivo de computación como puede ser, por ejemplo, en un entorno de computación distribuido, un entorno de red, y similares. Adicionalmente, de acuerdo con diversas modalidades, el dispositivo de computación 510, o cualquier número de componentes de éste, se pueden colocar dentro de la herramienta de registro acústico 512, en un montaje en la superficie, o similar.

El dispositivo de computación 510 incluye un bus 514 que, directa y/o indirectamente, acopla los siguientes dispositivos: un procesador 516, una memoria 518, un puerto de entrada/salida (I/O) 520, un componente I/O 522, y un suministro de energía 524. Cualquier número de componentes adicionales, diferentes componentes, y/o combinaciones de componentes también pueden estar incluidos en el dispositivo de computación 510. El bus 514 representa lo que puede ser uno o más buses (como puede ser, por ejemplo, un bus de dirección, un bus de datos, o combinaciones de estos) . De igual forma, en algunas modalidades, el dispositivo de computación 510 puede incluir un número de procesadores 516, un número de componentes de memoria 518, un número de puertos I/O 520, un número de componentes 1/0 522, y/o un número de suministros de energía 524. Adicionalmente cualquier número de estos componentes o combinaciones de estos pueden estar distribuidos y/o duplicados a través de un número de dispositivos de computación. En otras modalidades, el dispositivo de computación 510 únicamente puede incluir dos o tres de los componentes que se muestran en la FIG. 5 como puede ser, por ejemplo, un procesador 516, una memoria 518, o similares.

Aunque los diversos componentes de la FIG. 5 se muestran con lineas por conveniencia de claridad, en realidad, delinear los diversos componentes de un dispositivo de computación 510 puede no ser claro. Por ejemplo, los componentes I/O 522 pueden incluir dispositivos contenidos dentro de un dispositivo de computación 510 y/o los dispositivos que están separados de un dispositivo de computación 510. Como otro ejemplo, los procesadores 516 tienen memoria. Por tal, el diagrama de la FIG. 5 es meramente ilustrativo de un ejemplo de un dispositivo de computación 510 que se puede utilizar en relación con una o más modalidades, pero cualquier número de otras configuraciones para un dispositivo de computación 510 que pueda ejecutar instrucciones ejecutables por la computadora para cumplir diversos aspectos de las modalidades descritas en la presente también se considera que están dentro del ámbito del tema descrito .

De acuerdo con diversas modalidades , el procesador 516 (o procesadores) lee datos de diversas entidades como puede ser la memoria 518, componentes 1/0 522, o la herramienta de registro acústico 512. Por ejemplo, en algunas modalidades, el procesador 516 puede ejecutar las instrucciones ejecutables por la computadora 526 que están almacenadas en la memoria 518. Adicionalmente, en algunas modalidades, el procesador 516 puede recibir instrucciones ejecutables por la computadora, señales, u otros tipos de datos de la herramienta de registro acústico 512 como puede ser, por ejemplo, señales de respuesta acústica, formas de onda, y similares. En algunas modalidades, estos tipos de datos, asi como los datos asociados con las características de la tubería de revestimiento, el cemento, el agujero, la formación, el lodo de perforación, y similares, se pueden utilizar como entradas 528, las cuales se pueden almacenar en la memoria 518 y tener acceso por medio del procesador 516 durante los cálculos de impedancia acústica.

A medida que el procesador 516 lee y manipula los datos, también puede ocasionar que los datos sean almacenados en la memoria 518. La memoria 518 puede incluir medios de almacenamiento de la computadora en la forma de memoria volátil y/o no volátil. La memoria 518 puede ser removible, no removible, o una combinación de éstas. Ejemplos de hardware de dispositivos de memoria incluyen memorias en estado sólido, discos duros, discos ópticos, y similares. Como se muestra en la FIG. 5, la memoria 518 almacena instrucciones ejecutables por la computadora 526 (por ejemplo, una aplicación de registro de cemento) para ocasionar que el procesador 516 realice diversos aspectos de las modalidades de los métodos descritos en la presente. Adicionalmente, en algunas modalidades, el procesador 516 puede almacenar las salidas 530 en la memoria 518 las cuales pueden ser utilizadas por el procesador 516 en otros cálculos, mantenidas para uso futuro, presentadas a un usuario a través del componente 1/0 522 como puede ser, por ejemplo, un componente de presentación (por ejemplo, una pantalla, un dispositivo de impresión, una pantalla táctil I/O, etc.) y similares. En las modalidades, esas salidas pueden incluir las impedancias acústicas (por ejemplo, de la tubería de revestimiento, el material por detrás de la tubería de revestimiento, etc.), las correcciones, las impedancias acústicas corregidas, las series de valores de impedancia acústica, y similares.

Adicionalmente, en las modalidades, uno o más bases de datos 532 se pueden almacenar en la memoria 518. Las bases de datos 532 pueden incluir, por ejemplo, las tablas de búsqueda que tienen diversos tipos de diferentes valores de parámetros asociados con las composiciones de la tubería de revestimiento, propiedades del lodo de perforación, velocidades de onda, y similares. En las modalidades, por ejemplo, las bases de datos 532 pueden ser referenciados por el procesador 516 para facilitar la aplicación de las correcciones para las impedancias acústicas determinadas.

En algunas modalidades, el puerto 1/0 520 puede permitir a un dispositivo de computación estar acoplado lógicamente a otros dispositivos incluyendo los dispositivos asociadas con la herramienta de registro acústico 512 y los componentes 1/0 522, algunos de los cuales pueden estar integrados. Ejemplos de componentes I/O 522 incluyen un micrófono, una palanca para juegos, consola portátil, antena parabólica, digitalizador, impresora, transceptor inalámbrico, teclado, pluma, dispositivo de entrada de voz, dispositivo de entrada táctil, dispositivo de pantalla táctil, dispositivo de presentación interactiva, un ratón, y similares. Los componentes I/O 522 también pueden incluir componentes de presentación que presenten indicaciones de datos a un usuario u otro dispositivo. Ejemplos de componentes de presentación incluyen un dispositivo de presentación, altavoz, componente de impresión, componente de vibración, luz indicadora, y similares.

Como se indica antes, el dispositivo de computación 510 se puede utilizar para analizar las respuestas acústicas emitidas de los pulsos acústicos de banda ancha para determinar diversas características de una tubería de revestimiento y/o un material por detrás de la tubería de revestimiento (por ejemplo, el espesor de la tubería de revestimiento, impedancia acústica, etc.)- En las modalidades, el procesador (o procesadores) 516 ejecuta instrucciones ejecutables por la computadora 526 que, cuando se ejecutan, ocasionan que un dispositivo de computación 510 realice uno o más métodos para procesar la respuesta acústica. En las modalidades, las instrucciones ejecutables por la computadora 526 pueden ser un programa de computación que incluye un número de componentes para realizar aspectos de las modalidades de los métodos.

La FIG. 6 es un diagrama esquemático que muestra un ejemplo de un flujo de procesamiento 600 para analizar una respuesta acústica de un pulso acústico de banda ancha emitido para determinar una impedancia acústica de un material por detrás de una tubería de revestimiento. Como se muestra, la respuesta acústica 610 se proporciona para un componente de inversión multi-armónica 614. Las entradas 612 adicionales también se proporcionan para el componente de inversión multi-armónica 614. En las modalidades, las entradas 612 pueden incluir, por ejemplo, una impedancia acústica de fluido dentro del agujero (por ejemplo, lodo de perforación), Zmud, una velocidad de compresión del fluido del agujero, Vmud, información acerca de la geometría de la tubería de revestimiento (por ejemplo, diámetro interno de la tubería de revestimiento, diámetro externo de la tubería de revestimiento, grado de acero de la tubería de revestimiento acero, composición de acero de la tubería de revestimiento, etc.); una impedancia acústica de referencia del material por detrás de la tubería de revestimiento, y similares.

En las modalidades, el componente de inversión multi-armónica 614 identifica una o más armónicas de orden superior (y, en algunas modalidades, la frecuencia de resonancia en modo de espesor - primera armónica) de la frecuencia de resonancia en modo de espesor asociada con la tubería de revestimiento y analiza la respuesta acústica 610 en la una o más armónicas de orden superior (y, en algunas modalidades, la primera armónica) para determinar la impedancia acústica 616 del material por detrás de la tubería de revestimiento. Por ejemplo, en las modalidades, el componente de inversión multi- armónico 614 puede aplicar un algoritmo de inversión como puede ser el algoritmo descrito en la Patente EUA No. 5,216,638, presentada en Abril 20, 1990 y emitida a Peter right en Junio 1, 1993, la cual está asignada a Schlumberger Technology Corporation de Nueva York, Nueva York. En algunas modalidades, el componente de inversión multi-armónico 614 realiza el algoritmo de inversión en cada una de las armónicas identificadas (por ejemplo, primera armónica, segunda armónica, la tercera armónica, etc.) para determinar una serie de valores de impedancia acústica. El componente de inversión multi-armónico 614 determina la impedancia acústica 616 con base en una comparación o combinación de estos valores.

Un componente de corrección 618 determina una impedancia acústica corregida 620 del material por detrás de la tubería de revestimiento aplicando una corrección a la impedancia acústica determinada 616. En algunas modalidades, una comparación de una impedancia acústica invertida 616 con una impedancia acústica de referencia (por ejemplo, proporcionada como una entrada 612) identifica las correcciones que se van a aplicar utilizando el componente de corrección 618. En algunas modalidades, por ejemplo, una desviación estática de la impedancia acústica 616 de un valor esperado para la impedancia acústica (por ejemplo, la impedancia acústica de referencia) se puede eliminar a través de un procedimiento de corrección utilizando los valores nominales de la velocidad de la onda de compresión, Vpt y la velocidad de la onda de cizallamiento, Vsr como entrada. Adicionalmente , en las modalidades, las tablas de búsqueda de parámetros relacionados con la composición de la tubería de revestimiento, velocidades de onda, y similares, se pueden utilizar para determinar las correcciones que se van a aplicar a la impedancia acústica 616 para determinar la impedancia acústica corregida 620.

El tema de la presente se ha descrito en relación con las modalidades particulares, las cuales se intenta que en todos aspectos sean ilustrativas en lugar de restrictivas. Las modalidades alternativas serán evidentes para aquellos con experiencia en la técnica a la cual pertenece el tema descrito sin salir de su alcance. Por ejemplo, en las modalidades, el uso de armónicas de orden superior se puede utilizar con cualquier número de métodos ultrasónicos diferentes para determinar las características acústicas de la tubería de revestimiento y las propiedades del material por detrás de la tubería de revestimiento utilizando un pulso ultrasónico dirigido considerablemente perpendicular a un área localizada de la pared de la tubería de revestimiento con el intento de estimular una resonancia en modo de espesor en la pared de la tubería de revestimiento. Se debe entender que ciertas características y subcombinaciones son de utilidad y se pueden emplear sin referencia a otras características y subcombinaciones. Esto está contemplado por y está dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un método para determinar una impedancia acústica de un material por detrás de una tubería de revestimiento, el método consiste en: emitir un pulso acústico de banda ancha hacia una superficie interna de la tubería de revestimiento; recibir una respuesta acústica correspondiente al pulso acústico emitido; identificar al menos una segunda armónica o una armónica de orden superior de una frecuencia de resonancia en modo de espesor asociada con la tubería de revestimiento; y analizar la respuesta acústica en la al menos una segunda armónica o una armónica de orden superior para determinar la impedancia acústica del material.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde identificar la al menos una segunda armónica o armónica de orden superior incluye identificar una porción de la respuesta acústica con base en un espesor de la tubería de revestimiento.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, además consiste en: identificar la frecuencia de resonancia en modo de espesor asociada con la tubería de revestimiento; y analizar la respuesta acústica en la frecuencia de resonancia en modo de espesor y en la al menos una segunda armónica o armónica de orden superior para determinar la impedancia acústica del material.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la al menos una segunda armónica o armónica de orden superior incluye una pluralidad de la segunda, la tercera y/o armónicas de orden superior.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde analizar la respuesta acústica en la frecuencia de resonancia en modo de espesor y en la al menos una segunda armónica o armónica de orden superior consiste en analizar la respuesta acústica en la frecuencia de resonancia en modo de espesor y en cada una de la pluralidad de la segunda, la tercera y/o armónicas de orden superior para generar una serie de estimados de impedancia acústica.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, además consiste en realizar una comparación de la serie de estimados de impedancia acústica y determinar la impedancia acústica con base en la comparación.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, además consiste en determinar la impedancia acústica con base en una combinación de miembros de la serie de estimados de impedancia acústica.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde analizar la respuesta acústica consiste en: generar un modelo de forma de onda con base en la respuesta acústica; y procesar el modelo de forma de onda utilizando un algoritmo de inversión, en donde el algoritmo de inversión analiza el modelo de forma de onda en la al menos una segunda armónica o armónica de orden superior.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, además consiste en determinar que la tubería de revestimiento contiene acero al carbono, en donde analizar la respuesta acústica además consiste en determinar una impedancia acústica corregida asociada con el acero al carbono.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, además consiste en determinar una velocidad de la onda asociada con la tubería de revestimiento, la velocidad de la onda siendo una de velocidad de la onda de compresión y una velocidad de la onda de cizallamiento, en donde analizar la respuesta acústica además consiste en determinar una impedancia acústica corregida asociada con la velocidad de la onda.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, además consiste en determinar una densidad asociada con la tubería de revestimiento, en donde analizar la respuesta acústica además consiste en determinar una impedancia acústica corregida asociada con la densidad.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 1, además consiste en: determinar una primera relación, en donde la primera relación es una relación de la frecuencia de la segunda armónica con la frecuencia de resonancia en modo de espesor; determinar una segunda relación con base en la primera relación, en donde la segunda relación es una relación de la velocidad de la onda de compresión a la velocidad de la onda de cizallamiento asociada con la tubería de revestimiento; y determinar una impedancia acústica corregida aplicando una corrección con base en la segunda relación .

13. Un sistema para determinar una impedancia acústica de un material por detrás de una tubería de revestimiento de acero, el sistema consiste en: una herramienta formadora de imagen ultrasónica (USI) que tiene un transductor acústico que emite un pulso acústico de banda ancha hacia la tubería de revestimiento y recibe una respuesta acústica de ésta; y un dispositivo de computación que incluye un procesador y un medio legible por computadora que tiene instrucciones ejecutables por la computadora incorporadas en él que, cuando son ejecutadas por el procesador, ocasionan que el dispositivo de computación determine una impedancia acústica del material, las instrucciones ejecutables por la computadora consisten en: un generador del modelo de formas de onda que genera un modelo de formas de onda con base en la respuesta acústica; y un componente de inversión que identifica al menos una segunda armónica o armónica de orden superior de una frecuencia de resonancia en modo de espesor asociada con la tubería de revestimiento analizando el modelo de la forma de onda, en donde el componente de inversión analiza el modelo de la forma de onda en al menos una segunda armónica o armónica de orden superior para determinar la impedancia acústica del material.

14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en donde las instrucciones ejecutables por la computadora además consisten en un componente de corrección que determina una impedancia acústica corregida del material aplicando una corrección a la impedancia acústica determinada del material.

15. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en donde identificar la frecuencia de la segunda armónica o armónica de orden superior incluye identificar una porción de la respuesta acústica con base en un espesor de la tubería de revestimiento.