TRABAJO DE INGRESO A LA ACADEMIA DE INGENIERÍA DESARROLLO DE LA EVALUACIÓN PETROFÍSICA EN MÉXICO Y SU FUTURO A TRAVÉS DE LA UNAM

Transcripción

1 TRABAJO DE INGRESO A LA ACADEMIA DE INGENIERÍA DESARROLLO DE LA EVALUACIÓN PETROFÍSICA EN MÉXICO Y SU FUTURO A TRAVÉS DE LA UNAM ING. JOSÉ BERNARDO MARTELL ANDRADE ABRIL

2 Contenido Introducción La evaluación de formaciones Propiedades Petrofísicas Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM Conclusiones y recomendaciones 2

3 Introducción El almacenamiento y producción de fluidos, tales como agua, hidrocarburos o energía geotérmica se encuentran en cualquier tipo de roca, ya sean sedimentarias, ígneas o metamórficas, siempre y cuando desarrollen características físicas que permitan el almacenamiento y la movilidad de fluidos. Estas propiedades son la porosidad y la permeabilidad, siendo las rocas sedimentarias las que presentan el mejor desarrollo de ellas además de las mayores acumulaciones de agua e hidrocarburos. En esta presentación se hace mención de dos métodos para obtener datos de porosidad, permeabilidad y contenido de fluidos: Por evaluación en registros geofísicos de pozos Por determinaciones en laboratorio Sobre el primero se abordan los métodos implementados en 3

4 Introducción La evaluación de formaciones Propiedades Petrofísicas Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM Conclusiones y recomendaciones 4

5 Evaluación de formaciones Equipo de perforación de pulseta 5

6 Evaluación de formaciones Equipo de perforación rotatoria 6

7 Evaluación de formaciones Muestras de canal o recortes de perforación 7

8 Evaluación de formaciones 0 30 min./m Quiebre en la velocidad de perforación Registro detector de hidrocarburos mostrando quiebre en la velocidad de perforación 8

9 Primer registro eléctrico Pozo Diefenbach No de septiembre de

10 Evaluación de formaciones Un registro geofísico de pozo es toda aquella presentación gráfica de una característica de las formaciones atravesadas por un pozo en función de la profundidad. R. Desbrandes 10

11 Evaluación de formaciones 11

12 Evaluación de formaciones Registro del Pozo El Plan No. 55 (1938) 12

13 Evaluación de formaciones Registro del Pozo Poza Rica No de diciembre de

14 Registro eléctrico convencional mostrando 3 curvas de resistividad y la curva de potencial espontáneo 14

15 Evaluación de formaciones 15

16 Evaluación de formaciones F F Ro Rw a m Factor de formación en función de resistividades Factor de formación en función de porosidad I Rt Ro Índice de resistividad Sw FxRw Rt Saturación de agua en formaciones limpias 16

17 Evaluación de formaciones Registro microeléctrico o de microresistividades 17

18 Evaluación de formaciones Nomograma para obtener el valor de Rxo, con la información del registro micro eléctrico 18

19 Evaluación de formaciones Registro radioactivo (Rayos Gamma-Neutrón) 19

20 Evaluación de formaciones e espesor A Área Ø porosidad Sw saturación de agua So saturación de hidrocarburos So = 1-Sw 20

21 Evaluación de formaciones Configuración estructural Vol. in situ de hidrocarburos = A x e x Ø x So 21

22 Evaluación de formaciones Registro de inducción 22

23 Evaluación de formaciones Registro Sónico de Porosidad Compensado 23

24 Evaluación de formaciones Cuenca de Burgos 24

25 Evaluación de formaciones Digitalización manual de registros de inducción y sónico para los métodos Rwa y Fr/Fs 25

26 Evaluación de formaciones Gráfica del Método Rwa para formaciones no consolidadas 26

27 Evaluación de formaciones Gráfica para el Método Rwa en formaciones consolidadas 27

28 Evaluación de formaciones F = Ro / Rw Fa = Rt / Rw Rwa = Rt / F Fs = a / Ø m s Fr = Rt / Rw Si (Fr / Fs) > 1 el nivel evaluado tiene hidrocarburos 28

29 Evaluación de formaciones RESISTIVIDAD VS POROSIDAD CONDUCTIVIDAD Rw =.065 Ro 1, Ro 15 RESISTIVIDAD 6 2 3, POROSIDAD 29

30 Evaluación de formaciones Gráfico Porosidad Vs Resistividad (Método de Hingle) Areniscas del Oligoceno Vicksburg Campo Pascualito 30

31 Registro de densidad Registro de neutrón 31

32 Evaluación de formaciones Registros del Pozo Topo No. 1 (1970) 32

33 Evaluación de formaciones Registros del Pozo Topo No. 1 (1970) 33

34 Registro del Pozo Arenque No. 22 Formación J. San Andrés Sw = [(Fs x Rw) / Rt] 1/2 Sxo = [(Fs x Rmf) / Rxo] 1/2 Ø x Sw = Vol. de agua Ø x Sxo = Vol. de filtrado 34

35 Evaluación de formaciones Terciario Kti TITH JS1 q q q Grainstone de oolitas con cuarzo J. PIMIENTA K I M M E R I D G I A N O S U P E R I O R J S 2 Grainstone de oolitas con bioclastos Peletoides con arenisca Areniscas Conglomerados Secuencias de sedimentación de la Formación J. San Andrés I N F J S 3 Micritas laminares y brechas de colapso Conglomerado y areniscas basales Basamento 35

36 Evaluación de formaciones Grainstone oolítico mostrando la porosidad primaria intergranular Grainstone oolítico mostrando la porosidad ocluida por cementación de calcita 36

37 Evaluación de formaciones Plano geológico de Golfo de Sabinas 37

38 Evaluación de formaciones Registro de Inducción Pozo Buena Suerte 38

39 Evaluación de formaciones 39

40 Evaluación de formaciones 40

41 Evaluación de formaciones Registro de hidrocarburos del Pozo Buena Suerte Mostrando intervalo productor sin manifestación 41

42 Evaluación de formaciones Registro de densidad variable 42

43 Evaluación de formaciones 43

44 Evaluación de formaciones Registro Doble Eléctrico Enfocado Pozo Abkatún 44

45 Introducción La evaluación de formaciones Propiedades Petrofísicas Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM Conclusiones y recomendaciones 45

46 Propiedades petrofísicas 46

47 Propiedades petrofísicas 47

48 Propiedades petrofísicas La porosidad es la capacidad de las rocas para contener fluidos y es el resultado de la relación entre el volumen de espacios vacíos sobre el volumen total de la roca. = Volumen Vacío / Volumen Total 48

49 Propiedades petrofísicas 49

50 Propiedades petrofísicas Porosidad primaria Porosidad secundaria 50

51 Propiedades petrofísicas La permeabilidad se define como la propiedad de una roca para permitir el paso de un fluido a través de los espacios vacíos (poros) interconectados. La permeabilidad (k) es de un Darcy cuando 1 cm 2 de la superficie de una roca, desaloja 1 cc de unidad de fluido, de viscosidad de un Centipoise en un segundo a una presión diferencial de una atmósfera. 51

52 Propiedades petrofísicas Permeabilidad 52

53 Propiedades petrofísicas Saturación de fluidos Es la relación del volumen de fluido dentro del volumen total poroso. Sw 1 = So Sw = saturación de agua (%) So = saturación de aceite (%) 53

54 Propiedades petrofísicas Presión Capilar: Diferencia de presión que se produce entre dos fases de fluidos inmiscibles en las gargantas porales y que genera contracción de los mismos ocupando la menos área posible por unidad de volumen. Mojabilidad: Preferencia de una roca a ser embebida por un determinado fluido, hecho que determina el comportamiento de hidrocarburo o del agua a lo largo de la historia de producción de un yacimiento. Angulo medido a través de la fase mojante que conforma la interfase agua/aceite en un contacto con la superficie sólida. 54

55 Propiedades petrofísicas FACTOR DE FORMACIÓN F=a / Ø m F=Ro/Rw 55

56 Introducción La evaluación de formaciones Propiedades Petrofísicas Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM Conclusiones y recomendaciones 56

57 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Registros resistividad de investigación mediana y profunda Eléctrico Inducción Doble de Inducción Arreglo de Inducción Eléctrico Enfocado Doble Eléctrico Enfocado Eléctrico Enfocado Azimutal Arreglo de Eléctrico Enfocado de Alta resolución Registros de resistividad de investigación somera Microeléctrico Micro enfocado Microproximidad Microenfocado esférico 57

58 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Registros de índice de porosidad Acústico Sónico de Porosidad Compensado Sónico de Espaciamiento Largo Sónico Digital Sónico Dipolar Radioactivo Densidad de Formación Litodensidad Rayos Gamma-Neutrón Neutrón Lateral de Porosidad Neutrón Compensado de porosidad Identificación de elementos Rayos gamma naturales Espectroscopía de Rayos Gamma Naturales Espectroscopía de Captura de Elementos 58

59 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Información procesada de registro 59

60 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Determinación de permeabilidad según Wyllie y Rose k = (CØ 3 /(Sw)irr) 2 60

61 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Ejemplo de registro de resonancia magnética 61

62 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Registro de imágenes mostrando echados, fracturas y aspectos texturales 62

63 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Equipo de laboratorio para procesado de núcleos 63

64 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Equipo de laboratorio para obtención de datos petrofísicos 64

65 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Equipo para procesar y observar láminas delgadas 65

66 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Muestra de roca calcárea observándose la porosidad con impregnación de resina 66

67 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Área total ( [u 2 ]) es igual al 100% Entonces la suma de las áreas trazadas ( [u 2 ]) es: Porosidad = 3.71 % 67

68 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Porosidad vugular y por fracturamiento Porosidad intercristalina 68

69 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Porosidad móldica Porosidad intergranular 69

70 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Observaciones al microscopio petrográfico y estereoscópico: Tipo de litología Minerales principales y accesorios Cementante Textura Contenido fauinístico Ambiente de depósito Procesos diagenéticos, etc. 70

71 Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Fotomicrografías con Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) Determinación de tipo de estructura y contenido de arcilla 71

72 Introducción La evaluación de formaciones Propiedades Petrofísicas Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM Conclusiones y recomendaciones 72

73 Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM TEMAS PRINCIPALES EN EL PROGRAMA DE CAPACITACIÓN Petrología y sedimentología Estratigrafía y Geología Estructural Petrofísica Geomecánica Registros Geofísicos de Pozos 73

74 Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM No. NOMBRE HRS. TEO. HRS. PRA. 1 Sedimentología Petrografía Sedimentaria Registro de Detección de Hidrocarburos 24 4 Propiedades Eléctricas, Magnéticas y Electromagnéticas de las Rocas Propiedades Acústicas de las rocas Propiedades Nucleares y Térmicas de las Rocas Petrofísica Básica Medio Ambiente de Medición Principio de Medición de Herramientas Control de Calidad de Registros Geofísicos de Pozos Interpretación Básica de Registros Geofísicos Softwares de Interpretación en PC Imágenes de Pozo, MWD y LWD Sónico Dipolar y RMN Registro de echados e imagen de pared de pozo Petrofísica Avanzada Física de Rocas (Geomecánica)

75 Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM No. NOMBRE HRS. TEO. HRS. PRA. 18 Estancia en Laboratorio de Petrofísica Interpretación Avanzada de Registros Geofísicos Registros Geofísicos en Estratigrafía de Secuencias Softwares de Interpretación en UNIX Anisotropía Inversión de Registros Geofísicos Muestreadores y Probadores de Formación, Registros en Pozo Entubado Registros de Producción Pruebas de Producción Geología Petrolera de México Visita a Afloramientos Sísmica de Pozo Sísmica Petrofísica Inversión Petrofísica Caracterización de Yacimientos Evaluación de Reservas

76 Introducción La evaluación de formaciones Propiedades Petrofísicas Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM Conclusiones y recomendaciones 76

77 Conclusiones La selección de intervalos para obtener producción de agua o energéticos, dependerá del mejor conocimiento que se tenga de la litología, porosidad, permeabilidad y el contenido de fluidos de las rocas atravesadas. La presencia de las propiedades petrofísicas dependen de las condiciones de origen o formación de las rocas, así como de los procesos posteriores a los que pudieron haber sido sometidos. El conocimiento de estos datos se logra a través de estudios petrográficos y sedimentológicos. El conocimiento de las propiedades petrofísicas se logra a través de dos medios: Por estudios de laboratorio en muestras de rocas. Por información recuperada con los registros geofísicos de pozos. 77

78 Conclusiones Laboratorios existen en el Instituto Mexicano del Petróleo, en Petróleos Mexicanos y en la Universidad Nacional Autónoma de México. Los registros geofísicos de pozos iniciados en 1927 han evolucionado a través del tiempo, iniciando con la medición de resistividad con la cual fue posible definir límites de capas y una herramienta de correlación y en la actualidad es posible determinar litología, porosidad, contenido de fluidos, condiciones estructurales y texturales de las rocas, así como estimar la permeabilidad de las mismas. Se considera de beneficio inmediato e invaluable para las empresas que se dedican a la exploración y explotación de energéticos y agua, la capacitación en la evaluación petrofísica por ambos métodos, por tal motivo se propone implantar un programa de preparación en el tema en la Facultad de Ingeniería de la UNAM. 78

79 Recomendaciones Es oportuno mencionar que en esta institución se cuenta con personal académico preparado para impartir el 70% de las materias anotadas en este trabajo, se complementaría con técnicos extranjeros. Se tiene un laboratorio de petrofísica básica, pero se complementaría con el laboratorio del IMP. Se dispone de equipo para procesado de láminas delgadas y se cuenta con microscopios petrográficos y estereoscópicos y el Instituto de Geología de la UNAM tiene microscopio electrónico de barrido. 79

80 Recomendaciones Por el apoyo de las compañías de Servicio de Registros Geofísicos de pozos en la Facultad de Ingeniería de la UNAM se dispone de software. Para ambiente UNIX: Geoframe Landmark Para PC: Paradigm Gepgraphix Fugro Jason Schlumberger Elan Petroworks Golog Prizm Powerlog Interactive Petrophysics Petrel 80

81 Recomendaciones Además se discutirían los modelos de interpretación de los productos del Instituto Mexicano del Petróleo, tales como: ERA MIREMVAR MIREMROC QVNAR Redes Neuronales Así como productos de empresas que ofrecen interpretación integrada de registros como Nutech. 81

82 Recomendaciones 82

83 Agradecimientos Se agradece al personal de la Coordinación de Tecnologías de Exploración de Petróleos Mexicanos las facilidades que dieron para utilizar la información generada de Así como también a los laboratorios de Petróleos Mexicanos de la Región Norte y del Instituto Mexicano del Petróleo, por permitir mostrar sus instalaciones. A la División de Ingeniería en Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, por la facilidades proporcionadas para realizar este trabajo, particularmente al Ing. Oscar Mancera Alejándrez. Finalmente a mi familia quien me ha dado su incondicional apoyo durante mas de 30 años en mi desarrollo profesional haciendo sacrificios personales en más de una ocasión. 83