Petrofisica y Registro de Pozos T4

Petrofísica y Registro de Pozos

Tema 4: Registros de litología, porosidad y eléctricosM.G José de Jesús Ruiz Zamora

Contenido

Tema 4: Registros de litología, porosidad y eléctricos

• 4.1 Registros eléctricos.
• 4.2 Registros sónicos.
• 4.3 Registros radiactivos.
• 4.4 Técnicas de Registros durante la perforación.
• 4.4.1 MWD.
• 4.4.2 LWD.
• 4.4.3 Otras técnicas de Registros

Evaluación Tema

• A1 AC 25%
• A2 EC 50%
• A3 DC 25%

4.1 Registros eléctricos.

Registro de potencial espontáneo

• Mide la diferencia entre el potencial eléctrico de un electrodo móvil en el pozo y el potencial eléctrico de un electrodo fijo en la superficie, en función de la profundidad.
• No se puede registrar una curva de SP en pozos con tubería de revestimiento (TR) o tubería de producción (TP) metálica, o cuando se utilizan fluidos de perforación (comúnmente lodo de perforación) no conductivos.
• Adicionalmente, si las resistividades del filtrado de lodo y del agua de formación son casi iguales, las deflexiones de la curva del registro SP serán muy pequeñas y por lo tanto, no significativas

4.1 Registros eléctricos.

• Heberto Ramos, 2018

4.1 Registros eléctricos.

Registro de potencial espontáneo

• En presencia de lutitas, el registro SP por lo general, define una línea más o menos recta, que se denomina línea base de lutitas.
• En presencia de formaciones permeables, la curva muestra variaciones con respecto a la línea base de lutitas: en los estratos con espesor mayor, estas variaciones tienden a alcanzar un valor esencialmente constante, definiendo así una línea denominada de arena

4.1 Registros eléctricos.

Registro de potencial espontáneo

• La deflexión de la curva en el registro puede ser a la izquierda (negativa) o a la derecha (positiva), dependiendo principalmente de las salinidades relativas del agua de formación y del filtrado de lodo.
• Si la salinidad del agua de formación es mayor que la del filtrado de lodo, la deflexión es a la izquierda. Por el contrario, si la salinidad del filtrado de lodo es mayor que la del agua de formación, la deflexión de la curva es a la derecha

4.1 Registros eléctricos.

• Heberto Ramos, 2018

4.1 Registros eléctricos.

Registro de potencial espontáneo: Origen

• Las deflexiones de la curva del registro SP resultan de las corrientes eléctricas que fluyen en el lodo del pozo.
• Estas corrientes se deben a fuerzas eléctricas en las formaciones, las cuales tienen un origen electroquímico y electrocinético.
• El potencial espontáneo de la formaciones de un pozo (SP), se define como la diferencia de potencial que existe entre un electrodo colocado en la superficie del suelo, y otro electrodo móvil en el lodo del pozo.
• En la práctica, la medida del SP se obtiene mediante un electrodo, que va en la misma sonda con que se obtiene simultáneamente otros registros, y un electrodo colocado en la superficie en un medio húmedo que bien puede ser la presa del lodo de perforación o un agujero en las vecindades del camión de registros.

4.1 Registros eléctricos.

• Ruth Santos,2012

4.1 Registros eléctricos.

• Ruth Santos,2012

4.1 Registros eléctricos.

Registro de potencial espontáneoLa presión que se ejerce en las formaciones del pozo en operación, provocan que en las secciones porosas y permeables se produzca una filtración de la fase líquida que compone parte del lodo de perforación, dentro de dichas formaciones, a esto se le conoce como filtrado del lodo.

• Como resultado de esta filtración, las partículas sólidas del lodo se quedan adheridas en la pared del pozo, constituyendo lo que se denomina película de lodo, mejor conocido como enjarre.
• La concentración salina del agua o filtrado del lodo que penetra en la sección permeable, puede ser distinta que la que existe dentro de la roca, alterando entonces la resistividad de la zona lavada y la zona transicional, que constituyen la zona de invasión del filtrado.

4.1 Registros eléctricos.

Registro de potencial espontáneo

• Para el cálculo de Sw y φ, el análisis se debe obtener de información de los registros geofísicos, tomando en cuenta el tipo de roca que constituye el probable yacimiento, ya que para los clásticos se usan un grupo de registros y para los carbonatos otro conjunto de registros con parámetros diferentes.

Aplicaciones del Registro SP

• El movimiento de iones que causa el fenómeno de SP es posible sólo en formaciones que tengan un mínimo de permeabilidad (es suficiente una pequeña fracción de milidarcy). No hay una relación directa entre el valor de la permeabilidad y la magnitud de la deflexión de SP, tampoco existe una relación directa entre la deflexión de SP con la porosidad, sin embargo, permite diferenciar cualitativamente las capas permeables y porosas.

4.1 Registros eléctricos.

Registro de potencial espontáneoAlgunas aplicaciones del registro SP son las siguientes:

• A. Determinar cuerpos permeables
• B. Determinar los límites entre capas
• C. Correlacionar estratos
• D. Conocer cualitativamente el contenido arcilloso de una capa

Factores que afectan el registro de SP:

• El espesor de la capa
• La arcillosidad de la formación
• La resistividad de la formación
• La profundidad de la invasión
• Resistividad del lodo / Diámetro del pozo

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad

• En los primeros veinticinco años de vida de los registros de pozos, los únicos registros de resistividad disponibles eran los registros eléctricos convencionales. Se corrieron miles de ellos cada año por todo el mundo.
• Desde entonces, se han desarrollado métodos de medición de resistividad más sofisticados a fin de medir la resistividad de la zona lavada Rxo, y la resistividad real de la zona virgen, Rt.
• El registro eléctrico convencional (ES) consistía, por lo general, de un SP y dispositivos normales de 16", normal de 64", y lateral de 18’ 8". Ya que el registro eléctrico es el único disponible en muchos pozos antiguos.

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad

• Se introducían corrientes en la formación por medio de electrodos, y se medían los voltajes entre los electrodos de medición. Estos voltajes correspondían proporcionalmente a las resistividades de la formación que la herramienta medía en su viaje a través del agujero perforado.
• En una formación homogénea e isótropa de extensión infinita, las superficies equipotenciales que rodean un solo electrodo emisor de corriente (A), son esféricas. El voltaje entre un electrodo (M) situado en una de esas superficies y uno en el infinito, es proporcional a la resistividad de la formación homogénea.

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Para medir la resistividad de la formación se cuenta con dos herramientas:

• Inducción
• Doble laterolog

Se prefiere usar la herramienta de inducción cuando la resistividad de la formación es baja, del orden de 500 ohms. Cuando se tienen formaciones altamente resistivas la herramienta de doble Laterolog proporciona información más confiable.

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Doble Inducción fasorial

• La herramienta doble inducción fasorial realiza medidas de resistividad a tres diferentes profundidades de investigación.
• De esta manera, proporciona información para determinar las resistividades de la zona virgen, la zona barrida y la zona de transición (en su caso). Con esta información se pueden obtener datos de saturación y movilidad de fluidos (complementada con información de otras herramientas).

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Doble Inducción fasorial

• El sistema fasorial permite obtener datos más exactos para diferentes valores de resistividad.
• La herramienta cuenta con un sistema de autocalibración que mejora la precisión de la respuesta y reduce el efecto de las condiciones ambientales.
• Además, el sistema de transición de datos en forma digital del fondo a la superficie permite una mayor capacidad de señales libres de ruidos.

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Doble Inducción fasorialAplicaciones de la herramienta de doble inducción fasorial

• Los registros de resistividad, por oposición a los de micro resistividad, tienen gran profundidad de investigación y reducida resolución vertical

Principales aplicaciones de la herramienta doble inducción fasorial:1. Interpretacion de formaciones con diámetros grandes de invasión. 2. Formaciones con cotraste medio-alto de resistividades.3. Gráficos de invasión.4. Pozos con lodos no conductivos.

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Doble laterolog telemétrico La herramienta Doble Laterolog proporciona dos mediciones con la mayor profundidad de investigación, de tres mediciones necesarias que se requieren para tratar de determinar la resisitividad de la zona invadida (Rxo=) y de la zona virgen (Rt), a éstas se les conocen como Lateral Somera (Lls) y Lateral Profunda (Lld). Ambas mediciones dependen del diámetro de invasión y de los valores relativos de la resistividad del filtrado (Rmf) y la del agua de la formación (Rw)

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Doble laterolog telemétrico El Doble Laterolog se recomienda cuando se utilizan lodos salados base agua, cuando se requiere una buena definición de espesores de capa y cuando el rango de resistividades a medir es amplio (hasta 40, 000 ohm – metro).

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Doble laterolog telemétrico El registro Doble Laterolog es útil en las siguientes aplicaciones: 1. Resistividad en la zona virgen y zona lavada 2. Perfiles de invasión 3. Correlación 4. Detección de vista rápida de hidrocarburos 5. Control de profundidad 6. Indicador de hidrocarburos móviles 7. Detección de zonas permeables

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Doble laterolog telemétrico El registro Doble Laterolog es útil en las siguientes aplicaciones: 1. Resistividad en la zona virgen y zona lavada 2. Perfiles de invasión 3. Correlación 4. Detección de vista rápida de hidrocarburos 5. Control de profundidad 6. Indicador de hidrocarburos móviles 7. Detección de zonas permeables

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad

Presentación típica de un registro doble laterolog. Tomada de: Carlos Rasso

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Microesférico enfocado

• Es un registro de enfoque esférico montado en un patín que ha remplazado a las herramientas Micro Laterolog y de Proximidad.
• Tiene dos ventajas sobre los otros dispositivos Rxo. La primera, es su capacidad de combinación con otras herramientas de registros, incluyendo el DIL y el DLL.
• Esto elimina la necesidad de un registro por separado para obtener información de Rxo. La segunda, es que la respuesta de la herramienta a las zonas poco profundas de Rxo, en presencia de enjarre, es mejor.

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Microesférico enfocado

• La herramienta actual se conoce genéricamente como registro microesférico (Micro spherical Focused Log). Se basa en el principio de enfoque esférico usado en los equipos de inducción pero con un espaciamiento de electrodos mucho menor.

Las principales aplicaciones de la herramienta MSFL son: 1. Resistividad de la zona lavada 2. Localización de poros y zonas permeables 3. Indicador de hidrocarburos móvil 4. Calibrador

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad Microesférico enfocado

• La herramienta actual se conoce genéricamente como registro microesférico (Micro spherical Focused Log). Se basa en el principio de enfoque esférico usado en los equipos de inducción pero con un espaciamiento de electrodos mucho menor.

Las principales aplicaciones de la herramienta MSFL son: 1. Resistividad de la zona lavada 2. Localización de poros y zonas permeables 3. Indicador de hidrocarburos móvil 4. Calibrador

4.1 Registros eléctricos.

Registro de resistividad

Registro Microesférico Enfocado. Tomada de: Carlos Rasso

4.2 Registros sónicos.

Registro sónico digital

• La energía sónica emitida desde el transmisor impacta la pared del pozo. Esto origina una serie de ondas en la formación y en su superficie. El análisis del tren de ondas complejo, proporciona la información concerniente a la disipación de la energía de sonido en el medio.
• La herramienta Sónico Digital permite la digitación del tren de ondas completo en el fondo. La mayor capacidad de obtención y procesamiento de datos permite el análisis de todos los componentes de la onda de sonido (ondas compresionales, transversales y Stoneley).

4.2 Registros sónicos.

Registro sónico digital

• El pozo debe estar lleno de fluido para que los receptores puedan detectar la energía sónica. Cuando el pozo no está lleno y la herramienta está operando, ésta deja de registrar al estar sobre el nivel del fluido del pozo.

4.2 Registros sónicos.

Registro sónico digital

Configuración de la herramienta de Arreglo Sónico. Fuente: Heberto Ramos 2008

4.2 Registros sónicos.

Registro sónico digitalEsta información es utilizada para las siguientes aplicaciones: Geofísica

• Correlación/calibración sísmica
• Sismogramas sintéticos.
• Evaluación de la formación en agujeros descubiertos y entubados. Determinación de porosidades primaria y secundaria.
• Evaluación del espesor de formación.
• Detección de gas.
• Determinación de la porosidad detrás de la tubería de revestimiento (sólo SDT). Detección de fracturas.

4.2 Registros sónicos.

Registro sónico digital

• Propiedades mecánicas de la roca.
• Determinación de las dimensiones de la fractura hidráulica.
• Análisis de arenas.
• Estabilidad del agujero abierto.
• Registro de cementación (CBL).

4.2 Registros sónicos.

Registro sónico digital Las principales aplicaciones de la herramienta de registro sónico digital (SDT) son:1. Correlación de datos sísmicos2. Sismogramas sintéticos3. Determinación de porosidad primaria y secundaria 4. Detección de gas5. Detección de fracturas6. Características mecánicas de la roca7. Estabilidad del agujero8. Registro sónico de cemento

4.2 Registros sónicos.

Registro sónico digital

Ejemplo de registro sónico. Heberto Ramos 2008

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gamma

• El registro de GR es una medición de la radiactividad natural de las formaciones. En las formaciones sedimentarias, el registro normalmente refleja el contenido de arcilla de las formaciones porque los elementos radiactivos tienden a concentrarse en arcillas y lutitas.
• Las formaciones limpias generalmente tienen un nivel muy bajo de radiactividad, a menos que contaminantes radiactivos como cenizas volcánicas, sales de Uranio o residuos de granito estén presentes, o que las aguas de formación contengan sales radiactivas disueltas.
• Este registro se puede tomar simultáneamente con otros, ya sean también radiactivos o de resistividad, en agujeros vacíos o llenos de cualquier tipo de lodo y en pozos entubados (GR, CCL)

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gammaPropiedades de los Rayos Gamma Los rayos gamma son impulsos de ondas electromagnéticas de alta energía que son emitidos espontáneamente por algunos elementos radiactivos. El isótopo de Potasio radiactivo con un peso atómico de 40 (K40), y los elementos radiactivos de las series de Uranio y Torio, emiten casi toda la radiación gamma que se encuentra en la tierra. Cada uno de estos elementos emite rayos gamma. La cantidad y la energía son distintivos de cada elemento.

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gammaAplicaciones de la herramienta de rayos gamma

• El registro de GR es particularmente útil para definir las capas arcillosas cuando el SP está distorsionado (en formaciones muy resistivas), o cuando el SP tiene un valor insignificante (en formaciones que llevan agua dulce o en lodo salado, es decir cuando Rmf es cercano a Rw), o cuando el SP no se puede registrar (en lodo no conductivo, pozos vacíos o perforados con aire o en pozos con agujero entubado).
• En todos los casos, se toma el límite de la capa en un punto intermedio entre la deflexión máxima y la mínima de la anomalía

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gammaPropiedades de los Rayos Gamma

• El registro de GR refleja la proporción de arcilla y, en muchas regiones, se puede utilizar cuantitativamente como un indicador de la arcillosidad.
• También se emplea para la detección y evaluación de minerales radiactivos, como Potasio o Uranio.
• El GR forma parte de la mayoría de los programas de registro tanto en agujero abierto como en agujero entubado (para correlación y disparos). Adicionalmente, gracias a su facilidad de combinación con otras herramientas de registro, el GR permite la correlación precisa de registros hechos en una corrida con los que se hicieron en otra corrida diferente.

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gammaPropiedades de los Rayos Gamma En general algunas aplicaciones del registro GR son: 1. Correlación, identificación de litología 2. Evaluación de la arcillosidad ( cuantitativa) 3. Evaluación de depositación de materiales radioactivos 4. Correlación de profundidad 5. Identificación de disparos 6. Detección e identificación de flujos

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gammaEquipo (GR) Rayos Gamma

• La sonda de GR contiene un detector para medir la radiación gamma que se origina en el volumen de la formación cerca de la sonda.
• Actualmente se emplean contadores de centelleo acoplados con un fotomultiplicador y un amplificador-discriminador para esta medición, ya que son mucho más eficaces que los contadores Geiger- Müller que se usaban en el pasado.

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gamma

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gammaEspectroscopía de los Rayos Gamma

• La respuesta de una herramienta de rayos gamma depende del contenido de arcilla de una formación. Sin embargo, la herramienta de rayos gamma naturales no tiene la capacidad de diferenciar el elemento radiactivo que produce la medida. La mayor parte de la radiación gamma natural encontrada en la tierra es emitida por elementos radiactivos de la serie del uranio, torio y potasio. El análisis de las cantidades de torio y potasio en las arcillas ayudan a identificar el tipo de arcillas. El análisis del contenido de uranio puede facilitar el reconocimiento de rocas generadora.

4.3 Registros radiactivos.

Registros de rayos gammaAplicaciones de la herramienta de espectroscopía de rayos gamma: Las principales aplicaciones del registro de espectroscopía de rayos gamma son: 1. Análisis del tipo de arcilla 2. Detección de minerales pesados 3. Contenido de potasio en evaporitas 4. Correlación entre pozos

4.4 Técnicas de Registros durante la perforación.

4.4 Técnicas de Registros durante la perforación.

4.4 Técnicas de Registros durante la perforación.

MWD (Measurements While Drilling)

• La manera más directa de tener en la superficie información continua, el ánguloalcanzado y el rumbo al que está orientada la herramienta deflectora, es el equipo

• Es una herramienta que se coloca por arriba de la barrena o motor de fondo y que va enviando señales electrónicas conforme se perfora, mismas que se capturan e interpretan en la computadora instalada a boca de pozo, siendo estas medidas en tiempo real.
• Lo anterior permite tener un control respecto al tipo de roca que se está perforando así como del ángulo y dirección del pozo, por lo que es posible corregir la desviación en el diseño del pozo.

4.4 Técnicas de Registros durante la perforación.

MWD (Measurements While Drilling) Funcionamiento

• Adquisición de datos en el fondo del pozo.
• Transmisión de datos por el lodo de perforación.
• Los sensores convierten los pulsos en señales electrónicas.
• El equipo de superficie decodifica la información de los sensores.
• Entrega de Registros y datos direccionales al usuario

4.4 Técnicas de Registros durante la perforación.

MWD (Measurements While Drilling) Los dos sistemas MWD más comunes son el sistema de pulsos de presión y el de transmisión de pulsos modulados por presión. El sistema MWD utiliza pulsos para transmitir la información de la herramienta a la superficie en forma digital (binaria). Estos pulsos se convierten en energía por medio de un transductor en superficie, los cuales son decodificados por una computadora.

4.4 Técnicas de Registros durante la perforación.

MWD (Measurements While Drilling) Los dos sistemas MWD más comunes son el sistema de pulsos de presión y el de transmisión de pulsos modulados por presión. El sistema MWD utiliza pulsos para transmitir la información de la herramienta a la superficie en forma digital (binaria). Estos pulsos se convierten en energía por medio de un transductor en superficie, los cuales son decodificados por una computadora.