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8/15/2019 IX Registros geofísicos de pozo.pdf
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Son mediciones de características físicas de las rocas atravesadas alperforar un pozo, a partir de las cuáles es posible determinar losparámetros petrofísicos de las mismas.
Los registros geofísicos
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La toma de losregistros geofísicos
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En la actualidad el análisis detallado de un conjunto deservicios de cable cuidadosamente seleccionados
proporcionan un método para derivar o inferir valoresexactos de:
la saturación del agua o
hidrocarburos,
la porosidad,
el índice de permeabilidad,
la litología del yacimiento,
etcétera.
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Los yacimientos tienen unageometría limitada de formas,tamaños y orientaciones, dentrode las cuales se consideran:anticlinales, domos salinos,
llenado de canal, barrera de bajapermeabilidad, trampaslenticulares y cimas de arrecife.
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Los yacimientos gigantes, como algunos en el MedioOriente, abarcan cientos de kilómetros cuadrados ytienen varios miles de pies de espesor.
La orientación y forma física de un yacimientoinfluyen seriamente en su productividad. Los
yacimientos son anchos o estrechos, voluminosos,delgados, grandes o pequeños.
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La mayoría de las rocas queconforman los yacimientossupuestamente se acomodaronen capas como si fueran sábanaso pastelitos, sus características
físicas, por lo tanto, tienden aser muy diferentes y condirecciones distintas, lo que seconoce como anisotropía.
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Los yacimientos que no seoriginaron en forma de capas porgranos depositados y que no seajustan al modelo laminar deanisotropía, son ejemplos de rocas
(carbonatos) que originalmenteconformaban arrecifes, rocassometidas a un fracturamientomuy grande o rocas con unaporosidad muy amplia.
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Desafortunadamente, sólo algunosde estos parámetros petrofísicos
pueden medirse directamente, encambio, deben inferirse u obtenersede la medición de otros parámetrosfísicos de las formaciones.
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Actualmente, es posible mediruna gran cantidad de parámetrosque incluyen, entre otros, laresistividad, la densidad, el
tiempo de tránsito, el potencialespontáneo, la radioactividadnatural y el contenido dehidrógeno de la roca.
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La interpretación de registros es el proceso por el cual
dichos parámetros mesurables se traducen a losparámetros petrofísicos deseados de:
• porosidad,
• saturación de hidrocarburos,
• permeabilidad,
• productividad,
• litología, etc.
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Esta interpretación secomplica más debido alproceso de perforación en sí,ya que al perforar a través deuna formación, los fluidos
dentro de los poros de la rocaque rodean al agujero puedendesplazarse o contaminarsedebido a la invasión.
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El objetivo de la interpretacióncuantitativa de los registros esproporcionar las ecuaciones y
técnicas para que puedanefectuarse los cálculosrequeridos para conocer losparámetros petrofísicos.
n
t
w
mw R
RaS
1
⎟⎟ ⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ ×=
φ
mf xo RF R =
S nFR
Rt W
W =
8/5
/
/
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
Rw Rmf
Rt RxoS
W
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POROSIDAD (
).
La porosidad es el volumen de los poros por cada unidadvolumétrica de formación; es la fracción del volumen total deuna muestra ocupada por poros o huecos. Por ejemplo, unpedazo de vidrio tiene una porosidad cero y una esponjatiene una porosidad muy alta.
Las porosidades de las formaciones subterráneas puedenvariar en alto grado. Los carbonatos (calizas y dolomitas) y
las evaporitas (sal, anhidrita, yeso, silvita, etc.) una porosidadprácticamente de cero; las areniscas bien consolidadas unaporosidad del 10 al 15%.
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En un área limpia, la matriz de la roca se componede granos de arena individuales con forma más o
menos esférica y apiñados de manera que losporos se localizan entre sí.
A esta porosidad se le llama porosidadintergranular, sucrósica o de matriz. Por logeneral, han existido en las formaciones desde elmomento en que se depositaron; por tal razón,
también se conocen como porosidad primaria.
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La porosidad secundaria se debe a la acción deagua de formaciones o fuerza tectónicas en lamatriz de la roca después del depósito.
Por ejemplo, las aguas de infiltración ligeramenteácidas crean y agrandan los espacios porosos aldesplazarse a través de los canales de
interconexión en las calizas y los caparazones depequeños crustáceos atrapados en el interiorpueden disolverse y formar cavidades.
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SATURACIÓN (S)
La saturación de una formación es la fracción del volumenporoso que ocupa un líquido. Con base en esto, la saturacióndel agua se define como la fracción o porcentaje del volumenporoso que contiene agua de formación.
Cuando existe sólo agua en los poros, la formación tiene unasaturación de agua del 100%.
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El símbolo de la saturación es la letra S y para denotar
la saturación de un líquido en particular se utilizanvarios subíndices, por ejemplo:
S w Saturación de agua.
S o Saturación de petróleo.
S h Saturación de hidrocarburos, etcétera.
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La saturación de petróleo o gas es la fracción delvolumen poroso que los contiene. De este modo,la suma de todas las saturaciones de una
determinada roca de formación debe ser igual al100%.
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PERMEABILIDAD (K)
La permeabilidad es la medición de la facilidad con que loslíquidos fluyen a través de una formación.
En una determinada muestra de roca y con cualquier líquido
homogéneo, la permeabilidad será una constante siempre ycuando el líquido no interactúe con la roca en sí.
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La unidad de permeabilidad es el "darcy" que esmuy grande, por ello comúnmente se utiliza lamilésima parte: el milidarcy (md). El símbolo de la
permeabilidad es la letra K .
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Una roca debe tener fracturas, capilares o porosinterconectados para ser permeable. Así, existecierta relación entre la porosidad y la
permeabilidad. Por lo general, una permeabilidadmayor se acompaña de una porosidad mayor; sinembargo, esto no es una regla absoluta.
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Las lutitas y ciertas clases de arena tienen altasporosidades; sin embargo, sus granos son tanpequeños que los caminos que permiten el paso delíquidos son escasos y tortuosos, por ello suspermeabilidades pueden ser muy bajas.
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Otras formaciones, como la caliza pueden presentarpequeñas fracturas o fisuras de una gran extensión.La porosidad de esta formación será baja, pero lapermeabilidad de una fractura puede ser muy
grande.En consecuencia, las calizas fracturadas puedentener bajas porosidades, pero permeabilidades muyaltas.
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RESISTIVIDAD (R)
La resistividad eléctrica de una sustancia es su capacidad deimpedir el fluido de corriente eléctrica a través de sí misma.La unidad utilizada en los registros es ohm-m²/m,generalmente expresado en ohm-m.
La conductividad eléctrica es el recíproco de la resistividad y seexpresa en milimhos/m.
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La mayoría de la formaciones que se registran parabuscar saturaciones potenciales de petróleo y gas,se componen de rocas que, al estar secas, no
conducirán una corriente eléctrica; esto es, la matrizde roca tiene una conductividad nula o resistividadinfinitamente alta.
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Una corriente eléctrica fluirá sólo a través del aguaintersticial que satura la estructura porosa de laformación, solamente si el agua intersticial contiene
sales disueltas.
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Si las otras condiciones permanecen estables,mientras mayor sea la concentración salina,menor será la resistividad del agua de formación y,por lo tanto, de la formación.
Mientras la porosidad de la formación sea másgrande y, por lo tanto, mayor la cantidad de aguade formación, la resistividad será menor.
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Las mediciones de resistividad son básicas para la
obtención de la saturación; en especial lasdeterminaciones de saturación en la parte noinvadida del yacimiento.
Las mediciones de resistividad, junto con las deresistividades del agua y la porosidad, se utilizan
para obtener los valores de saturación de agua.
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FACTOR DE FORMACIÓN Y POROSIDAD (F-
).
Se ha establecido de manera experimental que laresistividad de una formación con contenido de agua(esto es, una que no contenga hidrocarburos ni una
cantidad apreciable de arcilla), es proporcional a laresistividad del agua con la cual está completamentesaturada.
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La constante de proporcionalidad se llama factorde resistividad de formación F . De este modo, si Ro es la resistividad de una roca de formación no
arcillosa, saturada al 100% con agua deresistividad Rw , entonces:
F = Ro /Rw (1)
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En una porosidad determinada, la proporción R 0 /R w permanece casi constante para todos los valores R w por debajo de aproximadamente 1 Ohm-m. En elcaso de aguas más dulces y con mayor resistividad,el valor de F puede disminuir a medida queaumenta la R w . Este fenómeno se atribuye a unamayor influencia proporcional de la conductividad
superficial de la roca.
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En el caso de una agua de salinidad dada, mientrasmayor sea la porosidad de una formación, menorserá la resistividad de la formación Ro; el factor de
formación está inversamente relacionado a laporosidad que también es una función de laestructura porosa y de la distribución del tamaño delos poros.
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Archie determinó, de manera experimental, que la
saturación de agua de una formación limpia puedeexpresarse en función de su resistividad real como:
(2)
Donde:n es el exponente de saturación.
tR
FR
nS WW =
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Aunque las mediciones de laboratorio muestrancierta variación en el valor de n, la mayoría delas muestras de formación presentan unexponente de saturación de alrededor de 2, porlo que en la práctica n = 2 a menos que seconozca otro valor.
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Si n = 2 la S w es igual a: (3)
A esta ecuación se le llama ecuación de saturación deagua de Archie. Si FRW = Ro cuando la resistividad dela formación está saturada al 100% con agua de
resistividad RW :
(4)
S
FR
RW
w
t =
S R
RW
o
t
=
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Comparando la Rt registrada de una roca deyacimiento con presencia potencial de hidrocarburoscon la Ro de una roca de yacimiento conocida y conun contenido de agua del 100% su uso supone queambas capas tienen factores de formación yporosidad similares y contienen agua de formacióncon salinidad parecida.
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La proporción Rt / Ro se conoce como índice deresistividad. Un índice de resistividad de unosupone una saturación de agua del 100%, una
relación del índice de resistividad y saturación deagua se indica en la tabla siguiente:
10100
31.610
504
1001
SATURACIÓN DE
AGUA (%)
ÍNDICE DE
RESISTIVIDAD
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La saturación del filtrado de lodo S xo, de la zona
lavada puede expresarse también por medio de lafórmula de Archie como:
(5)
S
FR
R XOmf
XO=
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Donde: Rmf = Resistividad del filtrado de lodo y
corresponde a la resistividad de la zona
lavada S xo = ( 1-S hr ).
S hr = Saturación residual de hidrocarburos en
la zona lavada, dependiendo en ciertogrado de si la viscosidad de loshidrocarburos aumenta.
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La comparación de las saturaciones de agua
obtenidas en la zona lavada y en la zona noinvadida, determina la fracción del petróleo en elvolumen total que el proceso de invasión desplazaya que S h = ( 1-S w ) y S hr = ( 1-S xo ), el volumentotal del petróleo desplazado es ( S xo- S w ) y lacapacidad del filtrado de lodo para desplazarpetróleo durante el proceso de invasión indican
que la formación muestra permeabilidad relativaen relación con el petróleo.
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Si se efectúa el cociente de S w y S xo se obtiene:
(6)
Observaciones empíricas sugieren que S xo≈S w
1/5, al sustituir esta relación en la ecuación:
S
S
W
XO
2/1
/
/
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡=
wmf
t xo
XO R R
R R
S
wS
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Se obtiene:
(7)
Este método para determinar la saturación deagua algunas veces se conoce como método derelación.
8/5
/
/
⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎣⎡=
wmf
t xoW
R R R RS
Dichas ecuaciones son buenas aproximaciones paraformaciones limpias, con una distribución moderadamenteregular de porosidad (intergranular o cristalina), en caso deformaciones que sufran fracturas o cavidades, todavía se
aplican las ecuaciones, pero la exactitud quizá ya no sea tanbuena.
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ENJARRE:
El enjarre resulta perjudicial especialmente paraaquellas herramientas que hacen contacto contra lasparedes del pozo (Micro-Resistividad, Densidad,Medición continua de Echados). Un ejemplo del
efecto de enjarre en el Micro-Registro se muestra enla figura :
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INVASIÓN:
La profundidad de invasión es un factor importante en
todos los registros de resistividad y también gobierna lacompatibilidad entre la respuesta de los registros deMicro-Resistividad y Neutrón/Densidad.
EFECTOS DE INVASI N EN LOSREGISTROS DE RESISTIVIDAD
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REGISTROS DE RESISTIVIDAD.
La menor deflexión del Potencial
Espontáneo en la segunda corridaconfirma la menor resistividad dellodo; esto explica las lecturasmenores del registro deenfocamiento esférico SFL (menorprofundidad de investigación) en lasegunda corrida.
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ALTERACIÓN:
Algunas formaciones arcillosas alteran susparámetros físicos cuando entran en contacto
con el lodo del pozo. Este efecto generalmentees más acentuado en los registros de porosidad.
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Comparando la corrida número
uno con la dos se nota que se hapresentado alteración de laslutitas, habiendo transcurridotres semanas entre los registros.
EFECTOS EN EL REGISTROS ÓNICO
COMPENSADO(BHC):
ARCILLAS ALTERADAS.
EFECTOS DE LA GEOMETRÍA DEL POZO
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EFECTOS DE LA GEOMETRÍA DEL POZO.
Están subdivididos en:
• espiral o enroscamiento,
• cavernas - rugosidad y
• micro-rugosidad.
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Un pozo con forma de espiral ypaso de 3 a 20 pies puedeoriginar perturbaciones en
muchos registros.
Este problema ha sido vistocon más frecuencia en losúltimos años debido al uso de
la barrena a turbina (turbo-drill). Un ejemplo de esteefecto se ilustra en la figurasiguiente en el intervalo de 290
a 350 pies y de 205 a 235 pies.
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GRÁFICO
ρ b-φ N
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• Gráfico M-N calculado a partir de ρ
b- N y t ,
HERRAMIENTAS ACÚSTICAS.
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Empleadas en Perforación son:
CBL – VDL (Sónico de Densidad Variable)
BHC (Sónico de PorosidadCompensado)
CBT (Registro Sónico de Cementación)
CET (Sónico de Evaluación del Cemento)
LSS (Sónico de Espaciamiento Largo)
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Las herramientas radioactivas son:
• LDT (Litodensidad Compensada)
• NGT (Espectroscopía de Rayos GamaNaturales)
• GRN (Rayos Gama Naturales- Neutrón)
• CNL (Neutrón Compensado)
LDT.FORMACIONES GASÍFERAS
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FORMACIONES GASÍFERAS.
2.6542.710
2.8702.58
2.962.165
1.0001.1
1.146
2.6482.710
2.8762.55
2.9772.032
1.0001.1
1.135
4.8013.76
8.997.32
14.939.64
.39
.131.48
2.6502.708
2.8632.58
2.9572.074
1.1101.1
1.237
1.815.08
3.142.86
5.064.65
.35
.121.2
CuarzoCalcita
DolomitaFeldespatosalcalinos
(promedioaproximado) AnhidritaSal (NaCl)
Agua DulceHidrocarburos Agua Salada(200.000 ppm)
ρform (gr/cm³)
Densidad dela formación
ρb (gr/cm³)
Densidadaparenteleída por la
herramienta
U (ρe x Pe)Índice de secci
ón deCaptura fotoeléctrica
por unidad devolumen
ρeÍndice dedensidad
electrónica
Pe
Factorfotoeléctrico
LDT.DETECCIÓN DE FRACTURAS.
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DETECCIÓN DE FRACTURAS.
La tabla siguiente muestra los valores aproximados
del Factor Fotoeléctrico en diferentes tipos dearcillas:
1.83 - 1.846.30 - 6.33
3.45 - 3.552.04 - 2.3
CaolinitaClorita
IllitaMontmorillonita
FACTORFOTOELÉCTRICOTIPO DE ARCILLA
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REGISTROCOMBINADO PARA AN ÁLISIS
LITOL ÓGICO.
Por debajo de 1180 pies, ladensidad ( ρ b) leeaproximadamente 2.58gr/cm³ y el factorfotoeléctrico ( Pe ) lee
alrededor de 2.7; esta zonacorresponde al basamento.
Comparando con losvalores indicados en la
tabla se concluye que elbasamento en esta regiónse compone porfeldespatos, con pocoporcentaje de mineralespesados.
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REPRESENTACI ÓN IDEALIZADA
DEL EFECTO RELATIVO DE LOSHIDROCARBUROS SOBRE LOSREGISTROS DE DENSIDAD Y CNL.
La herramienta CNT esun sistema de detecciónde neutrones termales.
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DETERMINACIÓN DELA DENSIDAD DEHIDROCARBUROS
La figura muestra el ejemplo deuna zona con porosidad neutrónfNa = 15pu, fDa = 25 pu
(expresadas en la matrizcorrecta) y Shr = 0.3 (30%); larelación entre las porosidadesresulta fDa/fNa = 0.6; puedeverse en la figura, en la
intersección con Shr = 0.3(30%) se obtiene el valor dedensidad de hidrocarburo, rhy =0.28 gr/cc.
