REGISTRO DE POZOS EDGAR VALDEZ

Transcripción

1 REGISTRO DE POTENCIAL ESPONTANEO El potencial espontaneo es una medida contra la profundidad de la diferencia de potencial entre el voltaje de la pared del hoyo y un electrodo en la superficie. La medición del SP es simple, aunque la interpretación del registro no lo es tanto. Se trata de la única curva en el perfilaje moderno cuya respuesta ante los limites de la formación y ante la definición de la capa muestran amplia variación según las propiedades de la formación y del lodo de perforación. APLICACIONES DEL REGISTRO SP Seleccionar zonas permeables Determinar los valores de Rw Estimar el contenido arcilloso de la roca Correlacionar unidades litológicas LA FORMA Y AMPLITUD DEL REGISTRO SP DEPENDE DE: El tipo de fluido que se utiliza en la perforación El diámetro de la invasión El volumen de arcilla en la formación La temperatura La resistividad de Formación El espesor de la capa ORIGEN DEL POTENCIAL ESPONTANEO El potencial que se registra es el resultado de una combinación de 4 potenciales eléctricos que se activan cuando el pozo penetra las formaciones rocosas.

2 Un potencial Electroquímico, E sh, que se desarrolla en la lutita impermeable entre la superficie de contacto horizontal con una capa permeable y su superficie de contacto vertical con el pozo Un potencial Electroquímico, E d, que se desarrolla en la transición entre la zona invadida y la no invadida en la capa permeable. Un potencial Electrocinético, E mc, a través del revoque. Un potencial Electrocinético, E sb, que se encuentra en la lámina delgada de lutita adyacente al pozo Principio Físico de la Medición El SP es una medida pasiva de potenciales eléctricos muy bajos que resultan de las corrientes eléctricas en el pozo causadas por las diferencias en las salinidades (resistividades) del agua connata de la formación (Rw) y el filtrado de lodo de perforación (Rmf), y por la presencia de capas de lutitas de iones selectivos. Los cambios de voltaje se miden por medio de un electrodo en fondo conectado con uno en superficie. A diferencia de otras herramientas de registros que se desplegan en una escala específica con un valor de referencia específico, el SP no tiene un origen específico y los valores usados para los cálculos se referencian a la deflexión desde la línea base de la lutita más cercana establecida por el intérprete. Objetivos de Interpretación Correlación de formaciones de pozo a pozo Estimación de Espesores (Roca yacimiento vs. Roca no-yacimiento Estimación de Resistividad de Agua de Formación (Rw) Estimación de contenido de arcillas Indicación cualitativa de permeabilidad Identificación de ambientes depositacionales

3 REGISTRO DE RAYOS GAMMA REGISTRO DE POZOS EDGAR VALDEZ FISICA DE LOS RAYOS GAMMA De las tres partículas generadas durante el decaimiento natural de la radioactividad, el rayos gamma es el único que puede penetrar una formación rocosa para cualquier distancia apreciable y como resultado se tiene que es el único que puede ser medido. En la naturaleza, el potasio (K 40 ), torio (Th 232 ) y el uranio (U 238 ) son los tres principales elementos radioactivos. Cada elemento es capaz de producir rayos gamma que pueden ser medido. La figura muestra los diferentes niveles de energía producidos por los rayos gamma producidos por esos materiales radioactivos. HERRAMIENTA DE RAYOS GAMMA Para medir los rayos gamma naturales emitidos por la formación, la herramienta de ratos gamma (GR) es bajada en el pozo. La herramienta de rayos gamma consiste en un detector y dispositivos electrónicos para medir la radiación gamma originada en el volumen de roca cercana a la herramienta. El detector de rayos gamma mas utilizado es el detector de Scintillador. Los 3 principales componentes del detector de Scintillador son: 1. Cristal Scintillador: Convierte la energía de rayos gamma en flashes de luz visible. 2. Fotomultiplicador: Convierte individualmente los flashes de luz en electrones, los cuales son amplificados para generar un pulso eléctrico detectable. 3. Circuito Amplificador - Discriminador: Realiza la separación entre los pulsos causados por los rayos gamma de la formación y los pulsos causados por los electrones.

4 La herramienta estándar de GR mide el numero total de rayos gamma que llegan al detector, independiente de la energía de los rayos gamma. La herramienta de espectroscopia de rayos gamma naturales (NGT) mide el numero y el nivel de energía de los rayos gamma, lo que permite determinar la concentración radioactiva de K 40, Th 232 y U 238 de una formación rocosa. Debido a que los elementos radioactivos emiten rayos gamma a diferentes niveles de energía, se les puede analizar separadamente utilizando ventanas selectivas de medición del espectro total de energía, determinando de esta manera las contribuciones de U, Th y K. APLICACIONES DEL RAYOS GAMMA ESPECTRAL Los tres elementos radioactivos medidos por el Rayos Gamma Espectral ocurren en diferentes partes del yacimiento. Si se conoce la litología, se puede obtener información más extensa. En los carbonatos U Indica fosfatos, materia orgánica y estilolitas Th Indica volumen de arcilla o minerales pesados K Indica contenido de arcilla, evaporitas radioactivas En areniscas Th Indica volumen de arcilla, minerales pesados K Indica contenido de micas, arcillas micáceas y feldespatos En las arcillas U Sugiere la roca de origen Th Indica la cantidad de material detrítico o grado de arcillosidad K Indica tipo de arcilla y mica VELOCIDAD DE LA ADQUISICION (CORRIDA) El decaimiento radioactivo es un proceso aleatorio. Debido a la aleatoriedad de los procesos que ocurren en la naturaleza, es importante registrar a una

5 velocidad lo suficientemente lenta que permita reducir las fluctuaciones estadísticas de las mediciones. Cada compañía de registros ha ajustado la velocidad de sus herramientas para mantener la calidad de la adquisición a una velocidad de adquisición optima. CALIBRACION DE LA HERRAMIENTA El Instituto Americano de Petróleo (API) creo el método de calibración primaria que definió las unidades de medición conocidas como GAPI. Estas unidades fueron estandarizadas a todas las compañías de registros. Las unidades GAPI representan 1/200 de la diferencia entre las zonas de altas y bajas radiaciones en el tanque de calibración de la herramienta de rayos gamma en la Universidad de Houston. Como una herramienta no puede ser calibrada en el tanque cada vez que vaya ser utilizada, se debe realizar una calibración secundaria o de campo. Allí se envuelve la herramienta con una sabana especial que contiene arenisca Monozita radioactiva con un valor determinado de radioactividad APLICACIONES DEL REGISTRO DE RAYOS GAMMA Correlaciones Correlaciones pozo a pozo Para comparar y ajustar diferentes viajes de corridas de registros realizadas en el pozo Localizar herramientas de muestreo Proveer un control de la profundidad al momento de realizar los cañoneos Indicador de litologia (general) Permite discriminar entre zonas de yacimiento y no-yacimiento. Determinar el volumen de arcilla que contiene la roca reservorio. Identificación de la litología Estudio de los ambientes depositacionales Investigación de los tipos de arcillas presentes en la roca

6 Corrección del registro gr para la evaluación del contenido de arcilla Identificación de materia orgánica y por ende rocas madres Identificación de fracturas Registros geoquímicos Estudios de la historia diagenética de las rocas. REGISTROS DE RESISTIVIDAD Todos los registros a hueco abierto están afectados por el proceso de invasión. Los parámetros de litología y porosidad no cambian significativamente en la zona invadida, por lo que estas zonas pueden ser tomadas como representativas de la zona virgen. Sin embargo, las medidas de saturación tienen que ser de la zona virgen, debido a que el proceso de invasión cambia la saturación de fluidos en la zona invadida. Las principales herramientas para determinar saturaciones de hidrocarburo en pozos a hueco abierto (no revestidos) son las herramientas de resistividad y ellas están diseñadas para poder obtener información muy dentro de la formación en la zona virgen. Las herramientas de resistividad están diseñadas para leer a varias profundidades de investigación. Las lecturas someras son utilizadas para medir la Sxo. Las lecturas profundas están afectadas por la invasión y frecuentemente no representan la Rt. Las lecturas intermedias, en conjunto con las someras, son utilizadas para corregir las lecturas profundas y así obtener Rt. TIPOS DE REGISTROS ELECTRICOS Registros Eléctricos Potencial Espontáneo Registros de Resistividad Registros Resistivos Normal (SN y LN) Registro Resistivo Lateral Registros Resistivos (Laterolog) Registros Microresistivos (Rxo) Registros de Inducción Herramientas Resistivas Modernas

7 Herramientas Resistivas (Lateroperfil y Doble lateroperfil) Se envían corrientes por medio de electrodos de corriente y se miden los voltajes (diferencia de potencial) entre los electrodos de medición. Herramientas Inductivas Se envía una corriente alterna de alta frecuencia e intensidad constante a través de la bobina transmisora. Se crea un campo magnético alterno que induce corrientes hacia la formación, las cuales fluyen en anillos / círculos coaxiales con la bobina de transmisión, y crean a su vez un voltaje en la bobina receptora que es proporcional a la conductividad de la formación. El principio utilizado por los primeros registros eléctricos se baso en el arreglo de electrodos tipo AMN. Donde la distancia y la posición entre los electrodos era ajustada para obtener diferentes respuestas que dependían de las características de la formación. Si el espesor de la capa es lo suficientemente grande, la herramienta podía leer la verdadera resistividad de la formación (Rt). Si este no era el caso, la herramienta leería un valor que dependería de las resistividades de la arena, de las capas vecinas y de la configuración de los electrodos (arreglo normal o lateral). REGISTROS ELECTRICOS LATEROLOG ó DUAL LATEROLOG La herramienta Dual Laterolog representa una de las tecnologías utilizadas para medir la resistividad de formación. La herramienta esta diseñada para funcionar en un lodo conductivo (Base agua). La herramienta envía corriente enfocada dentro de la formación para medir el voltaje en un volumen especifico de la formación. Este voltaje esta relacionado a la resistividad de la formación. El volumen representa una profundidad de investigación somera y profunda que permiten realizar las medidas de resistividad somera (LLS) y profunda (LLD)

8 Principio Físico de la Medición Una corriente de muy baja frecuencia fluye desde la herramienta, a través del hoyo, hasta la formación. Los arreglos de electrodos enfocados alrededor de la fuente de electrodos de registro fuerzan a la corriente de medición hacia la formación en dirección horizontal en forma de disco alrededor del pozo. Los electrodos enfocados emiten una corriente de la misma polaridad que la del electrodo de registro pero están localizados arriba y debajo de ella, estos electrodos evitan que la corriente principal fluya hacia arriba del hoyo lleno de lodo salino. La resistividad de formación se determina al monitorear la cantidad de corriente que fluye desde la herramienta hacia la formación. La profundidad efectiva de investigación del laterolog es controlada por la extensión a la cual se enfoque la corriente principal. Lecturas profundas del laterolog son enfocadas más intensamente que las lecturas someras. La herramienta debe hacer contacto eléctrico con la formación. Objetivos de Interpretación Resistividad Verdadera (en zona virgen) de la Formación, Rt Saturación de Fluidos, Sw, vía Ecuación de Archie Indicación de Zonas Permeables Detección de Geopresiones Diámetro de Invasión Correlación Efectos Secundarios Efectos Ambientales Diámetro del hoyo: Estos efectos usualmente son despreciables, a menos que el diámetro del hoyo sea mayor a 12 pulgadas

9 Espesor de capa: Estos efectos son pequeñas para capas mayores a 4 pies, a menos que el contraste resistivo entre la resistividad de la capa de interés comparada con la resistividad de las capas adyacentes sea alto. Invasión: La invasión puede influenciar al laterolog; sin embargo, debido a que la resistividad del filtrado de lodo es aproximadamente igual a la resistividad de agua de formación (Rmf ~ Rw) cuando un pozo es perforado con lodos salinos, la invasión no afecta dramáticamente a los valores de Rt derivados de un laterolog. Pero, cuando un pozo es perforado con lodos de agua fresca (donde Rmf > 3Rw), el laterolog puede ser afectado severamente por la invasión. Bajo estas condiciones, un laterolog no se debe correr en el pozo. Las correcciones por invasión se necesitan entonces sólo cuando la relación RLLD/RLLS < El laterolog debe tener un fluido conductivo en el pozo, no funcionará en hoyos con lodos aireados o con lodos base aceite. El laterolog es más efectivo en lodos salinos y altas resistividades de formación Efectos en la Interpretación Las arcillas en la formación disminuyen la resistividad de la formación al compararla con zonas equivalentes libres de arcillas, debido a la conductividad característica de la arcilla y de su agua ligada. La ecuación de Archie no toma en cuenta este exceso de conductividad, y resultará en saturaciones de agua muy pesimistas; es decir que la saturación de agua calculada será mayor a la saturación real. Este efecto de arcillosidad aumenta con el incremento de la resistividad del agua de formación (Rw) debido a que la conductividad asociada a las arcillas será un porcentaje mayor de la conductividad asociada al agua de formación (al comparar con un agua de bajo Rw). Varias ecuaciones de arenas arcillosas (Waxman-Smits, Doble Agua, Simandoux y otras) toman en cuenta los efectos de las arcillas. Otros minerales conductivos (pirita, y otros) pueden causar efectos similares de exceso de conductividad, los cuales variarían dependiendo de su distribución dentro de la roca.

10 Correcciones ambientales - Hoyo - Espesor de capas - Invasión REGISTRO DE POZOS EDGAR VALDEZ Control de calidad -Todas las curvas de resitividad deben solaparse (tener el mismo valor) en capas impermeables una vez que se hayan corregido por efectos de hoyo. -El perfil de invasión adecuado en capas permeables es: Si Rmf < Rw, entonces Rxo < Resistividad Somera < Resistividad Profunda Si Rmf > Rw, entonces Rxo > Resistividad Somera > Resistividad Profunda -Los valores de resistividad de las arcillas deben ser similares a los de los pozos vecinos -Revisar la repetibilidad; las curvas deben tener los mismos valores y carácter que aquellos de las corridas previas o secciones repetidas. -Revisar el carácter de la curva con otras curvas de la misma corrida de registros. REGISTROS ELECTRICOS MICRORESISTIVOS Principio Físico de la Medición La corriente eléctrica es forzada hacia la formación por electrodos cercanamente espaciados, montados en almohadillas presionadas en contra de las paredes del hoyo. Algunos diseños como el Registro Microesférico Enfocado (MSFL) usan electrodos enfocados similares a los del laterolog, mientras otros diseños más antiguos, como el Microlog, no enfocan la corriente. Al conocer la resistividad del fluido de invasión, Rmf, y al hacer algunas asunciones sobre la saturación de fluidos en la zona lavada, se puede estimar mejor la porosidad de la formación. Objetivos de Interpretación

11 Resistividad de Formación en la Zona Lavada, Rxo Saturación de agua en la Zona Lavada, Sxo por medio de Archie Indicación de Zonas Permeables Definición de capas delgadas Identificación de fracturas Correcciones de invasión a otras mediciones de resistividad Efectos Secundarios Efectos Ambientales Revoque: Estas correcciones pueden necesitarse si las mediciones se van a usar cuantitativamente. Los MicroLaterologs proveen buenas lecturas de Rxo para espesores de invasión menores a 4 pulgadas, pero requieren correcciones por revoques para revoques superiores a ¼ de pulgada. La herramienta MSFL está diseñada para dar lecturas razonables de Rxo sin requerir la corrección por revoque excepto para grandes revoques. Rugosidad del Hoyo: Ésta causaría que la almohadilla pierda contacto con las paredes del hoyo. No se pueden hacer correcciones a los datos para contrarrestar este efecto. Efectos en la Interpretación Las arcillas en la formación tienen el mismo efecto sobre estas herramientas que el que tienen para las herramientas de lecturas más profundas. Se pueden diseñar variantes de las ecuaciones de arenas arcillosas para la Zona Lavada. Donde los hidrocarburos han sido desplazados de la vecindad del pozo, el efecto de la resistividad puede ser menos severo para el dispositivo de Rxo que para los dispositivos de lecturas más profundas. Sin embargo, los cálculos de Rxo aún pueden estar afectados al igual que los cálculos de Sw en los sistemas de lodos base agua fresca ya que los efectos de la conductividad de las arcillas son más pronunciados en ambientes menos salinos. Entonces, con sistemas de lodos

12 frescos en rocas saturadas por aguas salinas, el efecto de resistividad será mayor para los dispositivos de Rxo. Correcciones ambientales - Revoque No todas las compañías de adquisición tienen las correcciones anteriormente mencionadas, o hacen las correcciones para todas las generaciones de herramientas. Para los registros más nuevos, se pueden hacer las correcciones al momento de la adquisición de los datos. Se debe revisar el cabezal del registro para obtener esta información Los algoritmos que son equivalentes (o algunas veces mejores) que los de los libros de gráficos pueden ser suministrados por la compañía de adquisición, o en algún programa computarizado de evaluación de formaciones. Control de calidad -Las curvas de Microresistividad deben solaparse con las curvas resistivas de lecturas más profundas en capas impermeables. -La separación con curvas de lecturas más profundas deben indicar invasión o efectos de hoyo. -Se debe revisar el caliper para revoques muy espesos que requieran correcciones cuantitativas. -Los valores de resistividad de las arcillas deben ser similares a los de los pozos vecinos -Se debe revisar la repetibilidad; las curvas deben tener los mismos valores y carácter que aquellos de las corridas previas o secciones repetidas. Sin embargo, en algunos casos, las curvas no deben repetir tan bien como otros registros debido a las variaciones en el camino seguido por la almohadilla y posibles cambios resultantes de las condiciones del hoyo o el fracturamiento. -Revisar el carácter de la curva con otras curvas de la misma corrida de registros.

13 REGISTROS ELECTRICOS DE INDUCCIÓN Principio Físico de la Medición Bobinas transmisoras emiten una corriente alterna y constante de alta frecuencia. El campo electromagnético alterno resultante induce corriente a la formación. Estas corrientes fluyen como discos perpendiculares al eje de la herramienta y crea campos electromagnéticos que inducen señales hacia las bobinas receptoras, es decir que las bobinas receptoras perciben la respuesta de la formación, tanto en magnitud como en fase. Esta respuesta es proporcional a la conductividad de la formación (el inverso de la resistividad). Múltiples bobinas transmisoras y receptoras se usan para minimizar los efectos del hoyo y la invasión sobre la herramienta. Las versiones más modernas de la herramienta realizan mejores mediciones, digitalmente grabadas, de la fase de entrada y salida de la señal, y operan a frecuencias diferentes para mejorar la exactitud de la herramienta. La exactitud es muy mejorada por las correcciones ambientales hechas en tiempo real. Los arreglos de herramientas pueden tener muchos receptores, usualmente a cortos espaciamientos, y se basan en el procesamiento de la señal para crear una resolución vertical común para todas las mediciones de resistividad de formación a diferentes frecuencias y diferentes distancias del hoyo. Objetivos de Interpretación Resistividad Verdadera (en zona virgen) de la Formación, Rt Saturación de Fluidos, Sw, vía Ecuación de Archie Indicación de Zonas Permeables Diámetro de Invasión Correlación

14 Efectos Secundarios Efectos Ambientales Diámetro del hoyo: Estos efectos pueden ser grandes cuando la resistividad de la formación es mayor a 100 Ohm.m, o si el diámetro del hoyo es amplio, o si el lodo es muy conductivo. El efecto es mucho mayor en la inducción media que en la inducción profunda, especialmente si no se usa la configuración apropiada. Espesor de capa: Estos efectos son muy notorios cuando el espesor de las capas es menor a 8 pies, o cuando las capas adyacentes tienen grandes contrastes de resistividad (por ejemplo una capa de 18 pies de espesor con una resistividad de 30 Ohm.m y unas capas de lutitas de 1 Ohm.m). Invasión: estas correcciones se necesitan cuando: RILM/RID < 2 La inducción trabaja en lodos no conductivos o en lodos aireados. La inducción es más efectiva en lodos frescos y resistividades de formación bajas- Debido a que la inducción realmente mide la conductividad, los efectos de la precisión de la herramienta predominan en las altas resistividades. La respuesta de la medición de inducción estándar se vuelve dudosa en resistividades de formación mayores de 100 o 125 Ohm.m Efectos en la Interpretación Las arcillas en la formación disminuyen la resistividad de la formación al compararla con zonas equivalentes libres de arcillas, debido a la conductividad característica de la arcilla y de su agua ligada. La ecuación de Archie no toma en cuenta este exceso de conductividad, y resultará en saturaciones de agua muy pesimistas; es decir que la saturación de agua calculada será mayor la saturación real. Este efecto de arcillosidad aumenta con el incremento de la resistividad del agua de formación (Rw) debido a que la conductividad asociada a las arcillas será un porcentaje mayor de la conductividad asociada al agua de formación (al comparar con un agua de bajo Rw). Varias ecuaciones de arenas arcillosas (Waxman-Smits, Doble Agua, Simandoux y otras) toman en cuenta los efectos de las arcillas. Otros minerales conductivos (pirita, y otros) pueden causar efectos

15 similares de exceso de conductividad, los cuales variarían dependiendo de su distribución dentro de la roca. Correcciones ambientales - Hoyo - Espesor de capas - Invasión Control de calidad -Todas las curvas de resistividad deben solaparse (tener el mismo valor) en capas impermeables una vez que se hayan corregido por efectos de hoyo. -Las curvas deben solaparse también a aproximadamente Ohm.m en capas impermeables o no-conductivas de más de 20 pies de espesor. -El perfil de invasión adecuado en capas permeables es: Si Rmf < Rw, entonces Rxo < Resistividad Somera < Resistividad Profunda Si Rmf > Rw, entonces Rxo > Resistividad Somera > Resistividad Profunda -Los valores de resistividad de las arcillas deben ser similares a los de los pozos vecinos -Las curvas de inducción deben estar libres de picos; especialmente en el rango de altas resistividades. -Revisar la repetibilidad; las curvas deben tener los mismos valores y carácter que aquellos de las corridas previas o secciones repetidas. -Revisar el carácter de la curva con otras curvas de la misma corrida de registros.