a. identificación y estudio del problema
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Análisis de los Resultados
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A. Identificación y Estudio del Problema En las actividades que se realizan en los pozos de PDVSA, a fin de mejorar e
incrementar las operaciones que conllevan a la gerencia del yacimiento, se ve en la
necesidad de integrar Procesos de Monitoreo y Control Permanente de superficie y
subsuelo, para permitir un conocimiento propio en tiempo real del comportamiento
del pozo y en consecuencia del yacimiento.
Los procesos de Monitoreo y Control Permanente del subsuelo en PDVSA,
desarrollan la visualización y control de fondo, y todas aquellas variables que
involucran las operaciones que se realizan en el subsuelo. Para ello, hoy día existen
los Sensores Permanentes de Fondo que conforman parte de este proceso. Estos
sensores realizan la supervisión de las variables de fondo(presión, temperatura y
resistividad), en tiempo real, pueden ser instalados en la tubería de
producción(Tubing) o la tubería de revestimiento(Casing), en pozos productores,
inyectores y observadores.
En esta investigación se trabajo con los pozos observadores de las áreas de
Lagocinco y Lagomar del Lago de Maracaibo, en donde los sensores permanentes de
fondo forman parte integral del revestidor de estos pozos.
En el área de Lagocinco los sensores permanentes de fondo instalado en la
tubería de revestimiento, del pozo observador VLE-1346, realiza las mediciones de
variables de fondo frente a las arenas de la formación del yacimiento, las cuales no
son las esperadas con el valor real del yacimiento, viéndose alterado 100% en su
funcionamiento dentro del pozo.
Análisis de los Resultados
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A continuación se presenta los arreglos de instalación permanente del sensor
de fondo en pozos, en el tubing o en el casing.
Figura N°14 Instalacion de Sensor Permanente de Fondo
Fuente. Gerencia de Automatización Industrial
Dentro de las actividades que se realizan en los pozos, que intervienen en este
estudio se encuentra la perforación, cuyo elemento de trabajo es el fluido de
perforación (lodo), la cementación, sus registros de evaluación y funcionamiento e
instalación del sensor permanente de fondo.
A continuación se muestra la descripción y análisis de cada unos de los
distintos escenarios en donde intervienen estas actividades y todas aquellas variables
presentes en las operaciones realizadas a los pozos observadores.
Análisis de los Resultados
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B. Situación Actual
1.- Análisis y Descripción de los Pozos Observadores
POZO VLE-1308
Se encuentra en la localización HOA-2, en el yacimiento C-2, bloque V-lamar.
Fue perforado para permitir la información de núcleo y registros, se completo bajo la
modalidad de dos revestidores en donde se instalaron sensores de presión y
temperatura para el monitoreo permanente del proceso alternado AGUA-GAS(AGA).
En la fase de construcción del hoyo superficial se perforo hasta 2040’
utilizando ADL como fluido de perforación, desplazando y circulando en toda la
perforación, se bajo revestidor superficial de 9-5/8” hasta 2034’, en donde se cemento
anillo inferior dentro del revestidor bombeando la mezcla de cemento.
En la perforación del hoyo intermedio (en este caso de producción), se utilizo
Polímero Alplex como lodo de perforación. Este revestidor esta equipado con dos
puertos de presión con sensores de presión y temperatura, ya que a 3800’ hubo
problemas con el sensor inferior debido a que su lectura no era la correcta por ello
chequearon el conector en superficie y decidieron continuar bajando revestidor.
Cementaron revestidor de 4-1/2” soltaron tapón inferior bombeando la lechada y
asentando tapón a 2600’. Esperando fraguado de cemento se calibraron herramientas
para correr sonda de registros de cementación CBL/VDL/GR/CCL.
Este pozo se encuentra fuera de operación, debido a problemas con su
plataforma.
Análisis de los Resultados
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Los sensores instalados en la sección anular de este pozo, no disponen el
dispositivo auxiliar de disparo, en caso de quedar presiones atrapas entre el revestidor
y la formación. A tal efecto se requiere de la perforación de un nuevo pozo
observador para reemplazar al anterior, exigiéndole al fabricante del sensor de fondo,
que contenga un dispositivo auxiliar de disparo.
POZO VLE-1346
Se encuentra en la localización HOB-5, en el yacimiento C-2, bloque-V, campo
lamar. Es el segundo pozo observador perforado en lagocinco, en donde se completo
bajo la modalidad de dos revestidores, en donde se instalaron 2 sensores de presión y
1 de temperatura, para la supervisión de las variables de fondo (presión y
temperatura), en las arenas de la formación. La fase de perforación del hoyo
superficial se realizo con ADL como fluido de perforación, se bajo revestidor
superficial 9-5/8” a 1500’ en donde se procede a cementación de anillo inferior
bombeando lodo y mezcla de lechada.
Esperando fraguado de cemento para continuar con la perforación del hoyo de
producción desde1510’ circulando y acondicionando hasta 3678’ en donde desplazo
ADL x lodo POLIMERO. Luego bajaron revestidor de producción 5-1/2” equipados
con sensores de presión y temperatura, a 3400’ en donde no se observo variación de
la señal del sensor de presión #1 ya que se decidió sacar el revestidor y se probo
sensores con equipo de superficie y resulto que los filtros estaban tapados y
decidieron sacar los filtros y continuaron bajando revestidor 5-1/2” para proceder a
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la cementación del mismo, bombeando preflujo y circulando lodo a lo largo del pozo
seguido de la mezcla de lechada para el llenado del anillo inferior para desplazar
mezcla. Esperando fraguado de cemento se calibraron y prepararon herramientas para
bajar sondas de registros VDL/SBT/GR/CCL.
Este pozo se encuentra en una condición desfavorable y critica, ya que hubo
muchos inconvenientes en la construcción del pozo, su perforación no tuvo el mejor
rendimiento operacional, la cementación no logro los objetivos planificados.
POZO VLE-1329
Se encuentra en la localización AQL-2, yacimiento basal la rosa, bloque I. Fue
perforado para garantizar la adecuada supervisión, control y respaldo en tiempo real
de los movimientos de los frentes en las arenas de la formación. Posee un arreglo que
incluye 9 sensores de fondo para la supervisión de presión y 1 de temperatura en
distintas arenas de la formación. Este pozo observador se completo bajo la modalidad
de dos revestidores.
La fase de perforación del hoyo superficial se realizo con ADL como fluido de
perforación circulando a 1520’ y desplazando, se bajo revestidor superficial 10-3/4”
hasta 1480’ en donde se cemento anillo inferior dentro del revestidor bombeando la
mezcla de cemento y desplazando ADL, continuando con la perforación del hoyo
intermedio desplazando lodo Microburbuja para la circulación y acondicionamiento,
bajaron revestidor intermedio 4-1/2” armado con sensores, puertos de presión, líneas
hidráulicas, cables, cañones y cargas explosivas, para las zonas C5U2L Y C5U3U,
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conformando el primer cuerpo de sensores 2 de presión y 1 de temperatura,
empatando otro tubo 4-1/2” para instalar el 2do cuerpo de sensores con 3 sensores de
presión con 2 cargas explosivas y para C42U instalaron 3er cuerpo de sensores que
incluye 3 sensores de presión. Procedieron a cementar revestidor 4-1/2” soltando
tapón de fondo y bombeando mezcla para desplazar Microburbuja y asentar tapón,
esperando fraguado de cemento para correr registros de cementación CBL/SBT/GR.
En particular este pozo opera en condiciones favorables, su perforación obtuvo
el rendimiento optimo en las actividades realizadas, que impidió daño a la formación,
su cementación logro excelentes resultados obteniendo buen soporte en el pozo, que
no ocasiono interferencia con los sensores de fondo previamente instalados.
2.- Análisis de los Fluidos de Perforación Se utilizo la muestra de 3 pozos perforados dentro del intervalo 1998. Cabe
destacar que en la zona de estudio se han realizado cambios en los diferentes sistemas
de lodo, tanto en su composición como en sus propiedades. Estos cambios se han
realizado tratando de buscar la reducción de problemas existentes en la perforación,
tales como: perdida de filtrado y daño a la formación, traduciéndose en perdida de
tiempo y costo.
Para el análisis de lodo, se realizó una clasificación para comparar los
distintos sistemas de lodo utilizado en la perforación de cada pozo. Se tomaron en
cuenta los aditivos utilizados y sus propiedades físicas que clasifica el rendimiento de
cada pozo.
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En los pozos observadores VLE-1308, VLE-1346 y VLA-1329, se utilizo
como fluido de Perforación lodo Polímero y Microburbuja, cuyas densidades variaron
entre 8.0 lib/gal y 10.30 lib/gal. A continuación se muestra la siguiente tabla donde se
puede observar el fluido de perforación utilizado en superficie.
POZO Tipo de Lodo Aditivos Utilizados Interv/Prof.
VLE-1308 ADL(AGUA GELIFICADA) MILGEL; BENEX; GASIOL REV. DE 9-5/8” VLE-1346 ADL/CBM ANTIESPUMANTE; BARITA
BENTONITA; KCL; SODA CAUSTICA; CAL HIDRAT.
REV. DE 9-5/8”
VLA-1329 AGUA VISCOSIFICADA ACTIGUARD; ANTIESP; BENTONITA; CAL; SODA C LUBRICANTE; DETERGENT
REV. DE 10-3/4”
Fuente: Hector Manzanero.2000 PDVSA
TABLA # 1. ADITIVOS DE LODOS EN EL INTERVALO DE BARRIDO EN HOYO SUPERFICIAL. En la tabla # 1, se presentan los diversos tipos de lodos y sus aditivos, de los
pozos observadores en la sección superficial, seguidamente se muestra el cuadro
comparativo entre las propiedades del fluido de perforación de cada pozo.
POZO Densidad Viscosidad PV(cp) YP lb/100ft2 Punto. Gel PH Temp. VLE-1308 65 lib/gal 46 S/qt 16 Cps 13 Lb/100Ft2 10 ml 10.02 170°F VLE-1346 64.33 lib/gal 45 S/qt 10 Cps 6 Lb/100Ft2 16 ml 10.00 189°F VLA-1329 8.30 lib/gal 40 S/qt 10 Cps 40 Lb/100Ft2 23 ml 9.60 80°F
Fuente: Hector Manzanero.2000
TABLA # 2. PROPIEDADES DE LODOS DEL INTERVALO DE BARRIDO EN HOYO SUPERFICIAL.
En la tabla # 2, se muestran las propiedades que describe la composición del
fluido de perforación. Los pozos mencionados anteriormente poseen diferentes
valores de densidad y temperatura de lodo, los cuales son los factores más
importantes para adecuar el peso del fluido al introducirlo en la formación. El pozo
Análisis de los Resultados
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VLE-1308 tuvo una densidad de 65 lib/gal a 170°F, el VLE-1346 obtuvo 64.3 lib/gal
a 189°F y el VLA-1329 tuvo 8.30 lib/gal a 80°F.
A continuación se presenta el cuadro en donde se muestra el fluido utilizado en
el segundo intervalo de perforación.
POZO Tipo de Lodo Aditivos Utilizados Interv/Prof. VLE-1308 POLIMERO/ALPLEX MILGEL; ALPLEX; KCL;
NEWTROL; PENETREX; CAL H; SODA CAUST.
REV. DE 4-1/2”
VLE-1346 POLIMERO ANTIESPUMANTE; KCL; CAL H; CARBONATO C;
BARITA.
REV. DE 5-1/2”
VLA-1329 MICRO BURBUJA ACTIGUARD; GOTEVIL ACTIVADOR1; CAL ANTIESPUMANTE;
BLUESTREAK; BENTONITA
LUBRICANTE.
REV. DE 4-1/2”
Fuente: Hector Manzanero.2000 TABLA # 3. ADITIVOS DE LODOS EN EL INTERVALO PRINCIPAL EN HOYO INTERMEDIO.
En la tabla #3 se presentan los diversos tipos de lodos y sus aditivos, de los
pozos observadores en la sección intermedio, seguidamente se muestra el cuadro
comparativo entre las propiedades del fluido de perforación de cada pozo.
POZO Densidad Viscosidad PV (cp) YP b/100Ft2 Pto. Gel PH Temp.
VLE-1308 80 lib/gal 49 S/qt 18 Cps 16 Lb/100Ft2 13 ml 10.02 169°F VLE-1346 10.30 lib/gal 50 S/qt 21 Cps 14 Lb/100Ft2 16 ml 9.50 173°F VLA-1329 59.0 lib/gal 68 S/qt 12 Cps 35 Lb/100Ft2 27 ml 9.80 144°F
Fuente: Hector Manzanero. 2000
TABLA # 4. PROPIEDADES DE LODO DEL INTERVALO PRINCIPAL EN HOYO INTERMEDIO.
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En las tablas 3 y 4 se muestran los diferentes tipos de lodos y aditivos
utilizados, que resaltan el comportamiento del fluido de perforación sobre las
propiedades obtenidas en la sección intermedia. El VLE-1308 mostró 80 lib/gal a
169°F, por otro lado el VLE-1346 tuvo 10.30 lib/gal a 173°F y el VLA-1329 59.0
lib/gal a 144°F.
A través del análisis presentado anteriormente y por medio de los informes
diarios de perforación(PDVSA) de cada pozo, se pudieron conocer los inconvenientes
obtenidos en la perforación del pozo relacionado con el fluido utilizado.
En el pozo VLA-1329 se utilizo como fluido de perforación lodo
microburbuja cuya densidad estuvo en 8.3 lib/gal. Los yacimientos basal la
rosa(BLR), C-4 y C-1, son yacimientos de bajo gradiente de presión, por lo cual es
necesario perforar con lodo microburbuja, debido a que es un fluido que mantiene su
composición dentro del pozo, creando una columna continua de burbujas a lo largo de
la pared del pozo, reduciendo así el filtrado y daño a la formación.
3.- Análisis de los Fluidos de Cementación
Las cementaciones en pozos petroleros, es una gran actividad que genera un
buen soporte en el pozo para su funcionamiento, dependiendo de las buenas practicas
de cementación, tecnologías, calidad de servicios y capacitación de personal. En los
pozos petroleros las actividades de cementación se rigen únicamente por medio de la
evaluación del cemento en su totalidad.
Análisis de los Resultados
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La actividad principal de PDVSA en este sentido es la de optimar los
volúmenes y propiedades de preflujos y diseño de lechadas sobre la cementación en
los revestidores, generando excelentes trabajos de cementación para garantizar el
rendimiento optimo de los sensores permanentes de fondo. El diseño de la lechada
dependerá del tipo de formación y de las características que esta posea, dentro de las
cuales se encuentran, la presión de formación, la temperatura de fondo circulante, los
fluidos que contengan los distintos estratos perforados, el grado de desviación del
hoyo, la presión de poros, diámetro del revestidor, profundidad y cantidad de
centralizadores a utilizar.
En esta investigación se verifico el tipo de lechada utilizada en las áreas
correspondientes a los pozos observadores de Lagocinco y Lagomar, comparando y
describiendo los distintos aditivos utilizados en la mezcla del cemento para pozo y
observando las propiedades del cemento de cada pozo sobre el trabajo realizado.
En las U.E. Lagocinco y Lagomar se utilizó cemento clase H, ya que su
aplicación se requiere en donde las presiones y temperaturas de formación estén
aproximadamente alrededor de 6000 a 14000 pies. A continuación se presentan las
tablas correspondientes para el análisis del cemento y sus propiedades.
POZO Tipo Cemento/Lechada Aditivos Utilizados Interv/Prof. VLE-1308 MARA H/BARRIDO-
GEL/CONVENCIONAL A-2/0.15%; FL-62/1.2%; CD-
32/0.6%; GEL/8%. REV. DE 9-5/8”
VLE-1346 MARA H/CONVENCIONAL GLE/8%; FP-6L/0.02Gps; A-7/1.0%
REV. DE 9-5/8”
VLA-1329 MARA/ H ANCLAJE-CONVENCIONAL
BENTONITA/8%; CACL2/1.0%
REV. DE 10-3/4”
Fuente: Hector Manzanero. 2000
TABLA # 5. ADITIVOS DE LECHADAS DE CEMENTO DEL INTERVALO DE BARRIDO EN HOYO SUPERFICIAL.
Análisis de los Resultados
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En la tabla #5, se describe el tipo de lechada utilizada en los pozos
observadores y sus aditivos en la sección del hoyo superficial, seguidamente se
muestra las propiedades del intervalo superficial de la cementación.
POZO Densidad
Rendimiento
Pie3/Sac Req. Agua Gls/Sac
Tiempo de Espesamiento
Perdida de Filtrado
Resistencia Compresión
Temp. (°F)
VLE-1308 16.20 lib/gal 1.10 4.63 3:25 Hrs/min. O / 1.5 Agua L 12:Hrs 800 Lppc
24:Hrs 1900 Lppc
120°F
VLE-1346 13.10 lib/gal 1.96 10.70 4:25 Hrs/min. O / 2.5 Agua L 12:Hrs 20O Lppc
24:Hrs 300 Lppc
120°F
VLA-1329 16.20 lib/gal 1.09 4.45 2:39 Hrs/min. 580 cc/30min 12:Hrs 1700 Lppc
24:Hrs 2000 Lppc
100°F
Fuente: Hector Manzanero. 2000
TABLA # 6. PROPIEDADES DE LECHADAS DE CEMENTO EN EL INTERVALO DE BARRIDO EN HOYO SUPERFICIAL.
En la tabla #6 se muestran las propiedades obtenidas de la cementación del
pozo, donde se clasifica el rendimiento del pozo. A continuación se presenta en la
siguiente tabla, el tipo de lechada y sus aditivos en los pozos observadores en la
sección intermedia o de producción.
POZO Tipo Cemento/Lechada Aditivos Utilizados Interv/Prof.
VLE-1308 MARA H/ANTIMIGRATORIA S-8/25%; R-11/0.3%; A-2/0.2%; CD-32/1.5%; FP-
6L/0.02 Gps.
REV. DE 4-1/2”
VLE-1346 MARA H/ANTIMIGRATORIA S-8/25%; CD-32/1.6%; R-21L/0.02Gps; BA-58/25%; PF-6L/0.02Gps;FP-3L/1.5%
REV. DE 5-1/2”
VLA-1329 MARA H/CONVENCIONAL BA-58/45.1%; A-2/1.80% CD-32/1.50%; FP/6L/0.02%
REV. DE 4-1/2”
Fuente: Hector Manzanero. 2000 TABLA # 7. ADITIVOS DE LECHADAS DE CEMENTO EN EL INTERVALO PRINCIPAL EN HOYO DE INTERMEDIO.
Análisis de los Resultados
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En la tabla #7 se presentan el tipo de lechada y sus aditivos utilizados en los
pozos observadores en el revestidor intermedio. A continuación se muestra el cuadro
donde se observan las propiedades del cemento en el segundo intervalo del
revestidor.
POZO Densidad Rendimiento Req. Agua Tiempo de
Espesamiento. Perdida de Filtrado
Resistencia Compresión
Temp.
VLE-1308 14.0 lib/gal 1.85 Pie3/sac 7.86 Gls/sac 3:12 Hrs/min 16.0 ml/30min 12:Hrs 2100 Lppc
24:Hrs 2900 Lppc
220°F
VLE-1346 14.0 lib/gal 1.40 Pie3/sac 5.83 Gls/sac 3:22 Hrs/min. 14.0 ml/30min 12:Hrs 2400 Lppc
24:Hrs 3200 Lppc
218°F
VLA-1329 12.50 lib/gal 1.76 Pie3/sac 6.91 Gls/sac 2:45 Hrs/min. 12.0 ml/30min 12:Hrs 1200 Lppc
24:Hrs 1750 Lppc
140°F
Fuente: Hector Manzanero. 2000 TABLA # 8. PROPIEDADES DE LECHADA DE CEMENTO DEL INTERVALO PRINCIPAL DEL HOYO INTERMEDIO.
En las tablas presentadas anteriormente, se pudieron observar que las
densidades del cemento en los pozos variaron entre 13.0 y 16.20 lb/gl. El pozo VLE-
1308 cuenta con una densidad de 14.0 lib/gal y una resistencia a compresión de
24:horas a 2900 Lppc a 220°F; el VLE-1346 tuvo la misma densidad, con una
resistencia a compresión de 24:horas de 3200 Lppc a 218°F y el VLA-1329 con 12.50
lib/gal de densidad y una resistencia a compresión a 24:horas de 1750 Lppc a 140°F,
por lo que demuestra la diferencia en composición de lechada, siendo la lechada
liviana(de menor peso) mostrada en el pozo VLA-1329.
Análisis de los Resultados
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Los registros de cementación desarrollan un papel importante dentro de la
cementación de un pozo, debido a que es la única manera de evaluar y saber como
esta la calidad de cementación dentro del pozo. Así que se verifico cada registro de
evaluación de cemento(CBL-VDL-SBT) de cada pozo observador, para ver en que
condiciones se encontraba la cementación del pozo, a la ubicación del sensor de
fondo.
A través de estos registros de cementación se logra visualizar el aislamiento
hidráulico de cemento dentro del pozo, ya que es necesario verificar las escalas de
trabajo en cada unos de los intervalos del registro y chequear las líneas de adherencia
de cemento/revestidor, para observar si de verdad existe adherencia. Es necesario
contar con una escala menor a 5 mv(milivoltios) de amplitud.
4.- Análisis de los Sensores Permanentes de Fondo
El sistema instalado en LIC Lagocinco y Lagomar, fue diseño para la medición
de variables de fondo (presión y temperatura), de la formación en las aproximidades
del hoyo, a profundidades diferentes en el yacimiento. Este sistema consiste en un
housing con los sensores en conjunto con un puerto superior e inferior, estos sensores
fueron diseñados para resistir 10.000psi (presión), la conexión de presión desde el
sensor hasta los puertos fue hecha a través de una línea de control de presión de acero
inoxidable purgado con fluido hidráulico.
Se utilizaron sensores tipo ERD (Diafragma Resonante Eléctrico), sin
electrónica en el fondo, ya que operan sobre líneas eléctricas de un solo conductor y
Análisis de los Resultados
75
contienen transductores directos de frecuencia. Su elección se realizo en función de
su capacidad para realizar mediciones de las variables de fondo (presión y
temperatura), en condiciones y profundidades requeridas.
Es importante mencionar el sistema de adquisición de datos de los sensores en
superficie los cuales son: el DataLogger (traductor de señal de frecuencia análoga a
digital). Este sistema opera con una alimentación eléctrica de 12 v DC empleando
celdas solares y un banco de baterías.
Figura N°15 Sistema de Adquisición de Datos en Superficie.
Fuente. Revista PROMORE. 1995
Los sensores permanentes de fondo instalados actualmente en los pozos VLE-
1346, presentan una serie de inconvenientes, principalmente en su funcionamiento
sobre las mediciones de variables de presión y temperatura a distintas profundidades
en el pozo.
Análisis de los Resultados
76
Estos sensores permanentes están expuestos a la formación fuera del
revestidor(casing), su objetivo principal es obtener lecturas correspondientes a estas
variables de fondo, que se encuentran en las arenas de la formación, y de ello
dependerá un aislamiento de zonas de cemento que garantice sello radial 360°
alrededor de la tubería, para que no exista comunicación con otras zonas de mayor o
menor presión.
Los sensores de fondo en los pozos VLE-1436, presentan lecturas de presión
superiores a las esperadas de formación. El comportamiento de estos sensores no ha
sido favorable, ya que desde su instalación su comportamiento a declinado poco.
La presión real de yacimiento según RFT en donde están ubicados los sensores
es de 1200 a 1500 (psi) aproximadamente, en donde los sensores registran lecturas de
3500 a 2900 (psi) aproximadamente. Estos cambios de presión trabajan con la
frecuencia generada por el sensor, los sensores de temperatura no se ven afectados,
porque la frecuencia del sensor es proporcional a la temperatura, dando lecturas
correctas de 230°F aproximadas a la temperatura del pozo. A continuación se muestra
una tabla comparativa de los diferentes intervalos de presión y temperatura entre los
registros de yacimiento RFT y registros de yacimiento del sensor.
POZO Presión RFT Yacimiento
Presión Yac. Sensor
Temperatura Reg. Yacimiento
Temperatura Reg. Sensor
VLE-1308 1500 psi # 1. 4450 psi # 2. 4500 psi
230°F # 1. 233 °F # 2. 234 °F
VLE-1346 1200-1500psi # 1. 4100 psi # 2. 4300 psi
300°F # 1. 245 °F # 2. 270 °F
Fuente: Hector Manzanero. 2000
TABLA # 9. CUADRO COMPARATIVO DE PRESIONES Y TEMPERATURAS
REGISTRAS POR INSTRUMENTOS PERMANENTES DE LAGOCINCO.
Análisis de los Resultados
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Mediante el presente recuadro se puede observar que la presión registrada por
los sensores permanentes no concuerda con la presión estimada del yacimiento.
Los sensores de fondo instalados en el pozo VLA-1329, están ubicados en tres
diferentes yacimientos, por lo cual cada yacimiento presenta valores de presión a
diferentes profundidades. La presión real de los yacimientos según RFT son: BLR:
821 psi; C-4: 959 a 1200 psi; C5: 2200 psi comparada con las presiones registradas
por los sensores coinciden entre sí.
A continuación se presenta una tabla comparativa entre los distintos intervalos
de presión y temperatura entre los registros de yacimientos RFT y de los sensores.
POZO Presión RFT Yacimiento
Presión Yaci. Sensor
Temperatura Reg Yacimiento
Temperatura Reg Sensor
VLA-1329 BLR. #1 821psi #2 953 psi #3 959 psi C-4. #4 813 psi #5 1044 psi #6 1120 psi C-5. #7 2206 psi #8 2215 psi
BLR. #1 850 psi #2 2120psi #3 950 psi C-4. #4 1000psi #5 1080psi #6 3000psi C-5 #7 2072psi #8 2230psi
BLR. #1. 186 °F C-4. #2. 191 °F C-5. #3. 201 °F
BLR #1. 189 °F C-4 #2. 199 °F C-5 #3. 200 °F
Fuente: Hector Manzanero. 2000
TABLA # 10. CUADRO QUE MUESTRA LOS VALORES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA EN LOS YACIMIENTOS DE LAGOMAR.
Análisis de los Resultados
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C. Requerimientos Operacionales del Pozo Observador
Los procesos y operaciones para el pozo observador, requiere contar con la
medición y supervisión de las variables de fondo.
• Medición de presión de fondo. - Precisión menor a 0.1 % (alta escala) - Rango de Operación: hasta 10.000 psi - Resolución: 0.1 grados °C • Medición de temperatura de fondo
- Precisión de 0.5 grados °C - Rango de Operación de 0 a 300 grados °F - Resolución: 0.1 grados °C
1.- Requerimientos del Sistema de Monitoreo de Fondo
Para la visualización de fondo se debe garantizar la máxima funcionalidad y
el cumplimiento de los requerimientos, ya que para el diseño del Sistema de
Monitoreo de Fondo es necesario considerar los siguientes puntos:
• Especificaciones del pozo y la completacion.
• Tipos de herramientas a utilizar.
• Rangos de operación (presión y temperatura).
Análisis de los Resultados
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2.- Requerimientos de selección de Sensores de Fondo para Pozos Observadores Generalmente • Servicio técnico local (instalación, soporte y mantenimiento)
• Tiempo de entrega
• Costo
• Procedimiento de instalación
Operacionalmente • Dispositivo de disparo
• Rango de operación
• Precisión y resolución
3.- Análisis de los Equipos de Fondo Actualmente en el Mercado
Se verificó las diversas empresas y representantes de los equipos que
actualmente operan el mercado internacional, entre ellos tenemos:
- Baker Oil Tools
- ABB
- Roxar
- Schlumberger
- Promore
- Weatherford
Análisis de los Resultados
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Ya que solo tres empresas suministraron la información necesaria y requerida.
Entre estas tenemos: (Schlumberger, Roxar y Promore).
A continuación se presenta la siguiente tabla donde se muestran las
características del sensor por fabricante.
Fabricante Disposit. Auxiliar
Disparo Tecnología Probada
Convenio Oper.
Schlumberger SI SI SI Roxar NO SI NO Promore SI SI SI
Fuente: Hector Manzanero. 2000
TABLA # 11. CARACTERÍSTICAS DE LOS REQUERIMIENTOS GENERALES POR
CADA FABRICANTE.
Caso # 1. Schlumberger
El sistema de registradores permanente de fondo diseñado para pozos
observadores, lo constituye la sonda permanente (PQG-B). Este es un sensor de
cristal de cuarzo, su función básica consiste en una membrana vibradora que registra
presión y temperatura de fondo mediante puertos de comunicación instalados en un
mandril o un portaregistrador colocado en la parte inferior del revestidor(casing).
Están conectados a la superficie con un cable entubado de ¼” por fuera de la
tubería amarrado con bandas metálicas y protegido con protectores especiales
colocados en cada junta del revestidor.
Estos diseños son para instalaciones permanentes en donde la información
requerida (presión y temperatura), dependen de la precisión y resolución de este
Análisis de los Resultados
81
equipo. A continuación se presenta el arreglo mecánico-electriconico del sensor
PQG-B de Schlumberger.
Figura N°16
Sonda Permanente Schlumberger
Fuente: Informe Técnico Schlumberger. 1999
El procesamiento y transmisión sobre las mediciones de la sonda se realiza a
través de un circuito integrado diseñado para las lecturas de fondo, ya que el sensor
genera una frecuencia registrada en el fondo del pozo y convertidas directamente en
un formato digital que permite que la información sea procesada sin ninguna perdida
de precisión. La transmisión a superficie se realiza por medio de la modulación FSK
debido a su alta resolución y estabilidad en procesamientos de datos.
A continuación se presenta una tabla con especificaciones técnicas y las
características del sensor.
Análisis de los Resultados
82
Información Técnica sobre el Gauge tipo PQG-B
Diámetro de la Herramienta 32 mm Longitud de la Herramienta 1354 mm Longitud del Cable 16.000 pies 1/ 4” cable monoconductor Composición Cristal de Cuarzo Ubicación / Instalación CASING Poder de Alimentación 25 mA (15 vDC) Frecuencia de Muestreo 1seg. Tipo de Instalación Instalación Permanente Drift < 3 psi por año a 7000 psi y 140°C Sensor tipo – Presión Membrana Vibradora/Traductor Presión Rango de Presión 0 a 15000 psi Precisión ± 3 psi escala completa Resolución 0.01 psi Sensor tipo – Temperatura Membrana Vibradora/Traductor Temp. Rango de Temperatura 25 a 150 °C Precisión ± 0.02°C Resolución 0.001°C
Fuente: Hector Manzanero. 2000
TABLA # 12. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL PQG-B Caso # 2. Roxar
Los Sensores Permanentes de Fondo del fabricante Roxar, no presenta
dispositivo auxiliar de disparo. El instrumento de medición permanente lo constituye
el RQPG(Roxar Quartz Permanent Gauge). Este es un sensor de cuarzo, diseñado
para operar y soportar limitados rangos de presión y temperatura.
A continuación se muestra en la siguiente figura el sensor permanente de
fondo del fabricante Roxar.
Análisis de los Resultados
83
Figura N°17 RQPG(Roxar Quartz Permanent Gauge)
Fuente: Automatización Industrial. 1998
La tecnología de este sensor posee un completo diagrama electrónico para
operar en limitados rangos de temperaturas, el material de cristal de cuarzo ofrece
ventajas favorables que caracteriza el modo de operación sobre las señales del
sistema.
La comunicación del sensor con el sistema de adquisición de datos en
superficie se hace a través de un sistema de control eléctrico/hidráulico.
A continuación se presenta una tabla con especificaciones técnicas del sensor
que describe sus características.
Análisis de los Resultados
84
Información técnica sobre el gauge tipo RQPG-180
Diámetro de la Herramienta 25 mm (1 in) Longitud de la Herramienta 627 mm (24.7 in ) Longitud del Cable 18.000 pies 1/4’’ cable monoconductor Composición Cristal de Cuarzo Ubicación/ Instalación CASING Poder de Alimentación 15 mA, 8-60 VDC Frecuencia de Muestreo 1 Seg. Tipo de Instalación Instalación Permanente Sensor tipo – Presión Resonador Cuarzo/ Traductor Presión Rango de Presión 140 Mpa (965 bar-20 kpsi) Precisión 21 kpa (0.02 bar-3 psi) Resolución 0.15 kpa (0.0015 bar- 0.02 psi) Sensor tipo – Temperatura Resonador Cuarzo/ Traductor Temp. Rango de Temperatura 180°C (356°F) Precisión +/- 0.1°C (0.18°F) Resolución 0.002°C (0.0036°F)
Fuente: Hector Manzanero. 2000 TABLA # 13. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL RPQG-180 Caso # 3. Promore
Este es un sensor ERD (Diafragma Resonante Eléctrico), que es instalado en
estos pozos en la sección anular. Este instrumento contiene en su fase interna un
diafragma vibrador, la cual es excitado a través de una señal se 5V emitida por el
equipo de adquisición de datos en superficie(datalogger). Posee un puerto de
comunicación que se contrae o se dilata, por medio del impacto de parámetros físicos
de los fluidos de formación.
A continuación se presenta el arreglo permanente del sensor de fondo MORE-C
y sus puertos de presión.
Análisis de los Resultados
85
Figura N°18 Arreglo del sistema More-Cex
Fuente. Informe Técnico C&D CONEX 1999.
Estos equipos son transductores de frecuencia de fondo, esta frecuencia es
generada por el sensor en forma analógica y transmitida por medio de una señal que
es comunicada través de un cable instalado a lo largo de la tubería de revestimiento
del pozo, hasta llegar al datalogger en donde realizan cálculos de presiones y
temperaturas por medio de un programa de polinomios y es convertida a señal digital
y mostrada en un display.
A continuación se presenta una tabla con especificaciones técnicas del sensor
que describe las características del mismo.
Análisis de los Resultados
86
Información Técnica sobre el gauge More-C System
Diámetro de la Herramienta 117.3 mm Longitud de la Herramienta 406 mm Longitud del Cable 18.000 pies Composición Diafragma Eléctrico Ubicación / Instalación CASING Poder de Alimentación 25 mAmp Frecuencia de muestreo 1 Seg. Tipo de Instalación Instalación Permanente Sensor tipo – Presión Diafragma Resonante/ Traductor Presión Rango de Presión 0 a 15.000 psi Precisión ± 0.1 % escala completa Resolución 0.025 % escala completa Sensor tipo – Temperatura Diafragma resonant/traductor temp. Rango de Temperatura -20 a 480°F (-30 a 250°C) Precisión ± 0.5 °C Resolución 0.1 °C
Fuente: Hector Manzanero. 2000
TABLA # 14 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL MORE-C
Los Sensores Permanentes de Fondo, descritos anteriormente conforman la
selección de equipos de fondo, aptos para operar en aplicaciones para
Casing(revestidor) en pozos observadores. Sin embargo, por medio del presente
estudio realizado acerca del funcionamiento del sensor de fondo, se pudo conocer que
es muy importante tomar en cuenta su diseño y aplicación. Esta información puede
ser suministrada por medio de los fabricantes o en su defecto a los representantes
locales de estos equipos, ya que estos mismo elaboran una serie de informes y
reportes por escrito de las operaciones a realizar.
Los sensores permanentes de fondo de los fabricantes de Promore (More-
Casing) y Schlumnerger (Permanent Quartz Gauge), contienen dispositivo auxiliar de
Análisis de los Resultados
87
disparo para el puerto de comunicación, previamente dicho. Estos equipos instalados
en la sección anular requieren de un aislamiento hidráulico de cemento(360°) en el
revestidor. Por orto lado, el sensor del fabricante de Roxar(Roxar Quartz Permanent
Gauge), no posee dispositivo auxiliar de disparo, como se ha mencionado
anteriormente, ya que este diseño requiere de la elaboración necesaria de un cemento
con esenciales aditivos y adecuado peso(ligeramente liviano), para hacer del cemento
una matriz porosa y permeable que facilite la comunicación del sensor con las arenas
de la formación a través del cemento.
A continuación se presenta la estructura del sensor de fondo y su puerto de
comunicación, instalado en tubería de revestimiento (casing).
Figura N°19. Visualización en sitio del Sensor Instalado en el Casing.
Fuente: Gerencia de Automatización Induatrial.1998
Arreglo Permanente del casing con sensor de fondo Sensores de Presión y Temperatura
Puertos de Presión Carga Explosiva
Análisis de los Resultados
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D. Discusión de los Resultados
Los resultados obtenidos de la presente investigación basados en el análisis
presentado anteriormente, en las diversas áreas de estudio, relatan la posibilidad de
que la formación productora se vio expuesta a un daño debido a las diferentes
presiones durante la perforación y cementación, que comparadas con las presiones de
fondo se esperaba que las presiones sean ligeramente mayores que las del yacimiento,
además que la capa de lodo originada a través de las presiones sobrebalanceadas
puede hacer que la comunicación con las presiones de formación verdaderas sean
difíciles y lentas, y además el puerto de comunicación de los sensores fueron
cementados y sus lecturas no son las requeridas.
Ya que gracias a los reportes realizados por la compañía C&D Conex y
Promore, acerca de lo ocurrido y estudiado sobre el comportamiento se sus equipos
sobre la perforación y cementación, se pudo dar un acercamiento que describe
actualmente la situación.
Lo anteriormente expuesto evidencia, que la supervisión de variables de fondo
por medio de Sensores Permanentes instalados en el pozo observador VLE-1346, no
son favorables, pudiéndose ver afectadas directamente por los fluidos de perforación
y cementación, alterando el comportamiento del mismo, debido a:
• Comunicación con estratos inferiores o superiores de mayor presión.
• Presión hidrostática a lo largo de la columna del revestidor debido a un mal
aislamiento.
• Mala adherencia de casing-cemento-formacion.
Análisis de los Resultados
89
De igual forma, cabe mencionar el rendimiento que tuvo el pozo VLA-1329, en
toda sus operaciones a lo largo de su construcción, dando como resultado, el logro
adecuado de las mediciones de fondo mediante sensores permanentes a lo largo de su
instalación en el Lago de Maracaibo.
Esta información se corroboro por medio de los registros de evaluación de
cemento corridos en los pozos observadores, que a continuación se presentara: El
registro de evaluación de cemento corrido SBT/VDL, en donde se logro visualizar la
calidad y estado de la cementación del revestidor 5-1/2” en el pozo VLE-1346.
Gráfico N°1. Registro SBT(intervalo a la profundidad del sensor)
Fuente: Hector Manzanero. 2000
Línea de adherencia cemento-casing
Línea de adherencia casing-cemento-formacion
Sensor S a 12568’
Sensor I a 12628’
3
3
3
3 Zona Afectada
Zona Afectada
Análisis de los Resultados
90
A la profundidad de 12568’ donde esta ubicado el sensor superior, se puede
observar que de 3’ de espaciamiento por encima del sensor presenta poca adherencia
de cemento con el revestidor, teniendo una amplitud de 9 mV aproximadamente y en
las líneas del SBT muestran líneas del revestidor y escasa adherencia de cemento con
la formación. Y de 3’ de espaciamiento por debajo del sensor no existe adherencia de
cemento/revestidor, teniendo una amplitud de 25 mV mostrando poca adherencia con
la formación.
A la profundidad 12628’ donde esta ubicado el sensor inferior, se puede
observar que de 6’ de espaciamiento 3’ pies por encima, muestran adherencia de
cemento con el revestidor con una amplitud de 6 mV y en las líneas del SBT se puede
observar que hay poca adherencia de cemento con la formación. Como pudimos
observar anteriormente a través del registro SBT/VDL, se nota claramente la poca
adherencia de cemento en el revestidor a la profundidad donde se encuentran
ubicados los sensores. De igual forma la medición de variables de fondo(presión)
que realiza este sensor, permanece arrojando lecturas altas e inesperadas en el fondo
del pozo.
Las propiedades de la cementación realizada en el revestidor 4-1/2” en el pozo
VLA-1329 condujo al rendimiento favorable en el funcionamiento de los sensores de
fondo, debido a que sus lecturas de fondo son relativamente cercanas a los valores
reales de yacimiento, entre las propiedades más importantes se encuentran la
densidad, resistencia a la compresión, tiempo de espesamiento y temperatura.
Análisis de los Resultados
91
Seguidamente se muestra los registros SBT/VDL en la ubicación de los sensores de
fondo en el pozo VLA-1329.
Gráfico N°2
Registro SBT(intervalo a la profundidad del sensor)
Fuente: Hector Manzanero.2000
Sensor a 5634’
3
3
Sensor a 5716’
3
3
Línea de adherencia cemento-casing
Línea de adherencia casing-cemento-formacion
Zona Cementada
Zona Cementada
Análisis de los Resultados
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Gráfico N°3 Registro SBT(intervalo a la profundidad del sensor)
Fuente: Hector Manzanero. 2000
A la profundidad de 5634’; 5716’; 5744’ y 5801’ donde se encuentran ubicados
los sensores de fondo, se puede observar claramente que la línea de adherencia de
casing-cemento tiene 5 mv de amplitud cumpliéndose 6’ de sello aislando zonas de
formación y en la línea de adherencia de casing-cemento-formacion no presenta
Línea de adherencia casing-cemento
Línea de adherencia Casing-cemento-formacion
Sensor a 5744’
3
3
Sensor a 5801’
3
3
Zona Cementada
Zona Cementada
Análisis de los Resultados
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líneas del casing y mostrando líneas de adherencia de cemento con la formación,
evitando migración de fluidos a la formación de cemento. A través de los registros
SBT/VDL se muestra claramente que a la profundidad en que se encuentran los
sensores de fondo sobre el revestidor de 4-1/2” permanece con un aislamiento
hidráulico de cemento a lo largo de la columna del revestidor, que facilita la
supervisión de fondo sin ser afectada. A continuación se muestra la estructura a nivel
de subsuelo para sensores permanentes de fondo en revestidor.
Figura N°20 Estructura en subsuelo. Sensores de revestidor.
Fuente. Hector Manzanero. 2000
Análisis de los Resultados
94
E. Procedimientos Adecuados que Requieren los Sensores Permanentes de
Fondo Previo y Posteriormente a su Instalación.
En esta etapa, a continuación se describen los procedimientos mas adecuados
que requieren los sensores permanentes de fondo para garantizar el adecuado y
correcto funcionamiento del mismo, instalado en la sección anular del pozo entre la
formación y el revestidor, ya que es necesario tomar en consideración los siguientes
aspectos:
• Acondicionar las propiedades del lodo, peso y aditivos. Requiriendo un peso
ideal(lib/gal) con aditivos antiespumante y de bajo régimen de filtrado.
• Casing Tally. Registro de tubos disponibles para la perforación del pozo, que
deben ser identificados y ordenados por el equipo de trabajo para determinar en
que tubo o revestidor sé ubicaran los sensores.
• Registros de caliper. Registros de caliper (eléctricos) de hueco abierto, estos
registros identifican presencia de gas, crudo, agua; espesor de arena y
resistividad. Con la información suministrada por estos registros se puede
determinar la ubicación exacta de los sensores.
• Profundidad de cada sensor. Una vez corrido los registros caliper se puede dar a
la empresa responsable por la instalación de los sensores, la exacta ubicación o
profundidad donde se desea la medición. Previa a la información suministrada por
Análisis de los Resultados
95
estos registros, se debe dar una profundidad de diseño que permita al proveedor
calcular la cantidad de cable y accesorios requeridos para la instrumentación del
pozo.
• Registro de rayos gamma. Registros localizadores de cuello previo a la
cementación y después de la cementación. Estos registros se corren para
confirmar que los sensores están colocados frente a las arenas de interés.
• Una vez corrido el revestidor en el pozo, chequear la señal del sensor cada 10
tubos y verificar la continuidad de la guaya y el sensor.
• Verificar que los puertos de comunicación no se encuentren taponados por lodo al
momento de circulación y desplazamiento.
• Utilizar lavadores y espaciadores (preflujos) con alto régimen de desplazamiento,
para limpiar la formación y el revoque originado por el lodo.
• Desplazar la lechada de cemento dentro del casing para el llenado anular, con su
adecuado peso y propiedades. Requiriendo densidades livianas(lib/gal), con
aditivos antimigratorios y poca perdida de fluido.
• Diseñar la lechada de cemento dependiendo de las condiciones del pozo,
verificando las condiciones del sensor para adaptarse al cemento.
Análisis de los Resultados
96
• Verificar las mediciones de fondo trasmitidas por el sensor ante la presión de
bombeo y desplazamiento del cemento.
F. Lineamientos Propuestos para Pruebas de Cementación con Sensores
Permanentes de Fondo en Aplicaciones de Pozos Observadores.
A continuación se presentan los lineamientos adecuados que se deben tomar
en cuenta para la elaboración de pruebas cementación con sensores permanentes de
fondo para futuras aplicaciones de sensores en pozos observadores.
Preparación de la Lechada en Laboratorio(mezcla de cemento+agua+aditivos)
- Densidad(peso). Los requerimientos de mezclado en laboratorio son calculados por
medio de las siguientes formulas:
Vs = Vc + Vw + Va y Ms = Mc + Mw + Ma
Ya que la densidad estimada será Ds = Ms / Vs
Donde; Vs = volumen de la lechada(ml) Ms = peso de la lechada(gm) Vc = volumen del cemento(ml) Mc = peso del cemento(gm)
Vw = volumen del agua(ml) Mw = peso del agua(gm) Va = volumen de aditivo(ml) Ma = peso deladitivo(gm)
Ds = densidad de la lechada(gm / ml)
Análisis de los Resultados
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- Resistencia a la compresión. Se determina la resistencia del cemento ante los
parámetros establecidos de presión y temperaturas circulante y estáticas del pozo. La
resistencia del cemento también es importante para determinar el daño sufrido del
mismo al momento de la detonación del dispositivo auxiliar de disparo de los
sensores que así lo requieran.
- Tiempo de Espesamiento. Las condiciones de laboratorio deben representar
tiempo, temperatura y la presión a la cual la mezcla se vera expuesta durante las
operaciones de bombeo del pozo. También se determinara el tiempo de fraguado del
cemento pasando a estado sólido, que permitirá realizar la detonación del dispositivo
auxiliar de disparo, de los sensores que así lo requieran.
Requerimientos de los Sensores Permanentes de Fondo
- Rango de operación. Se deben adaptar a las condiciones del pozo(presión y
temperatura de fondo).
- Precisión y Resolución. La precisión y resolución de este equipo varían según el
fabricante, ya que permite conocer el grado de exactitud sobre las mediciones
realizadas y el margen de error obtenido.
- Resistencia a la vibración y sensibilidad. Debido a que existen sensores con
electrónica integrada en el fondo que operan en limitados rangos de presión y
temperatura.
Análisis de los Resultados
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- Sensor sin dispositivo auxiliar de disparo. Diseño adecuado del cemento, liviano
y poroso, para facilitar la comunicación del sensor con las arenas de interés.
Estos lineamientos presentados en forma general se adaptan a los
requerimientos de operación para los sensores permanentes de fondo analizados en la
investigacion en aplicaciones para revestidores. Debido a que el diseño y aplicación
de los sensores permanentes de fondo, estará sujeto a las especificaciones de cada
fabricante. Y por otro lado el diseño y aplicación del cemento estará sujeto a las
condiciones que se encuentra el pozo. Logrando así, futuras aplicaciones de sensores,
adaptándose a las condiciones del cemento sobre pozos observadores.