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2. Principios de las Medidas Acústicas
Los instrumentos acústicos de nivel del líquido se desarrollaron en 1930. Un accesorio
acústico en la cabeza del pozo se conecta al anular del revestimiento (casing) en la
superficie del pozo tal como se muestra en la figura 1 del apéndice. Este accesorio consta
de un generador de pulsos acústicos, un micrófono y un manómetro de presión opcional.
Tradicionalmente, los generadores de pulsos acústicos pueden usar un detonador de
dinamita, cartuchos calibre 45, cartuchos de pólvora negra numero 10, pulsos de
compresión y vacío de gases. Los detonadores y cartuchos son un riesgo de seguridad y
pueden causar daño a los pozos y al medio ambiente. Estos explosivos no crean
problemas si el anular del revestimiento contiene solamente gas hidrocarburo, pero
explosiones grandes han ocurrido cuando se permite el acceso de oxigeno al anular del
revestimiento en trabajos de completamiento o cuando condiciones especiales llevaron a
que se generara un vacío con posible entrada de aire en el anular del revestimiento.
La versatilidad, economía y conveniencia de los cañones de gas ha llevado a su amplio
uso como generadores de pulsos acústicos. La expansión del gas desde la cámara hacia el
pozo genera el pulso acústico. En la mayoría de los casos, la cámara se carga con CO
o
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N
comprimido a una presión mayor que la presión del pozo. Una válvula en la pistola
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conectada a la cabeza del pozo se abre rápidamente, manual o electrónicamente, lo cual
resulta en la generación de un pulso de presión en el gas del anular del revestimiento.
Este pulso acústico viaja a través del gas en el anular del revestimiento y se refleja
parcialmente en todos los cambios de área de la tubería tales como uniones de tubería
(cuellos), anclas de tubería, perforaciones del revestimiento, etc. La energía restante del
pulso se refleja en la interfase gas/líquido a la profundidad del nivel de líquido. Las
señales reflejadas regresan a la superficie del pozo donde se detectan por medio del
micrófono.
El micrófono que tiene el instrumento convierte la señal acústica reflejada en una señal
eléctrica que consiste de una serie de pulsos, los cuales corresponden a la secuencia de
ecos. El micrófono debe operar en un rango de presiones grande desde vacío hasta la
presión máxima que existe en el pozo que se esta probando. El micrófono se debe diseñar
de tal forma que anule las vibraciones mecánicas de la cabeza del pozo y al mismo
tiempo permanezca sensible a las señales de ecos acústicos.
Grabando e Interpretando las Señales
Un amplificador/registrador filtra y amplifica la señal eléctrica del micrófono y graba la
señal mejorada en una grafica. Los instrumentos modernos usan convertidores analógicos
a digitales y microprocesadores para mejorar la calidad de la señal e imprimir la grafica.
El contenido de frecuencia de las señales acústicas reflejadas varia dependiendo de las
características del pulso inicial, la presión en el gas, la distancia de viaje y el tipo de
cambio de área en las secciones. En general, al mismo tiempo que el pulso viaja en el gas
la amplitud de la señal disminuye. La energía de alta frecuencia disminuye más rápido
que la energía de baja frecuencia. Por lo tanto, la respuesta acústica de las uniones de la
tubería somera del pozo contiene energía de alta frecuencia y la respuesta acústica de las
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