Avaliação de Cimentação com Perfis Acústicos

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UM MAR DE CONHECIMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURSO | Avaliação de Cimentação Através de Perfis Acústicos 
 
 
 
 
Este material contém informações classificadas como Corporativas pelo 
RH/UP/ECTEP. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Brasileiro S.A. – Petrobras, sem prévia autorização. 
 
 
Avaliação de Cimentação 
Através de Perfis 
Acústicos 
 
 
Ronaldo Vicente 
RH/UP/ECTEP 
 
 
 
 
 
 
Salvador 
Setembro, 2006 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE 
 
 
INTRODUÇÃO ................................................................................................ 05 
 
 
SEÇÃO I – FUNDAMENTOS 
 
Técnicas de Avaliação de Cimentação 
1. Testes Hidráulicos ......................................................................................... 08 
2. Perfis de Temperatura ................................................................................... 09 
3. Traçadores Radioativos.................................................................................. 11 
4. Perfis Acústicos............................................................................................. 12 
 
Propagação de Energia Acústica 
1. Conceitos Básicos.......................................................................................... 14 
2. Geometria Ótica............................................................................................ 17 
3. Propriedades Acústicas dos Materiais .............................................................. 20 
 
 
SEÇÃO II – PERFIS SÔNICOS 
 
Fundamentos do Perfil CBL / VDL 
1. Princípio de Funcionamento ........................................................................... 24 
2. Apresentação do Perfil CBL/VDL ..................................................................... 26 
3. Curva do Tempo de Trânsito.......................................................................... 27 
4. Curva de Amplitude do CBL............................................................................ 29 
5. Perfil de Densidade Variável VDL .................................................................... 31 
 
Interpretação Qualitativa do Perfil CBL/VDL 
1. Revestimento Livre........................................................................................ 34 
2. Boa Aderência Revestimento / Cimento / Formação ......................................... 37 
3. Revestimento Cimentado sem Aderência à Formação ....................................... 40 
4. Canalização e Microanular.............................................................................. 42 
5. Guia de Interpretação e Exemplos .................................................................. 43 
6. Uma visão mais abrangente da avaliação de cimentação .................................. 46 
 
Interpretação Quantitativa do Perfil CBL I VDL 
1. Nomograma de Pardue.................................................................................. 47 
2. Índice de Aderência ...................................................................................... 52 
 
Fatores que afetam o Perfil CBL I VDL 
1. Propriedades da Pasta de Cimento ................................................................. 57 
2. Espessura do Anel de Cimento no anular......................................................... 64 
3. Revestimentos Concêntricos........................................................................... 68 
 
 
 
 
 
 
 4
4. Formação Rápida .......................................................................................... 74 
5. Microanular .................................................................................................. 76 
6. Canalizações................................................................................................. 81 
7. Espessura e Diâmetro do Revestimento .......................................................... 82 
8. Centralização do Revestimento no Poço .......................................................... 84 
9. Tipo de Fluido no Revestimento ..................................................................... 85 
10. Centralização da Ferramenta de Perfilagem ................................................... 88 
11. Temperatura e Pressão dos transdutores....................................................... 90 
 
Controle de Qualidade e Procedimento Operacional 
1. Informações Necessárias .............................................................................. 91 
2. Seleção e Sensibilidade do Equipamento ......................................................... 93 
3. Calibração e Sumário de Constantes ............................................................... 95 
4. Controle de Qualidade do Perfil ...................................................................... 97 
5. Procedimentos de corrida do Perfil CBL / VDL.................................................. 98 
6. Diretrizes para interpretação do Perfil CBL / VDL ............................................. 100 
 
 
SEÇÃO III – PERFIS ULTRASSÔNICOS 
 
Fundamentos Teóricos 
1. Introdução ................................................................................................... 102 
2. Princípio de Funcionamento das Ferramentas Ultra-sônicas .............................. 104 
 
Primeira Geração: Ferramentas CET e PET 
1. Princípio de Funcionamento ........................................................................... 106 
2. Apresentação do Perfil................................................................................... 109 
3. Relações Físicas e Parâmetros Computacionais ................................................ 111 
4. Cimentos Leves ou contaminados................................................................... 116 
5. Fatores que interferem na resposta do perfil ................................................... 119 
6. Controle de Qualidade ................................................................................... 121 
7. Interpretação Conjunta CBL / CEL .................................................................. 123 
 
Segunda Geração: Ferramentas USIT e CASTV 
1. Introdução ................................................................................................... 130 
2. Princípio de Funcionamento ........................................................................... 132 
3. Método de Medição da Impedância Acústica.................................................... 137 
4. Fatores que afetam a Medição da Impedância Acústica .................................... 139 
5. Apresentação do Perfil................................................................................... 141 
6. Controle de Qualidade do Perfil ...................................................................... 143 
7. Exemplos de Perfil USI .................................................................................. 155 
8. Ferramenta CAST-V....................................................................................... 160 
9. Exemplos ..................................................................................................... 162 
Bibliografia ........................................................................................................ 166 
 
 
 
 
 
 
 5
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
Avaliar a cimentação consiste em checar se os objetivos propostos para tal operação 
foram alcançados. Estes objetivos dependem da natureza de cada trabalho e devem estar 
claros e bem definidos para que a avaliação seja consistente. 
 
Nas cimentações primárias, a pasta posicionada no espaço anular entre a parede do 
poço e o revestimento descido em cada fase da perfuração tem várias finalidadesalém de 
suportar o peso próprio dos tubos. No revestimento condutor, o objetivo é impedir a 
circulação de fluidos de perfuração e uma possível corrosão no aço. No de superfície, o 
cimento visa proteger horizontes superficiais de água doce e suportar equipamentos e colunas 
a serem descidos posteriormente. No revestimento intermediário, o objetivo é isolar e/ou 
proteger formações instáveis geomecânicamente, portadoras de fluidos corrosivos, com 
pressão anormal e/ou perda de circulação. Finalmente, no revestimento de produção, o 
principal objetivo da cimentação é promover uma vedação hidráulica eficiente e permanente 
de forma a impedir a migração de fluidos entre os diversos horizontes permoporosos. 
 
A existência de uma efetiva vedação hidráulica entre intervalos permoporosos é de 
fundamental importância, técnica e econômica, condicionando o sucesso de etapas 
subseqüentes. A intercomunicação de fluidos por detrás do revestimento pode causar a 
produção de fluidos indesejáveis, testes de produção e de avaliação incorretos, prejuízo no 
controle dos reservatórios, danos ambientais se houver a comunicação de uma zona de 
hidrocarboneto com um aqüífero de água doce, operações de estimulação mal sucedidas com 
possibilidade inclusive de perda do poço. Dessa forma, a tarefa de avaliar a sua integridade e 
decidir quanto à necessidade ou não de correção da cimentação primária se reveste de grande 
importância e deve ser tomada com a máxima segurança possível, pois implica em elevados 
custos, especialmente em ambiente offshore. 
 
A primeira avaliação de cimentação teve início com o cálculo do topo de cimento 
utilizando um sensor de temperatura (Leonardon, 1936). Como o caliper não era disponível 
nesta época, se assumia que o poço era bem calibrado e que não havia canalizações no 
cimento. Grosmangin et al. publicaram um artigo no JPT em 1961 apresentando o método 
sônico de avaliação de cimentação intitulado CBL (Cement Bond Log), baseado na relação 
existente entre a amplitude de ondas elásticas propagadas pelo revestimento e o percentual da 
circunferência do revestimento acoplada ao cimento. Em 1963, baseado na teoria da 
propagação de ondas em placas simétricas, Pardue et al. introduziram o conceito de Índice de 
Aderência (bond index) e um Nomograma para avaliação quantitativa da qualidade da 
cimentação. 
 
A despeito do perfil CBL ainda ser largamente utilizado, limitações impostas 
principalmente pela falta de resolução azimutal, grande sensibilidade a micro-anulares entre 
o revestimento e cimento e interferências de reflexões de formações rápidas e revestimentos 
 
 
 
 
 
 
 6
concêntricos, novas técnicas e ferramentas foram desenvolvidas como as que medem a taxa 
de atenuação compensada, a de aderência segmentada e, na década de 80, as ultra-sônicas. 
Técnicas alternativas como raios gama azimutal, perfil neutrão e densidade orientada em 
múltiplas colunas de revestimento têm sido reportadas. 
 
A escolha ou seleção do método de avaliação deve ser em função dos objetivos de 
cada trabalho. Se a finalidade for apenas suportar o peso próprio do revestimento, um perfil 
radioativo ou de temperatura seria suficiente para localizar o topo de cimento no anular; se o 
isolamento hidráulico entre zonas é requerido, a utilização de métodos mais sofisticados 
como o perfil acústico se faz necessário. Eventualmente, se pode dispensar a avaliação de 
cimentação como rotina obrigatória. Esta decisão deve ser tomada com base na experiência 
dos técnicos envolvidos, nas operações futuras previstas no poço, no controle de qualidade e 
acompanhamento da operação de cimentação primária e no conhecimento dos reservatórios e 
fluidos a serem isolados. 
 
Este trabalho tem como principal objetivo revisar e atualizar os conceitos referentes à 
técnica de avaliação de cimentação mediante perfis acústicos, fornecendo subsídios que 
tornem possível um desempenho seguro na tomada de decisão quanto à necessidade ou não 
de se efetuar correção nas cimentações. A avaliação da cimentação através de perfis acústicos 
é o método mais utilizado e que permite efetivamente avaliar a qualidade da cimentação e a 
possibilidade de migração de fluidos. Além disso, esta técnica possui um amplo leque de 
aplicações e os perfis podem ser usados para indicar descentralização, ovalização e desgaste 
do revestimento, invasão de gás ou erro do volume de pasta, perda de pasta para fraturas ou 
cavernas, remoção ineficaz de reboco e insuficiência de controle de filtrado. 
 
 Os capítulos da primeira seção são destinados a uma revisão das técnicas disponíveis 
de avaliação de cimentação e os princípios básicos que regem a propagação de energia 
acústica em um meio elástico. A segunda seção é centrada na avaliação de cimentação 
utilizando perfis sônicos: princípio de funcionamento da ferramenta CBL/VDL, avaliação 
qualitativa e quantitativa, fatores que afetam o perfil e controle de qualidade e procedimento 
operacional. Finalmente, a terceira e última seção aborda a utilização de ferramentas 
ultrassônicas da primeira geração CET e PET, e da segunda geração USIT e CAST-V: 
princípio de funcionamento, fatores que afetam o perfil, avaliação combinada com as 
ferramentas sônicas e exemplos práticos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 7
 
 
 
SEÇÃO I 
 
FUNDAMENTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8
 
 
 
TÉCNICAS DE AVALIAÇÃO DA CIMENTAÇÃO 
 
 
 
 
1. TESTES HIDRÁULICOS 
 
Consiste em testes que checam o grau de isolamento promovido pelo cimento. Os 
mais comuns são os testes com diferencial de pressão positivo e negativo. O teste deve 
reproduzir a situação mais crítica à que ficará submetida à cimentação. Em algumas áreas, a 
qualidade do cimento é estabelecida mediante teste de produção (TP) ou teste de 
intercomunicação através dos canhoneios. 
 
1.1. TESTES COM DIFERENCIAL DE PRESSÃO POSITIVO 
 
As compressões de cimento podem ser testadas através da pressurização do 
revestimento ou teste de pressão com diferencial positivo. A não estabilização da pressão 
durante determinado intervalo de tempo pode fornecer uma indicação de falha na vedação. 
Embora não seja um teste conclusivo, este procedimento é relativamente rápido e barato, 
sendo muito utilizado. Entretanto, a pressurização do revestimento por si só não é uma prova 
suficiente de que os canhoneios foram vedados com cimento. Testes revelaram que tampões 
de reboco de lama endurecidos podem suportar pressões superiores a 5000 psi. 
 
1.2. TESTE COM DIFERENCIAL DE PRESSÃO NEGATIVO 
Consiste em criar um diferencial de pressão no sentido formação-poço pela redução 
da pressão hidrostática no interior do mesmo. Os métodos empregados são: pistoneio, 
circulação de fluidos leves (petróleo, diesel, nitrogênio), uso de válvulas ou disco de ruptura. 
A Figura 1.1 apresenta esquematicamente um teste de pressão com diferencial negativo, 
também chamado de dry test. A pressão estabilizada no período de fluxo indica um perfeito 
tamponamento dos furos ou canhoneados. Este é um teste mais confiável que o teste de 
pressão com diferencial positivo. Estatísticas revelaram que em cada dez squeezes que 
apresentaram dry test negativo, oito haviam apresentados teste de pressão com diferencial 
positivo satisfatório. Esta prática é aceita na maioria dos casos como uma prova absoluta do 
sucesso de operações de compressão de cimento que tem como finalidade a vedação de 
canhoneados. 
 
1.3. TESTE DE INTERCOMUNICAÇÃO 
 
Em algumas situações, especialmente quando o intervalo produtor tem baixa 
permeabilidade, a vedação do cimento pode ser verificada após o canhoneio mediante uma 
análise da produção. A presença de fluidos indesejáveis como água ou gás é um indicativo de 
 
 
 
 
 
 
 9
intercomunicação no anular e da necessidade de umaoperação reparadora. Também é 
possível checar o isolamento entre dois intervalos abertos com um packer fixado na posição 
intermediária, efetuando um teste de pressão no intervalo inferior. A existência de 
intercomunicação e transmissão de pressão no anular é o indicativo da ausência de 
isolamento hidráulico. 
 
 
 
Figura 1.1 – Carta de “Dry Test” positiva 
 
 
 
2. PERFIS DE TEMPERATURA 
 
São utilizados basicamente para detectar o topo de cimento no anular, não fornecendo 
indicação acurada quanto ao isolamento hidráulico, quando corrido sozinho. Entretanto, com 
o auxílio do caliper é possível inferir quanto à invasão ou perda de pasta para fraturas na 
formação e presença de canalizações. 
 
Devido às características exotérmicas da reação de hidratação do cimento, ocorre a 
geração de calor que induz a um desvio no gradiente normal de temperatura do poço (Figura 
1.2). Esta variação situa-se entre 10º e 50ºF e é função do volume de cimento no anular, da 
condutividade térmica da formação, do tipo de pasta e da temperatura (profundidade). Para 
uma mesma pasta, a variação de calor deve ser maior em poços mais quentes ou profundos. 
Na maioria dos casos, o pico de temperatura ocorre entre 4 e 12 horas após o deslocamento 
da pasta no poço e permanece elevada por mais de 24 horas. Sendo assim, o perfil de 
temperatura normalmente é corrido entre 12 e 24 horas após o deslocamento da pasta, a 
depender do tempo de pega e condições de fundo de poço. 
 
Quando se tem a suspeita de intercomunicação entre zonas devido à produção de 
algum fluido indesejável, o perfil de temperatura pode ajudar na identificação da canalização. 
 
 
 
 
 
 
 10
Como exemplo, a Figura 1.3 mostra um perfil de temperatura corrido antes e após a injeção 
de 80 bbl de óleo diesel. A variação de temperatura observada abaixo do contato óleo/água 
indica a existência de canalização. Nas avaliações de cimentação com espuma, se recomenda 
correr o perfil de temperatura para a correta localização do topo de cimento no anular. Este 
procedimento facilita a interpretação considerando que as propriedades acústicas do cimento 
espumado são similares aos líquidos, dificultando sua identificação através de perfis 
acústicos. 
 
 
 
 Figura 1.2 - Perfil de Temperatura Figura 1.3 – Detectando canalizações 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11
 
3. TRAÇADORES RADIOATIVOS 
 
Podem ser utilizados para estimar o tempo e o volume de circulação de fluidos de 
perfuração, estimar a extensão (altura) de tratamentos de estimulação e, quando adicionados 
à pasta de cimento, localizar o topo de cimento no anular. Comparando-se os perfis de raios 
gama a poço aberto e após a cimentação é possível identificar as alterações devidas à 
presença dos traçadores radioativos. (Figura 1.4). 
 
O primeiro critério para a escolha de um traçador radioativo é o tempo de meia vida, 
que deve ser pequeno o suficiente para não alterar de forma permanente o perfil original. Um 
segundo critério é a energia dos raios gama dominante emitido pelo traçador, que deve ser 
selecionado de forma a reduzir a quantidade de material radioativo necessário. Os traçadores 
mais apropriados são o I131, Ir192 e Sc46 que tem como tempo de meia vida 8 dias, 75 dias e 85 
dias, respectivamente. Os radioisótopos do Irídio e o Escândio são preferíveis em relação ao 
Iodo, que é solúvel na água e pode se perder para a formação juntamente com o filtrado em 
operações de compressão de cimento. Cuidados especiais de segurança e precauções com a 
saúde devem ser tomados quando se manuseia e utiliza materiais radioativos, principalmente 
naqueles casos de traçadores com longo tempo de meia vida. 
 
 
 
 
Figura 1.4 – Perfil Radioativo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12
4. PERFIS ACÚSTICOS 
 
São largamente utilizados na indústria do petróleo como a principal técnica de 
avaliação de cimentação, desde sua introdução nos anos 60. Basicamente, através da emissão 
de um pulso acústico e da medição das características dos sinais recebidos é possível obter 
informações relativas à qualidade do anel de cimento em contato com a parede externa do 
revestimento e formação. Os perfis são classificados em sônicos e ultrassônicos, a depender 
da freqüência da fonte emissora da ferramenta que induz os pulsos acústicos. 
 
Os perfis sônicos mais utilizados são o CBL (Cement Bond Log) e o VDL (Variable 
Density Log). Entre as maiores dificuldades de interpretação da qualidade da cimentação com 
ferramentas sônicas tem-se a falta de resolução azimutal que torna difícil distinguir 
canalização de cimento ruim, a alta sensibilidade à presença de microanulares entre a parede 
externa do revestimento e o anel de cimento no anular e a contaminação do sinal com 
reflexões de formações rápidas ou revestimentos concêntricos, invalidando os registros. 
 
O método ultrassônico foi desenvolvido para combater as limitações do método 
sônico. A idéia básica é a de fixar um modo de ressonância na parede do revestimento: boa 
cimentação abafa rapidamente a ressonância enquanto cimento ruim ou lama gera um lento 
decaimento no sinal. Como a onda incide normal à parede do revestimento, a aderência 
mecânica não é importante e microanular tem relativamente pequeno efeito comparado ao 
método sônico. O uso de pulsos ultrassônicos na avaliação da cimentação foi investigado 
pela Schlumberger nos anos 70. A ferramenta CET (Cement Evaluation Tool) e os primeiros 
resultados de campo foram apresentados em 1981. Posteriormente a Gearhart introduziu a 
PET (Pulse Echo Tool). Em ambos os casos, eram utilizados oito transdutores estacionários 
dispostos helicoidalmente ao longo da ferramenta. Nos anos 90, uma segunda geração de 
ferramentas ultrassônicas substituiu o modelo anterior com oito transdutores por um único 
transdutor que gira 360o. A Schlumberger introduziu o USI (Ultrassonic Image) e a 
Halliburton o CAST-V (Cement Analyzer Scanning Tool). Esta nova geração de ferramentas 
incorporou melhorias tais como: 
 
• Completa cobertura do revestimento e alta resolução usando o transdutor rotativo; 
• Tecnologia digital no registro e envio das ondas para processamento na superfície; 
• Novo modelo de processamento do sinal menos sensitivo aos efeitos ambientais; 
• Capacidade de operar em lamas pesadas; 
• Imagens coloridas e medidas de corrosão. 
 
Entretanto, o método ultrassônico tem suas limitações. Em casos envolvendo cimento 
contaminado com gás, pasta espumada ou com baixa resistência compressiva, o baixo 
contraste entre a impedância do cimento e dos fluidos dificulta sobremaneira a interpretação, 
requerendo processamentos adicionais. Além disso, operações em lamas pesadas são restritas 
devido a alta atenuação do sinal de alta freqüência. Portanto, métodos ultrassônicos têm sido 
utilizados de forma complementar ao método sônico. Ambos CBL e ferramenta ultrassônica 
são combinados de tal forma que podem ser descidos no poço em uma única corrida, como 
mostra a Figura 1.5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 13
 
 
FormationFormation
CementCement
CasingCasing
W ellboreW ellbore
CementCement
Impedance Impedance 
PathPath
CasingCasing
Thickness Thickness 
Casing Casing 
ID PathID Path
M SGM SG
AmplitudeAmplitude
Transit TimeTransit Time
3 Ft 3 Ft 
ReceiverReceiver
TransmitterTransmitter
5 Ft 5 Ft 
ReceiverReceiver
CBLCBL
ScanningScanning
UltrasonicUltrasonic
TransducerTransducerRotatingRotating
HeadHead
 
 
 
Figura 1.5 – Descida Conjunta Ferramenta Sônica e Ultrassônica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 14
 
 
PROPAGAÇÃO DE ENERGIA ACÚSTICA 
 
 
 
1. CONCEITOS BÁSICOS 
 
1.1. MOVIMENTO ONDULATÓRIO 
 
A propagação de energia acústica em um meio elástico se faz através de ondas 
mecânicas.Entende-se por meio elástico aquele que uma vez deformado volta ao estado 
original após cessar a causa perturbadora, como os líquidos e os sólidos. A teoria envolvendo 
a propagação de ondas é muito vasta e tem por base a lei de Newton, que estabelece a 
proporcionalidade entre a aceleração de um corpo e a força aplicada para produzir o 
movimento, e a lei de Hooke, que estabelece a proporcionalidade entre a tensão aplicada em 
um corpo e a deformação correspondente. 
 
Quando um ponto de um meio contínuo experimenta uma modificação qualquer em 
suas condições físicas devido a uma perturbação ou abalo impelido por uma fonte ou centro 
emissor de excitação, há uma propagação progressiva do choque mecânico a todos os pontos 
do meio, partícula contra partícula, gerando um movimento oscilatório com o deslocamento 
de cada um destes pontos em relação a sua posição de equilíbrio, sem que o meio se desloque 
como um todo. 
 
Onda é o conjunto de todas as diferentes posições assumidas por uma partícula de um 
meio elástico quando executa uma oscilação completa. Como mostra a Figura 2.1, os 
seguintes parâmetros caracterizam a onda: 
 
 
 
 
Figura 2.1 
 
 
• Amplitude ( A ): deslocamento da partícula em relação ao ponto de equilíbrio. 
Proporcional a energia de vibração das partículas. 
 
• Freqüência ( f ): número de vezes em que um ponto passa por uma mesma posição 
relativa da onda em cada unidade de tempo. Medida em vibrações por segundo ou 
hertz. 
 
 
 
 
 
 
 15
 
• Período ( T ): tempo necessário para uma partícula realizar uma oscilação 
completa e o pulso percorrer uma distância igual ao comprimento de onda. 
Inverso da freqüência. 
 
f
T 1= (2.1) 
 
• Comprimento ( λ ): distância perturbada durante o intervalo de tempo igual ao 
período. 
 
• Velocidade de Propagação ( V ): é a razão entre o comprimento de onda e o 
período. 
 
λλ f
T
V == (2.2) 
 
• Tempo de Trânsito ( TT ): tempo de propagação da onda por unidade de 
comprimento. Inverso da velocidade. Geralmente expresso em microssegundos 
por pé ( pés /µ ). 
 
V
TT 1= (2.3) 
 
 Se uma fonte de energia produz uma perturbação isolada, tem-se a propagação de 
uma onda simples; se há uma excitação contínua da força perturbadora tem-se a propagação 
de um conjunto de onda simples denominado “trem de ondas”. O movimento ondulatório 
tem um caráter de dupla periodicidade: no tempo, com a repetição do fenômeno em instantes 
regulares, e no espaço, com a repetição do fenômeno em pontos regularmente espaçados. 
 
 Existem dois tipos de ondas mecânicas ou elásticas, que se diferenciam em relação à 
direção de propagação e à direção do movimento vibratório dos pontos do meio: 
 
• Onda Longitudinal, Compressional ou P: movimento das partículas na mesma 
direção de propagação da onda. Perturbação transmitida pela proximidade entre 
partículas que se movem uma contra as outras provocando uma seqüência alternada 
de zonas de expansão, extensão, dilatação ou rarefação e zonas de compressão ou 
condensação (Figura 2.2A). 
 
? Ondas Transversais, Cisalhantes ou S: movimento das partículas perpendicular à 
direção de propagação do pulso. Perturbação transmitida pelo atrito entre as partículas 
que provoca um arraste ponto a ponto de sua posição de equilíbrio (Figura 2.2B). 
 
As deformações longitudinais provocadas pelas ondas P se propagam em sólidos e 
fluidos; porém, as transversais provocadas pela onda S somente são transmitidas em sólidos, 
onde há coesão entre as partículas, pois estão condicionadas a esforços elásticos de 
cisalhamento. 
 
 
 
 
 
 
 16
 
 
Figura 2.2 – Ondas Compressionais e Ondas Cisalhantes 
 
 
 
1.2. VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DAS ONDAS ACÚSTICAS 
 
A velocidade de propagação das ondas compressionais e de cisalhamento estão 
intimamente relacionadas com as propriedades elásticas do meio (módulo de Young, módulo 
de Rigidez e coeficiente de Poisson). Em meios homogêneos e isotrópicos as velocidades das 
ondas de compressão (VP ) e de cisalhamento (VS ) são dadas pelas seguintes expressões: 
 
 ρ
λ GVP 2+= (2.4) 
 
 ρ
GVS = (2.5) 
 
 sendo λ é o coeficiente de Lamé, G o módulo de rigidez e ρ a massa específica. Se 
uma onda atravessa de um meio para outro, sua freqüência e período não se alteram, pois só 
dependem da fonte emissora. Entretanto, a velocidade de propagação se modifica, pois é 
função do módulo de elasticidade e da massa específica do meio. Analisando as expressões 
anteriores se conclui que: 
 
 
 
 
 
 
 
 17
• ondas P apresentam maiores velocidades de propagação do que as ondas S. 
• não há propagação de ondas S em meios onde não se produz esforços elásticos de 
cisalhamento, como nos líquidos e nos gases. Se G = 0 , então Vs = 0. 
• ondas acústicas se propagam mais rapidamente em sólidos do que em líquidos e são 
muito mais velozes nos líquidos que nos gases. 
 
 
 
1.3. ATENUAÇÃO ACÚSTICA 
 
A propagação de uma onda está associada à dissipação de energia em virtude das 
forças viscosas e de atrito. À medida que a energia se distribui sobre uma área cada vez 
maior, há uma redução na amplitude do sinal inversamente proporcional à distância 
percorrida, chamada de atenuação acústica (α ) e expressa em decibéis por unidade de 
distância. Sua magnitude é característica do meio, aumenta com a freqüência da onda e 
geralmente é muito alta em materiais não consolidados e baixa em rochas fortemente 
consolidadas. Sendo AX e AX+L as amplitudes do sinal em dois pontos localizados a uma 
distância L, a atenuação acústica para uma dada freqüência entre os dois pontos pode ser 
determinada pela seguinte expressão: 
 
 
LX
X
A
A
L +
−= log20α (2.6) 
 
 
1.4. IMPEDÂNCIA ACÚSTICA 
 
Impedância acústica de um meio (Z) é definida como sendo o produto da velocidade 
da onda compressional (VP) pela massa específica ( ρ ), e é expressa na unidade 106 Kg/m2.s, 
também chamada de MegaRayleigh (Mrayl). 
 
 pVZ ρ= (2.7) 
 
 
2. GEOMETRIA ÓTICA 
 
A propagação de energia acústica pode se dar em uma, duas ou três dimensões, 
conforme a geometria e arranjo das partículas do meio. A emissão de um sinal acústico gera 
imediatamente uma frente de onda que é, a cada instante, a fronteira entre a região já 
perturbada e a região ainda não excitada pela energia emitida. Esta frente se propaga em 
todas as direções com características que dependem das propriedades físicas do meio. Em 
meios homogêneos e isotrópicos a velocidade dos pulsos é a mesma em todas as direções. 
Em um sistema bidimensional à frente de onda é uma circunferência concêntrica com a fonte 
emissora e num sistema tridimensional, uma superfície esférica. 
 
Considerando meios isotrópicos, é possível construir a partir da fonte de emissão 
raios geométricos que são perpendiculares à frente de onda em cada ponto. Estas linhas 
 
 
 
 
 
 
 18
representam, de forma gráfica, a trajetória de propagação das ondas. Tal simplificação 
permite uma analogia com os raios óticos, sendo possível aplicar às ondas elásticas as 
mesmas leis da geometria ótica, qual sejam: lei da reflexão e da refração, princípios de 
Huyghens e de Fermat. 
 
2.1. LEI DAREFLEXÃO 
 
Quando uma frente de onda atinge uma interface separando dois meios com 
características físicas diferentes, origina uma onda refletida. O ângulo de incidência é 
igual ao ângulo de reflexão e estão contidos, juntamente com a normal à superfície, no 
mesmo plano (Figura 2.3). 
 
 
 
 Figura 2.3 – Lei da Reflexão 
 
 
O percentual de energia refletida é função do contraste de impedância acústica nos 
dois meios ( 21 , ZZ ). Para raios que incidem formando um ângulo reto com a interface, o 
coeficiente de reflexão (R) é dado pela Equação 2.8. Se o contraste de Impedância entre os 
dois meios for nulo nenhuma energia é refletida e ocorre apenas transmissão. 
 
12
12
ZZ
ZZ
R +
−= (2.8) 
 
 
2.2.LEI DA REFRAÇÃO 
 
O raio refratado está contido no plano determinado pelo raio incidente e a normal 
ao plano no ponto de incidência, e a relação entre os ângulos de incidência e refração 
obedece à Lei de Snell (Figura 2.4): 
 
21 V
rSen
V
iSen = (2.9) 
 
 
 
 
 
 
 19
 
Se a velocidade de propagação da onda no primeiro meio é menor que no segundo, 
então o ângulo de incidência é menor que o de refração e o raio transmitido tende a se afastar 
da normal. Em caso contrário, o raio transmitido tende a se aproximar da normal. Quando o 
ângulo de refração é igual a 90º o raio transmitido caminha pela interface dos meios e o 
ângulo de incidência é chamado de ângulo crítico, acima do qual toda a energia é refletida. 
Neste caso, é possível determinar este ângulo aplicando a Lei de Snell (Figura 2.5): 
 
 
 Figura 2.4 – Lei da Refração Figura 2.5 – Ângulo Crítico 
 
 
 
 
2
1
21
90
V
VSeni
V
Sen
V
iSen =∴= 
 
2
1
V
VSenarci = (2.10) 
 
 
2.3.PRINCÍPIO DE HUYGHENS 
Este princípio estabelece que cada ponto sobre uma frente de onda opera como sendo 
um novo centro emissor, de onde se originam novas frentes de onda. Pela sua generalidade e 
flexibilidade, muitos problemas complexos podem ser resolvidos mediante construções 
geométricas que se baseiam neste princípio. 
 
 
2.4.PRINCÍPIO DE FERMAT 
Este princípio estabelece que a trajetória do pulso acústico entre dois pontos é tal que 
a variação infinitesimal de primeira ordem do tempo de percurso é zero. Para meios 
homogêneos ou interfaces de separação plana significa dizer que o tempo gasto no percurso é 
 
 
 
 
 
 
 20
mínimo. A lei de Snell pode ser deduzida a partir do princípio de Fermat, como ilustra a 
Figura 2.6. Tomando-se o tempo de trânsito do ponto A ao ponto B tem-se: 
 
 Figura 2.6 – Princípio de Fermat 
 
 
 
21 V
PB
V
APt += , sendo 22 HxAP += e ( ) 22 hxdPB +−= 
 
 
( )
2
22
1
22
V
hxd
V
Hxt +−++= Aplicando Fermat: 0=∂
∂
x
t 
 
 
( )
( ) ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+−
−=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+ 222221 hxdV
xd
HxV
x portanto, 
 
 
...
21
dqc
V
rSen
V
iSen = 
 
 
 
3. PROPRIEDADES ACÚSTICAS DOS MATERIAIS 
 
A Tabela 2.1 apresenta as propriedades acústicas (tempo de trânsito, velocidade de 
propagação e impedância acústica) de diversos materiais, tais como: aços, sólidos não 
porosos, rochas porosas e diversos tipos de fluidos. As propriedades acústicas da formação 
têm influência nos perfis acústicos. Expressões usadas como formações rápidas ou lentas se 
 
 
 
 
 
 
 21
referem à velocidade do som. Quando o som se propaga mais rápido em uma formação do 
que no revestimento, isto é, com tempo de trânsito inferior a 57 pés /µ , a formação é 
chamada de rápida. 
 
Diferenciando das formações rochosas, que são bem conhecidas, as propriedades 
acústicas do cimento são mais difíceis de se obter porque se modificam com o tempo. Isto se 
deve à alteração nas propriedades físicas do cimento no processo de cura. Em intervalos 
longos, principalmente onde há grande diferença de temperatura entre topo e base, a pasta de 
cimento não tem as mesmas características físicas ao longo de toda a coluna de cimento e, 
conseqüentemente, não tem as mesmas propriedades acústicas. A Tabela 2.2 e 2.3 
apresentam valores de parâmetros acústicos de várias formulações de pasta de cimento nas 
condições ambiente e outros materiais. Como se observa, pastas com baixa densidade tem 
pequenos valores de impedância acústica e, no caso de cimento com espuma de alta 
qualidade, os valores são similares aos dos fluidos. 
 
 
ROCHA POROSA SATURADA COM ÁGUA 
Velocidade do Som Tipo de 
Material 
Porosidade 
(%) 
Tempo de 
Trânsito (µs/ ft) ft / s m / s 
Impedância 
Acústica (Mrav!) 
Dolomita 05 a 20 50.0 a 66.6 20000 a 15000 6096 a 4572 16.95 a 11.52 
Calcário 05 a 20 54.0 a 76.9 18500 a 13000 5639 a 3962 14.83 a 9.43 
Arenito 05 a 20 62.5 a 86.9 16000 a 11500 4877 a 3505 12.58 a 8.20 
Areia 20 a 35 86.9 a 111.1 11500 a 9000 3505 a 2743 8.20 a 6.00 
Folheto 58.8 a 143.0 17000 a 7000 5181 a 2133 12.00 a 4.30 
FLUIDOS / REVESTIMENTO 
Velocidade do Som Tipo de Material Tempo de 
Trânsito (µs/ ft) ft / s m / s 
Impedância 
Acústica (Mravl) 
Revestimento 57.0 17 500 5 334 41.60 
Água 208 48 00 1 463 1.46 
Água + 10% NaCl 192.3 52 00 1 585 1.66 
Água + 20% NaCl 181.8 55 00 1 676 1.84 
Água do mar 199 50 20 1 531 1.57 
Querosene 230 4 340 1 324 1.07 
Ar – 15 psi, 32 º F (0º C) 920 1 088 331 0.0004 
 
Tabela 2.1 – Propriedades Acústicas de Formações e Fluidos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 22
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 2.2 – Propriedades Acústicas de Pastas de Cimento 
 
 
 
 
Tabela 2.3 – Valores de parâmetros acústicos 
Fonte: Minear e Goodwin, 1996 
Material VP ( Km / s ) VS ( Km/s ) densidade Z (MRayl) 
Água doce 1.52 0 1.00 1.52 
Água salgada (200 000 ppm) 1.74 0 1.14 1.98 
Óleo diesel 1.25 0 0.80 1.00 
Óleo mineral 1.45 0 0.83 1.2 
Gás livre (metano) 0.38 0 0.001 0.1 
Lama base água (8 lb/gal) 1.44 0 0.96 1.38 
Lama base água (16 lb/gal) 1.40 0 1.92 2.69 
Lama base óleo (8 lb/gal) 1.34 0 0.96 1.29 
Lama base óleo (8 lb/gal) 1.20 0 1.92 2.30 
Arenito 10% porosidade 4.66 2.91 2.49 11.60 
Arenito 30% porosidade 3.31 1.94 2.16 6.42 
Calcáreo 10% porosidade 4.91 2.73 2.54 12.47 
Dolomita 10% porosidade 5.24 3.06 2.68 14.04 
Cimento H 12 lb/gal 3.1 1.8 1.55 4.8 
Cimento H 16.6 lb/gal 3.20 1.90 1.94 6.21 
Cimento leve 9 lb/gal 3.10 1.80 1.55 4.81 
Aço 5.90 3.23 7.70 45.43 
TIPO DE PASTA DENSIDADE lb/gal 
TEMPO 
dias 
V 
m s -1 
Z 
(Mrav!) 
1 3,000 5.68 
2 3,250 6.16 Cimento puro classe G 15.8 
7 3,400 6.44 
1 1,650 2.21 
2 2,200 2.95 Látex + microsfera de sílica 11.2 
7 2,500 3.36 
1 1,600 2.30 
2 1,750 2.52 Silicato solúvel 12.0 
7 2,000 2.88 
1 2,600 3.74 
2 2,800 4.03 Microsfera de sílica + 4% CaCl2 12.0 
7 3,000 4.32 
1 1,750 2.79 
2 2,200 3.51 Solução de silicato 13.3 
7 2,500 3.99 
1 2,900 5.49 
2 3,150 5.97 Látex 15.8 
7 3,350 6.35 
1 2,850 5.50 
2 3,200 6.18 18% de NaCl 16.1 
7 3,375 6.51 
1 3,300 7.59 
2 3,400 7.74 Hematita 19.0 
7 3,530 8.04 
 
 
 
 
 
 
 23
 
 
 
SEÇÃO II 
 
PERFIS SÔNICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 24
 
 
 
FUNDAMENTOS DO PERFIL CBL / VDL 
 
 
 
1. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 
A Figura 3.1 é um desenho esquemático da ferramenta usada na obtenção do perfil 
combinado CBL/VDL. Ela é composta basicamente por um transmissor e dois receptores 
acústicos com transdutoresgeralmente de cerâmica piezoelétrica, um cabo condutor e uma 
unidade de processamento. Os receptores ficam localizados normalmente a três e cinco pés 
do transmissor. O conjunto também requer um número adequado de centralizadores de forma 
que a seção que contém o transmissor e receptores permaneça perfeitamente centralizada no 
revestimento durante a perfilagem. O transmissor recebe pelo cabo condutor energia elétrica 
e a converte em energia mecânica, emitindo repetidamente pulsos curtos de energia acústica 
(10 a 60 pulsos por segundo) com duração de aproximadamente 50 sµ cada. A freqüência 
de cada pulso é de 20 KHz para ferramentas com grandes diâmetros (maior que 3") e cerca 
de 30 KHz para pequenos diâmetros (menor que 2"). A maior parte do sinal acústico chega 
ao receptor até 2000 microssegundos após ser transmitido. 
 
 
 
 
Figura 3.1 – Ferramenta CBL/VDL 
 
 
O pulso sonoro emitido faz vibrar o meio fluido onde o transdutor está imerso, 
criando uma frente de onda aproximadamente esférica que se propaga em todas as direções. 
Quando encontra o revestimento, a energia acústica é refratada segundo a Lei de Snell, 
tomando diferentes caminhos até chegar ao receptor. Uma parcela desta energia se propaga 
 
 
 
 
 
 
 25
segundo um ângulo de incidência chamado de crítico (aproximadamente 17º em poços com 
água), viajando pelo revestimento. Outra parcela se propaga diretamente pelo fluido no 
interior do poço e parte é refratada para o anular e formação. 
 
A onda compressional que viaja diretamente pelo revestimento é, geralmente, a 
primeira a chegar devido a maior velocidade do som no aço que nos demais meios 
envolvidos, aliado a uma distância relativamente curta. Posteriormente, chegam as ondas 
compressionais e de cisalhamento oriundas da formação e os sinais que viajam pelo fluido. A 
Figura 3.2 é uma representação esquemática por ordem de chegada dos sinais e composição 
final do trem de ondas. No receptor a energia mecânica é reconvertida em energia elétrica e 
os sinais enviados à superfície pelo cabo condutor para serem devidamente processados. 
 
 
Figura 3.2 – Recebimento de sinais 
 
 
O Perfil de Aderência do Cimento (Cement Bond Log) é o registro contínuo da 
amplitude do primeiro sinal que chega ao receptor distante 3 pés do transmissor, sendo 
geralmente este sinal aquele que viaja pelo revestimento. A interpretação do perfil se baseia 
nesta premissa, de que o sinal do revestimento chegará antes de qualquer outro. Em 
revestimentos livres isto será sempre verdade. Em intervalos bem cimentados, a depender das 
propriedades acústicas da formação e da espessura de cimento no anular isto pode não 
acontecer. 
 
Considerando que os primeiros ciclos são provenientes do revestimento e que a 
intensidade do sinal é função do material presente no anular, o registro da amplitude do 
primeiro ciclo permite uma avaliação da qualidade da cimentação. Altos valores de 
amplitude correspondem à ausência de cimento ou de aderência na interface, e baixos valores 
a presença de cimento no anular. 
 
 
 
 
 
 
 
 26
O Perfil de Densidade Variável (Variable Density Log) é um registro contínuo do 
trem de ondas, na forma de traços de luminosidade variável, que chega ao receptor distante 5 
pés do transmissor. O perfil avalia a qualidade da cimentação investigando a aderência do 
cimento ao revestimento e do cimento a formação. 
 
2. APRESENTAÇÃO DO PERFIL CBL / VDL 
 
Tradicionalmente, o perfil é apresentado em três pistas (Figura 3.3): 
 
1a Pista: 
• Tempo de trânsito – Escala usual : 200-400 sµ 
• Raios gama (unidades API). Utilizado para colocar o perfil CBL/VDL em 
profundidade com o perfil de Raios Gama de referência em poço aberto. 
• Tensão no cabo de perfilagem 
• Localizador de luvas do revestimento (CCL). Utilizado como referência de 
profundidade para operações futuras no poço. 
 
2a Pista: amplitude– Escala: 0-100 Mv ampliada de 0-20 mV 
 
3a Pista: trem de ondas na forma de intensidade variável. Escala: 200-1200 sµ 
Figura 3.3 – Perfil CBL/VDL 
 
 
 
 
 
 
 27
 
3. CURVA DO TEMPO DE TRÂNSITO 
 
Tempo de trânsito é o tempo decorrido entre a emissão de um pulso acústico pelo 
transmissor e a chegada do primeiro sinal (E1) ao receptor situado a 3 pés de distância, após 
viajar pelo fluido e revestimento. Uma vez emitido, um relógio eletrônico inicia a 
cronometragem do tempo de viagem do pulso enquanto um circuito eletrônico é acionado de 
forma a detectar a sua chegada ao receptor e registrar a amplitude deste sinal. Assim que é 
detectado, o relógio pára a cronometragem e este tempo é registrado continuamente no perfil 
(Figura 3.4). 
 
Figura 3.4 – Medida do Tempo de Trânsito 
 
 
Normalmente o sinal que caminha pelo revestimento é o mais rápido e irá determinar 
a medida da amplitude e do tempo de trânsito. Para se ter um perfil CBL de qualidade é 
fundamental que se saiba qual o meio ciclo efetivamente tomado para leitura da amplitude. 
Este controle é feito pela curva de tempo de trânsito. O operador do sistema deve ajustar, de 
forma adequada, o nível de detecção do receptor, de forma que o sistema não seja acionado 
por ruídos de fundo e, ao mesmo tempo, que não deixe de captar E1 e venha a detectar as 
ondas subseqüentes (E3, E5,...). 
 
Quando existe uma boa aderência do cimento ao revestimento, a amplitude de E1 
decresce se comparada a intervalos livres ou com cimentação deficiente. Neste caso, dois 
fenômenos podem ocorrer com o tempo de trânsito: 
• Alongamento (stretch): pequeno aumento no tempo de trânsito base ou crítico (12-
14 sµ ). Isto ocorre porque o nível de detecção é mantido constante e há um 
abaulamento da onda E1 que chega mais atenuada (Figura 3.5). 
 
• Salto de Ciclo (cycle skipping): aumento significativo no tempo de trânsito base 
(variações maiores que 15 sµ ). Ocorre quando a amplitude de E1 chega muito 
 
 
 
 
 
 
 28
atenuada, abaixo do nível mínimo de detecção, sendo registrado E3 ou E5 (Figura 
3.6). 
 
 
 Figura 3.5 – Alongamento Figura 3.6 – Salto de Ciclo 
A medida do tempo de trânsito pode variar em função dos seguintes fatores: diâmetro 
e centralização da ferramenta de perfilagem, espaçamento entre transmissor e o receptor, tipo 
de fluido existente no poço, diâmetro interno do revestimento e ocorrência de alongamentos e 
saltos de ciclo em função da aderência e qualidade da cimentação. Considerando apenas o 
aspecto geométrico e a lei de Snell (Figura 3.7), o tempo de trânsito pode ser determinado 
como: 
 
TT = tempo de trânsito total ( sµ ) 
Tr = tempo de trânsito no revestimento ( sµ /pé) 
Tf = tempo de trânsito no fluido ( sµ /pé) 
e = espaçamento transmissor-receptor 
IDr = diâmetro interno do revestimento (pés) 
ODtr,rp = diâmetro do transmissor /rceptor (pés) 
ODrp = diâmetro do transmissor (pés) 
S = IDr - ODtr (stand off) 
 
 
 Figura 3.7 
 
rf cTaTTT += 2 (3.1) 
 
 
 
 
 
 
 
 29
 
f
r
T
T
iSen = (definição de ângulo crítico) 
 
 
f
rf
T
TT
iSeniCos
22
21
−=−= 
22
rf
r
TT
T
iCos
iSen
iTg
−
== 
 
 
iCos
Sa = iTgSb = iSTgebec 22 −=−= 
 
 Substituindo em (3.1) os valores de a, b, c, têm-se: 
 
 222 rfr TTSTeTT −+= (3.2)
 
 
Deve haver coerência entre os valores calculados pela Equação 3.2 e os tabelados 
pelas companhias de serviço. Na realidade, os tempos medidos são diferentes dos calculados, 
devido a uma série de fatores não computados no desenvolvimento da expressão, tais como: 
transmissor e receptor considerados como pontuais e com mesmo diâmetro, tempo de trânsito 
através da borracha dos transdutores serem negligenciadas, desconhecimentodo exato 
espaçamento entre transmissor e receptor, etc. Para que se tenha um efetivo controle da 
qualidade do serviço é importante obter o tempo de trânsito sem interferências, perfilando um 
intervalo de revestimento comprovadamente não cimentado, o qual deve ser coerente com o 
tempo tabelado pelas companhias. Nos demais intervalos, os valores do tempo de trânsito 
registrados devem se manter similares aos observados no revestimento livre, sendo admitidos 
apenas as variações (acréscimos) referentes a alongamentos ou saltos de ciclo observados 
defronte a intervalos bem cimentados. Demais alterações no tempo de trânsito como 
reduções devido descentralização da ferramenta ou reflexões de revestimentos concêntricos e 
formações rápidas comprometem a interpretação do perfil e serão tratados posteriormente. 
 
 
4. CURVA DE AMPLITUDE DO CBL 
 
O sinal acústico que se propaga pelo revestimento perde energia para os meios que 
estão em contato com a parede do aço, interna e externamente. Como o material no interior 
do poço é geralmente um fluido homogêneo, a atenuação sofrida pelo pulso acústico é 
pequena e constante. A única variável é o material no anular. Se for um líquido, a energia 
perdida será pequena e as amplitudes do sinal medidas no receptor altas (50 a 90 mV). Se 
houver cimento de qualidade aderido em toda a circunferência do revestimento, a quantidade 
de energia perdida para o meio será grande e a amplitude registrada pequena (0,2 a 10 mV). 
A existência de canalizações corresponderá a valores medianos entre os limites anteriores, 
sendo que a amplitude medida é proporcional a quantidade de cimento aderida à parede 
externa do revestimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 30
Para se medir a amplitude da onda E1, uma janela eletrônica é aberta por um curto 
período de tempo (aproximadamente 35 sµ ), durante o qual é registrado a máxima amplitude 
acima do nível de detecção que chega ao receptor. Dois sistemas de janelas podem ser 
utilizados para obtenção da curva de amplitude do CBL: 
 
• Janela fixa: instante de abertura da janela correspondente à chegada de E1 fixado 
pelo operador, sendo registrado a máxima amplitude dos sinais que chegam ao 
receptor durante o tempo em que a janela permanece aberta. 
 
• Janela flutuante: janela é acionada pela medida do tempo de trânsito, sendo 
registrado a amplitude do primeiro sinal que chega ao receptor com valor superior ao 
nível de detecção. 
 
 
Quando o mecanismo de medida do tempo de trânsito é acionado por E1 ambos os 
sistemas devem apresentar o mesmo valor de amplitude. Entretanto, havendo saltos de ciclo 
os resultados são diferentes. Enquanto o sistema de janela fixa lê a amplitude de E1, que é 
muito pequena, o sistema flutuante lê E3, que tem amplitude maior que o nível de detecção, 
como exemplifica a Figura 3.8. 
 
Figura 3.8 – Diferença de Leitura entre Janela Fixa e Flutuante 
 
 
 
 
O sistema mais utilizado atualmente pelas companhias é o de janela fixa, no qual uma 
boa aderência sempre corresponde a uma baixa leitura de amplitude. O sistema flutuante 
requer uma interpretação mais cuidadosa, principalmente defronte intervalos bem 
 
 
 
 
 
 
 31
cimentados. Em 1985, Allen e Wood propuseram o uso conjunto dos dois sistemas como 
forma de verificar o correto posicionamento da janela fixa, evitando possíveis erros devido a 
mudança de peso ou diâmetro do revestimento, alterações no tempo de trânsito no fluido, etc. 
 
Muitos fatores têm influência na amplitude do sinal acústico tais como a calibração da 
ferramenta, pressão, temperatura, fluido do poço, diâmetro e espessura do revestimento, 
espessura do anel de cimento, microanular, espaçamento entre transmissor e receptor, etc. 
Como forma de reduzir a sensibilidade da medida, é utilizado o conceito de atenuação 
acústica que descreve a perda de energia ou potência acústica. Pardue et al apresentaram uma 
expressão teórica da taxa de atenuação (α ) de um pulso acústico se propagando em uma 
superfície plana delgada de aço, com espessura t, envolvida por material sólido ou líquido de 
espessura infinita, sendo 1ρ e 2ρ a densidade do aço e cimento, sftCP /17600= a 
velocidade do som no aço e dC e SC a velocidade das ondas P e S no cimento. 
 
5.05.0
1
2
1
2
1
2
1252
+−
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛+⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
=
S
P
d
P
C
C
C
C
tρ
ρ
.
α (3.3) 
 
A expressão (3.3) mostra que o acoplamento transversal revestimento–cimento é 
necessário para plena atenuação, sendo a velocidade de propagação de ondas de cisalhamento 
no cimento a variável principal. Também se observa que a atenuação é inversamente 
proporcional a espessura do revestimento e diretamente proporcional a densidade do cimento 
e que a atenuação é independente da freqüência, pelo menos para grandes espessuras de 
cimento. 
 
5. PERFIL DE DENSIDADE VARIÁVEL 
 
O trem de ondas (waveform) é constituído pela série temporal das variações de 
pressão causadas pela propagação das ondas elásticas refratadas do revestimento, cimento, 
formação e fluido do poço. O trem de ondas que chega ao receptor pode ser apresentado na 
forma discreta de assinatura de onda (wiggles), como aparece no osciloscópio. Apesar de ter 
uma melhor definição do primeiro sinal de chegada e identificação de sinais da formação e 
revestimento, a forma de apresentação mais utilizada pelas companhias é através do perfil de 
densidade variável VDL (Variable Density Log), também chamado de microsismograma. 
 
No perfil VDL uma janela de 1000 sµ é aberta (200 a 1200 sµ ), sendo registrado 
uma composição de vários sinais acústicos que viajam por caminhos diferentes. Geralmente, 
tem-se por ordem de chegada as ondas compressionais do revestimento, as ondas 
compressionais e de cisalhamento da formação e as ondas de compressão do fluido. Através 
do painel eletrônico e câmara de raios catódicos existentes na superfície, os sinais exibidos 
no osciloscópio são convertidos em faixas de luz com intensidade luminosa variável em 
função da magnitude de sua amplitude. Estes sinais podem ou não chegar em fase, gerando 
uma grande variedade de comportamento do perfil quanto à amplitude. O VDL que é a 
fotografia destas faixas claras como mostrada na Figura 3.9, permite uma melhor visão 
 
 
 
 
 
 
 32
global do intervalo pesquisado e a identificação de microanulares. A maior desvantagem está 
na obtenção de um contraste satisfatório das diversas tonalidades entre o preto, o cinza e o 
branco de forma a possibilitar uma estimativa da amplitude. Devido às técnicas atuais de 
produção e reprodução dos perfis se tem, na maioria das vezes, um sinal discretizado de 
amplitude binário apenas entre o preto e o branco. 
Figura 3.9 – Obtenção do perfil VDL 
 
Como no perfil o eixo horizontal representa o tempo, a identificação ou localização 
da origem dos diferentes sinais se faz em função do tempo de trânsito: ondas de alta 
freqüência chegando em tempo constante são as propagadas pelo revestimento; as de baixa 
freqüência chegando em tempo variável (velocidade do som varia ao longo da formação) são 
as ondas de compressão refratadas na formação. Como o receptor VDL está a 2 pés do 
receptor CBL, o tempo de trânsito do primeiro sinal que chega ao receptor VDL pelo 
revestimento pode ser calculado pela Equação 3.2 ou utilizando a expressão abaixo: 
 
sTTTT CBLVDL µ114+= (3.4) 
 
O registro do trem de ondas permite avaliar a qualidade da cimentação entre o 
cimento e revestimento e entre o cimento e a formação. Também quando se têm reflexões 
devido a formações rápidas ou revestimentos concêntricos que geralmente contaminam o 
sinal de amplitude do CBL, o trem de ondas é geralmente utilizado paraidentificar qual tipo 
de sinal está sendo registrado na curva de amplitude. A característica ou assinatura do sinal é 
função do diâmetro do revestimento, freqüência do sinal e percentagem do anel do 
revestimento aderido com cimento no anular, sendo possível, em caso de dúvida, identificar a 
origem dos sinais comparando com o sinal registrado em revestimento livre. 
 
 
 
 
 
 
 33
 
 
INTERPRETAÇÃO QUALITATIVA DO PERFIL CBL/VDL 
 
 
 
 
A premissa básica para avaliar a qualidade da cimentação tomando como base a 
interpretação de perfis acústicos é que estes devem ser validados e atender os pré-requisitos 
mínimos de qualidade. O perfil registra uma medida que, influenciada por uma série de 
fatores, toma muitas vezes uma aparência estranha e confusa. Mas a realidade dos fatos está 
ali, escondida em meio a tantos traços, e cabe ao intérprete , em situação análoga a de um 
detetive tentando desvendar a solução de difícil, perscrutar, rastrear, associar, filtrar , inferir 
até que finalmente possa encontrar uma explicação plausível e racional capaz de dar sentido 
ao que está registrado n perfil. Chegar a um diagnóstico nem sempre é fácil, principalmente 
quando não se tem toda a informação necessária, mas é uma tarefa intrigante e curiosa. 
Portanto, baseado na análise e interpretação das curvas de tempo de trânsito (TT), amplitude 
do CBL (A) e do trem de ondas (VDL) se busca uma definição da qualidade do anel de 
cimento no anular. 
 
O princípio básico de interpretação consiste em comparar os padrões pré-
estabelecidos para o revestimento livre com os observados no intervalo cimentado. A Tabela 
4.1 fornece diferentes revestimentos, os valores esperados de TT e amplitude. 
 
 
REVESTIMENTO 
(inch) 
 
PESO 
(lbf/ft) 
 
TT 
(µs/ft) 
 
AMPLITUDE 
(mV) 
 
5 ½ 14 a 17 240 a 260 71 +/- 7 
7 23 a 38 260 a 280 61 +/- 6 
9 5/8 40 a 53 300 a 320 52 +/- 5 
 
Tabela 4.1 – Valores de TT e Amplitude para Revestimento Livre 
 
 
A interpretação do perfil CBL/VDL deve sempre começar pela análise da curva de 
TT que deve ter um aspecto retilíneo com valores similares aos observados defronte 
intervalos livres. Valores superiores devido a alongamentos e saltos de ciclo são possíveis 
defronte intervalos bem cimentados. O TT é usado primeiramente para verificar se a sonda 
de perfilagem está centralizada, que é uma condição absolutamente essencial para validar o 
perfil. Isto é feito comparando-se o TT registrado em revestimento livre, não afetado por 
alongamentos, saltos de ciclo ou reflexões de formações rápidas ou revestimentos 
concêntricos, com os valores calculados e/ou tabelados. Desvios maiores que 4 sµ indicam a 
descentralização, tornando o perfil inválido. 
 
 
 
 
 
 
 34
1. REVESTIMENTO LIVRE 
 
A Figura 4.1 apresenta um perfil CBL/VDL característico de revestimento livre. O 
TT é retilíneo com as luvas bem marcadas. As amplitudes são altas e coerentes com os 
valores tabelados. Devido à homogeneidade do meio (fluido no interior do poço e no anular), 
os sinais no VDL são uniformes, alternando faixas paralelas claras e escuras, bem distintas. 
Os sinais da formação não são registrados. Existem muitos sinais secundários na onda 
resultante que chegam ao receptor tais como reflexões das luvas de revestimento, 
irregularidades da parede do poço ou nos limites das camadas da formação e reverberações 
no poço. Em frente às luvas do revestimento livre se observa o efeito “chevron”, que são 
marcas em forma de W causadas por reflexões devido à descontinuidade do metal nas luvas. 
Figura 4.1 – Revestimento Livre 
 
 
 
 
 
 
 35
Outros exemplos de perfil com revestimento livre são apresentados nas Figuras 4.2 a 
4.3. 
 
Figura 4.2 - Revestimento Livre 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 36
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.3 – Topo de Cimento 
 
 
 
 
 
 
 
 37
2. BOA ADERÊNCIA REVESTIMENTO / CIMENTO / FORMAÇÃO 
 
À medida que os sinais do revestimento são atenuados perdendo energia para o meio 
circundante, a energia acústica se propaga pela formação como ondas de compressão e 
cisalhamento e são registradas no perfil na forma de faixas sinuosas, devido à 
heterogeneidade do meio. As ondas de compressão são mais velozes e chegam primeiro; as 
ondas de cisalhamento são mais lentas mas têm amplitudes maiores amplitudes e, por serem 
muito atenuadas ao atravessar espaços preenchidos com líquido ou gás, sua detecção é um 
atestado de integridade e aderência do cimento. A Figura 4.4 apresenta uma assinatura típica 
de um perfil CBL/VDL corrido em um revestimento bem cimentado: TT com alongamentos 
e saltos de ciclo, CBL com amplitudes muito baixas e VDL com ausência de sinais do 
revestimento (mancha preta no perfil) e fortes sinais da formação. 
 
Figura 4.4 – Revestimento cimentado 
 
 
As ondas de compressão que viajam pelo fluido no interior do poço podem ser 
eventualmente detectadas no VDL. Por se tratar de um meio geralmente homogêneo, os 
sinais são caracterizados por faixas paralelas claras e escuras, semelhantes aos sinais do 
revestimento livre. São mais facilmente reconhecidos em revestimentos bem cimentados, 
quando as amplitudes dos últimos sinais da formação são relativamente baixas, conforme 
mostra a Figura 4.5 . O tempo de chegada do sinal no perfil pode ser obtido multiplicando-se 
o espaçamento entre transmissor-receptor (5 pés) pelo tempo de trânsito do som no 
respectivo fluido. Por exemplo, no caso de água salgada ( ftsV µ190= ), o sinal chegaria 
no VDL aproximadamente em um tempo igual a sTTVDL µ950= . 
 
 
 
 
 
 
 
 38
 
Figura 4.5 – Identificação dos sinais do fluido no VDL 
 
 
 
Outro exemplo do perfil em revestimento cimentado com boa aderência entre o 
cimento e revestimento e entre o cimento e formação é apresentado na Figura 4.6. 
 
 
 
 
 
 
 39
 
Figura 4.6 – Revestimento Cimentado 
 
 
 
 
 
 
 40
3. REVESTIMENTO CIMENTADO SEM ADERÊNCIA À FORMAÇÃO 
 
 A aderência entre o anel de cimento no anular e a formação rochosa é geralmente 
inferida pela presença bem visível no VDL de ondas de compressão (P) e de cisalhamento 
(S) refratadas pela formação. Ausência de sinais da formação no VDL e baixas amplitudes no 
CBL indicam que apesar da boa aderência do cimento ao revestimento, não há acoplamento 
acústico adequado com a formação com possibilidade inclusive de falha no isolamento 
hidráulico (). A perda ou enfraquecimento dos sinais da formação pode ser devida aos 
seguintes fatores: 
 
• presença de reboco de lama espesso e macio – a velocidade do som pode ser tão lenta 
através do reboco pouco compactado que o tempo de percurso das ondas refratadas na 
formação será longo demais para ser captado pelo receptor durante a abertura da 
janela de leitura. 
• seções alargadas não cimentadas – a verificação de seções alargadas no perfil caliper 
é um meio de identificar seções suspeitas de alargamento, onde pode haver ou não 
isolamento hidráulico. 
• formações parcial ou totalmente inconsolidadas – a velocidade do som poderá ser 
lenta o bastante para que as ondas refratadas não sejam registradas. Folhelhos 
marinhos, sais, camadas de anidrita, areias podem apresentar este comportamento que 
na maioria dos casos não compromete o isolamento hidráulico. 
• Cimento espumado ou cortado por gás – a redução da densidade e da velocidade do 
som no cimento poderá ser suficiente para que as ondas da formação não sejam 
registradas. 
 
Figura 4.7 – Revestimento Cimentado – Má aderência cimento - formação 
 
 
 
 
 
 
 41
 
 Outro exemplo de problemas na aderência cimento-formação éapresentado na Figura 
4.8. 
 
Figura 4.8 – Má aderência cimento / formação – Zona de Gás 
 
 
 Nas Figuras 4.7 e 4.8 também se observa que justamente defronte os intervalos 
permeáveis há uma aparente falha na cimentação. Geralmente os intervalos mais permeáveis 
estão associados a rebocos de lama mais espessos e menores espessuras do anel de cimento 
no anular, afetando o perfil com uma redução na atenuação acústica e uma maior amplitude 
do sinal recebido. Por causa disto, a literatura cita a utilização do perfil CBL/VDL na 
seleção e localização de pontos mais permeáveis para o canhoneio. 
 
 
 
 
 
 
 
 42
 
4. CANALIZAÇÃO E MICROANULAR 
 
 Falhas na remoção do fluido de perfuração durante a operação da cimentação primária 
ocasionam o aparecimento de canais que afetam o perfil acústico e podem comprometer o 
isolamento hidráulico. Os primeiros estudos já mostravam que havia uma relação entre a 
amplitude registrada pelo CBL e a percentagem da circunferência do revestimento 
acusticamente acoplada ao anel de cimento no anular. Em muitos casos também pode haver 
um pequeno espaço anular entre a parede externa do revestimento e o anel de cimento, 
chamado microanular, que normalmente não causa perda de isolamento hidráulico. O 
microanular é geralmente causado por deformações ocorridas no sistema poço-revestimento-
cimento após a cura do cimento devido a variações de pressão e temperatura no interior do 
poço. Entretanto, mesmo um pequeno microanular com fluido afeta significantemente o 
perfil devido a perda de isolamento acústico ao impedir a propagação da onda de 
cisalhamento, reduzir a transferência de energia das ondas de compressão e gerar atenuações 
do sinal menores. 
 
A presença de canalizações e/ou microanular produz efeito similar no perfil, 
indicando amplitudes medianas no CBL e sinais distintos do revestimento e da formação no 
VDL, como mostra a Figura 4.9. A distinção entre canal e microanular pode ser feita através 
da pressurização do revestimento. A aplicação de pressão elimina o microanular, porém não 
afeta o canal. 
Figura 4.9 – Microanular ou Canalização 
 
 
 
 
 
 
 43
 
5. GUIA DE INTERPRETAÇÃO E EXEMPLOS 
 
Um guia básico de interpretação do perfil CBL/VDL é apresentado na Figura 4.10. 
Figura 4.10 – Guia Básico de Interpretação 
 
 
 
 
 
 
 44
 
 
Fig. 4.11 – MG-446-BA – Antes da Correção de Cimentação 
 
 
 
Fig. 4.11b – MG-446-BA – Após Correção de Cimentação 
 
 
 
 
 
 
 
 45
 
 
 
 
Figura 4.12 – Efeito do Squeeze no Perfil 
 
 
 
 
 
 
 46
 
 
6. UMA VISÃO MAIS ABRANGENTE DA AVALIAÇÃO DE CIMENTAÇÃO 
 
A interpretação do perfil CBL/VDL não fornece diretamente o grau de isolamento 
hidráulico de um intervalo cimentado, que é função de uma série de outros parâmetros. 
Sendo assim, esta avaliação não deve ficar restrita ao índice de aderência. Conforme trabalho 
de Rodrigues, é necessário uma visão mais abrangente considerando os seguintes fatores: 
 
• Características dos fluidos a serem isolados: Isolar hidraulicamente zonas 
portadoras de gás (baixa viscosidade, alta mobilidade) requer um grau de exigência 
muito maior quanto à qualidade da cimentação do que zonas portadoras de óleo 
viscoso, quando até mesmo uma cimentação de baixa qualidade pode promover o 
isolamento. Isolar ou conter, apenas na zona de interesse, fluidos de estimulação é 
tarefa muito difícil, principalmente quando se trata de formulações ácidas que 
dissolvem ou promovem o encolhimento de argilas, abrindo canais que 
permaneceriam fechados a fluidos não reativos. 
 
• Diferencial de pressão entre os fluidos isolados: Obter isolamento entre zonas com 
grande diferencial de pressão entre si é muito mais difícil do que isolar zonas com 
pressões próximas. Canais obstruídos por lama endurecida ou pasta de cimento 
contaminada poderão ser desobstruídos a partir de um diferencial de pressão crítico. 
 
• Tempo: Com o passar do tempo pode ocorrer degradação do anel de cimento no 
anular ou em canalizações preenchidas com lama ou pasta contaminada, com 
conseqüente falha de isolamento hidráulico. 
 
• Operações futuras: A interpretação deve considerar o poço desde o início da 
produção até o seu abandono, as mudanças no reservatório, tais como, depleção, 
formação de capas de gás, estimulações, recuperações secundárias, etc. Alguns 
autores recomendam adotar o triplo do comprimento mínimo com boa aderência, 
quando há previsão de fraturamento hidráulico ou ácido na zona de interesse. 
 
• Importância do isolamento hidráulico: O maior ou menor rigor adotado nos 
trabalhos de avaliação da cimentação deve estar atrelado a importância do isolamento 
hidráulico. Falhas no isolamento podem significar altos custos com a produção, 
transporte e separação de fluidos indesejáveis, onerosas operações de correção e no 
caso extremo de um fraturamento hidráulico comprometer toda a drenagem do 
reservatório, com possibilidade de perda da zona. 
 
• Viabilidade técnico-econômica da correção: A correção de uma cimentação 
primária deficiente pode ser muito difícil, onerosa ou até mesmo impossível. A 
análise da viabilidade técnico-econômica irá permitir uma avaliação do grau de risco 
a correr e, nos casos onde a correção é muito difícil, optar por colocar o poço em 
produção e observá-lo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 47
 
 
INTERPRETAÇÃO QUANTITATIVA 
 
 
 
 
1. NOMOGRAMA DE PARDUE 
 
Estudos teóricos e experimentais realizados por Pardue et al. em 1963 quantificaram a 
influência de vários parâmetros na amplitude do CBL, levando a construção do Nomográfico 
“Carta de Interpretação do CBL”, que correlaciona o sinal de amplitude do CBL com a 
Resistência Compressiva do cimento (RC). Como mostra a Figura 5.1, a amplitude, lida em 
milivolts, é convertida em taxa de atenuação (db/pé) e RC, em função do espaçamento 
transmissor/receptor, diâmetro e espessura do revestimento. O nomográfico é válido em 
intervalos com ferramenta de perfilagem e revestimento centralizados, sem interferências de 
sinais da formação, com espessura de cimento no anular suficiente e intimamente em contato 
com o revestimento. 
 
Posteriormente, esta carta foi modificada por Bruckdorfer em 1983 para se considerar 
cimentos com espuma (Figura 5.2). O trabalho experimental demonstrou que o Nomograma 
era correto para a conversão da amplitude em taxa de atenuação acústica, porém, incorreto na 
obtenção da RC. Os autores geraram uma nova curva para obtenção de RC obtendo o 
Nomograma Geral, que permite a interpretação quantitativa, inclusive de pastas espumadas. 
 
Trabalhos mais recentes desenvolvidos por Jutten e Parcevaux em 1987 utilizando uma 
grande variedade de formulações de pasta de cimento, inclusive cimentos com espuma, 
mostraram que a taxa de atenuação do CBL se correlacionava melhor com a impedância 
acústica (Z). Baseado nestes resultados, propuseram uma carta de interpretação modificada 
substituindo RC por Z, como mostra a Figura 5.3. A Tabela 5.1 apresenta a espessura em 
função do diâmetro dos revestimentos. 
 
Infelizmente a interpretação quantitativa do CBL/VDL não fornece diretamente a 
resposta quanto a existência ou não de isolamento hidráulico entre intervalos de interesse. 
Muitas variáveis tais como espessura do revestimento, espessura do anel de cimento, 
propriedades do cimento e microanular afetam diretamente os valores de amplitude e, 
conseqüentemente o cálculo da atenuação acústica. Dessa forma, a utilização do nomograma 
e do conceito de IA como indicador da fração do anular preenchida com cimento pode se 
constituir em uma aproximação imprecisa. Além disso, estudos de Goodwin et al. e Jutten et 
al. mostram que pode ser fraca a correlação entre IA e RC, e, definitivamente, não podem 
respondera questão maior da avaliação da cimentação que é a existência ou não de 
isolamento hidráulico. Entretanto, apesar destas limitações, a interpretação quantitativa da 
cimentação permite a definição de padrões de qualidade por área ou campo, o registro das 
interpretações, a geração de banco de dados, o aprendizado com a experiência e a 
sistematização da tomada de decisões, se evitando decisões meramente intuitivas. 
 
 
 
 
 
 
 48
 
 
 
 
 
 
Figura 5.1 – Nomograma de Pardue 
 
 
 
 
 
 
 
 
 49
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.2 – Nomograma de Pardue Modificado (Bruckdorfer) 
 
 
 
 
 
 
 50
 
 
 
 
 
Figura 5.3 – Nomograma de Pardue Modificado (Jutten et al.) 
 
 
 
 
 
 
 
 51
 
 
 
Tabela 5.1 – Especificações de Revestimentos 
 
 
 
 
 
 
 52
2. ÍNDICE DE ADERÊNCIA 
 
O conceito de Índice de Aderência (IA) foi sugerido por Grosmangin et al. (1961) 
como tentativa de quantificar a fração do anular preenchida com cimento. Experimentos 
posteriores mostraram que a taxa de atenuação acústica é linearmente relacionada ao 
percentual da circunferência externa do revestimento cimentada, independente da forma e do 
fluido presentes na área não cimentada (Figura 5.4). 
 
 
Figura 5.4 – Relação entre taxa de atenuação e índice de aderência 
 
 
Sendo AAx e AA100 a atenuação acústica no intervalo de pesquisa e no intervalo bem 
cimentado, o índice de aderência pode ser determinado pela seguinte expressão: 
 
%100AA
AAIA xx = (5.1) 
 
 
Os valores de atenuação acústica (AA) podem ser obtidos do Nomograma de Pardue a 
partir das amplitudes lidas no perfil, ou calculados utilizando a expressão abaixo, onde A1 e 
A2 são as amplitudes de um mesmo sinal registradas em dois receptores distante L (pés) um 
do outro: 
 
2
1log20
A
A
L
AA −= (5.2) 
 
 
 
 
 
 
 
 53
 
Como observado, o cálculo do IA exige uma seção do perfil perfeitamente cimentada 
como referência, que geralmente corresponde ao intervalo de menor amplitude, 
desprezando-se picos de pequena extensão. Todavia, se não houver um intervalo bem 
cimentado, é possível uma aproximação razoável no cálculo de IA entrando no Nomograma 
de Pardue com os valores de RC e/ou Z obtidos e/ou estimados a partir dos testes de pasta de 
cimento realizados na operação de cimentação primária, e determinando o valor de atenuação 
acústica correspondente. 
 
Valores de IA menores do que a unidade indicam a existência de canais, 
contaminação da pasta e/ou aderência parcial entre o revestimento e o cimento. 
Historicamente tem sido aceito que um adequado isolamento hidráulico é obtido com valores 
de IA iguais ou superiores a 0.8. Entretanto, este critério é empírico e não se baseia em dados 
técnicos ou científicos suficientemente comprovados. Como exemplo, em determinadas áreas 
da Louisiana e Texas, 60% de aderência é considerado como valor crítico para isolamento. 
 
A equação do índice de aderência pode também ser resolvida graficamente. Como a 
equação do IA é linear em relação ao logaritmo da amplitude, uma solução gráfica foi 
apresentada por Fitzgerard et al., plotando num diagrama semilog a amplitude do sinal 
acústico versus a percentagem de cimento aderido ao revestimento, conforme mostra a 
Figura 5.5. Unindo os pontos com as coordenadas (0% de aderência; amplitude em 
revestimento livre) e (100% aderência; amplitude em revestimento totalmente cimentado) 
obtêm-se uma reta. Na ausência de seção livre, toma-se valores de amplitude tabelados 
considerando que eventuais desvios de estimativa na escala logarítmica afetam pouco o 
resultado. Entretanto, este método requer a amplitude registrada em uma seção bem 
cimentada. 
Figura 5.5 – Gráfico semilog
 
 
 
 
 
 
 54
 
Gai et al. em estudos mais recentes propuseram um novo índice chamado de Índice 
Percentual de Aderência (BPI). Seja α o setor de circunferência do revestimento cimentado, 
AF e AC respectivamente as amplitudes do primeiro sinal para o revestimento livre e 
cimentado, tem-se : 
 
 
( )
FC
FX
FCX
AA
AA
AAA
BPIIndexPercentageBond
−
−=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −+=
=
360
*
360
1*
360
3600
α
αα
α
 
 
 
FC
FX
AA
AABPI −
−= (5.3) 
 
 
Os resultados experimentais mostraram que a utilização da atenuação acústica gera 
valores pessimistas de índice de aderência, com desvios de aproximadamente 30% quando 
comparados aos resultados obtidos com a utilização direta da amplitude, conforme mostra a 
Tabela 5.2. 
 
 
 
Área Cimentada 
 
100 66.7 33.3 0 
Erro Max (%)
BPI (1.5’) 100 63 32 0 3.7 
BI (1.5’) 100 45 19 0 21.7 
BPI (3’) 100 64 34 0 2.7 
BI (3’) 100 34 14 0 32.7 
 
Tabela 5.2 – Comparação entre BI e BPI 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 55
 
Cartas empíricas foram desenvolvidas correlacionando o diâmetro do revestimento e 
o mínimo comprimento requerido para se ter o isolamento hidráulico com Índice de 
Aderência de pelo menos 80%, conforme mostra a Figura 5.6. Entretanto, segundo Jutten, 
estas cartas foram estabelecidas sem comprovação teórica e experimental suficientes, 
devendo ser utilizadas com restrições. Quando estão previstas operações de estimulação 
como acidificação e fraturamento hidráulico, dados empíricos recomendam multiplicar por 
três os intervalos mínimos de isolamento requeridos. 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.6 – Comprimento mínimo para isolamento com IA = 0.80 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 56
 
 
 
FATORES QUE AFETAM O PERFIL CBL / VDL 
 
 
 
Desde a introdução do CBL nos anos 50, poucos trabalhos experimentais foram 
realizados com o intuito de relacionar o perfil com a configuração do poço/anular. Os efeitos 
de canais verticais foram estudados e uma relação linear foi observada entre a taxa de 
atenuação e o percentual da circunferência de um revestimento centralizado aderido ao 
cimento. Mais tarde, estudos teóricos e experimentais quantificaram a influência do diâmetro 
e espessura do revestimento, espaçamento transmissor/receptor e resistência compressiva do 
cimento, levando a construção da Carta de Interpretação do CBL OU Nomograma de Pardue. 
Esta carta, que foi modificada para se considerar cimentos com espuma e correlação da 
atenuação com a impedância acústica, tem várias limitações por não incluir aspectos 
relacionados à centralização da ferramenta de perfilagem e do revestimento, espessura do 
cimento, microanular, etc. 
 
Posteriormente, foi também determinado que a amplitude era grandemente 
influenciada pelas propriedades acústicas do fluido no interior do revestimento e pelas 
condições de fundo que afetam a resposta do transdutor, levando a elaboração de ferramentas 
que mediam a taxa de atenuação. Entretanto, nem todos os parâmetros foram considerados 
nestes estudos e alguns perfis de campo ainda não eram interpretados de forma satisfatória, 
resultando em operações de correção de cimentação desnecessárias. 
 
Nos anos 80, diversos estudos foram desenvolvidos por Jutten et al. com o objetivo de 
investigar a influência de parâmetros geométricos críticos do poço não considerados ou não 
totalmente analisados anteriormente tais como impedância acústica, centralização do 
revestimento no poço, espessura do anel de cimento no anular, forma e natureza dos fluidos 
nas canalizações e revestimentos concêntricos. 
 
Neste capítulo serão analisados os principais fatores que afetam o perfil, 
especialmente aqueles que podem induzir o intérprete a uma avaliação incorreta ou 
pessimista do perfil. Em muitos casos, por influência destes fatores há uma alteração 
substancial no sinal que é captado pela ferramenta CBL/VDL mas que não necessariamente 
signifique a