4 Oilfield Review

Una observacin ms detallada de la geometra de los poros

Andreas KayserCambridge, Inglaterra

Mark KnackstedtUniversidad Nacional de AustraliaCanberra, Australia

Murtaza ZiauddinSugar Land, Texas, EUA

Por su colaboracin en la preparacin de este artculo, seagradece a Veronique Barlet-Goudard, Gabriel Marquette,Olivier Porcherie y Gaetan Rimmel, Clamart, Francia; BrunoGoff, cole Nrmale Suprieure, Pars; y Rachel Wood,Universidad de Edimburgo, Escocia.Inside Reality e iCenter son marcas de Schlumberger.

La tecnologa de tomografa computada que utiliza rayos X ha constituido un avance

en el campo de la medicina durante ms de 30 aos. Tambin fue una herramienta

valiosa para los geocientcos durante un perodo similar. Las mejoras introducidas

en esta tecnologa estn ayudando a los geocientcos a revelar los detalles de la

estructura interna de los poros de la roca yacimiento y a comprender mejor las

condiciones que afectan la produccin.

La informacin obtenida a travs del anlisis dencleos (testigos corona) resulta de incalculablevalor para la prediccin de la productividad deuna zona prospectiva. Si bien existen otrosmtodos que permiten a los petrofsicos estimarla granulometra, el volumen aparente, la satura-cin, la porosidad y la permeabilidad de lasformaciones, las muestras de ncleos a menudosirven como referencia para calibrar otros mto-dos. No obstante, a pesar de los varios cientos demiles de pies de ncleos completos o en placasque residen en las bibliotecas de todo el mundo,de la mayor parte de los pozos no se han extradoncleos.

La abundancia de informacin que seobtiene a partir de los ncleos tiene su precio.La extraccin de ncleos a menudo incrementael tiempo de equipo de perforacin, reduce lasvelocidades de penetracin y aumenta el riesgode atascamiento del conjunto de fondo de pozo.En ciertas situaciones, las condiciones de fondode pozo o superficie hostiles convierten laextraccin de ncleos en una operacin dema-siado riesgosa. En otros casos, las correlacionesno son suficientes para permitir que los gelogospiquen en forma precisa y segura los puntos deextraccin de ncleos. En cambio, muchosoperadores se valen de los ncleos laterales

Verano de 2006 5

(testigos laterales, muestras de pared) obteni-dos a travs de zonas prospectivas y puedencompensar la falta de datos de ncleos comple-tos complementando su programa de adquisicinde registros habitual con una gama de medicio-nes ms amplia.

A medida que las compaas de petrleo ygas intenten drenar los yacimientos maduros enforma ms eficaz, los ingenieros y geocientficosquizs se arrepientan de haber desistido deextraer ncleos. Una vez que un pozo ha sidoperforado a travs de una zona productiva, esdemasiado tarde para volver atrs y extraerncleos completos a menos que se desve la tra-yectoria del pozo. No obstante, la mineraloga,granulometra, saturacin, permeabilidad, poro-sidad y otras medidas de la textura de la roca aveces pueden determinarse sin extraer ncleos.

Con las mejoras introducidas en la primitivatcnica mdica de barrido por tomografa axialcomputada (TAC) desarrollada en el ao 1972,los geocientficos pueden realizar una serie debarridos por rayos X, finos y estrechamenteespaciados, a travs de una muestra de rocapara obtener informacin importante sobre unyacimiento.1 Utilizando una tcnica no destruc-tiva denominada tomografa microcomputada,un haz de rayos X enfocado crea cortes virtua-les que pueden ser resueltos en una escala demicrones, no slo de milmetros.2 Estas refina-ciones tambin posibilitan la opcin deexaminar muestras de roca ms pequeas; enlugar de depender de ncleos completos paraobtener mediciones de la porosidad y la permea-bilidad, los geocientficos ahora pueden utilizarrecortes de formaciones para estimar estas pro-piedades.3 Si bien muchas compaas no extraenncleos de sus pozos, normalmente contratanlos servicios de una compaa de perfilaje dellodo para recuperar los recortes de formacionesa medida que pasan a las temblorinas (zarandasvibratorias). Cuando no se dispone de ncleos,los geocientficos estn observando que hastauna astilla de roca puede resultar significativa-mente reveladora.

Este artculo examina el desarrollo de la tec-nologa de tomografa computada (TC) queutiliza rayos X y la consecuente transferencia detecnologa del mbito de la medicina al campopetrolero. Describimos cmo pueden evaluarselos datos utilizando tcnicas de visualizacininmersiva y analizamos un abanico de aplicacio-nes de campos petroleros que pueden sacarprovecho de las mismas. Por ltimo, veremoscmo esta tecnologa sirvi a los investigadorespara evaluar las operaciones de cementacin dela tubera de revestimiento y los tratamientos deestimulacin de pozos.

1. En el campo de la medicina, la tomografa axialcomputarizada (TAC) a veces se denomina tambintomografa asistida por computadora y es sinnimo detomografa computada.

2. Un micrn, o micrmetro, equivale a una millonsima deun metro, o ms comnmente, la milsima parte de unmilmetro. Se abrevia como , m o mc. En el sistema demedidas ingls, un micrn equivale a 3.937 x 10-5 pulgadas.

3. Siddiqui S, Grader AS, Touati M, Loermans AM y FunkJJ: Techniques for Extracting Reliable Density andPorosity Data from Cuttings, artculo de la SPE 96918,presentado en la Conferencia y Exhibicin Tcnica Anualde la SPE, Dallas, 9 al 12 de octubre de 2005.Bauget F, Arns CH, Saadatfar M, Sheppard AP, Sok RM,Turner ML, Pinczewski WV y Knackstedt MA: What isthe Characteristic Length Scale for Permeability? DirectAnalysis from Microtomographic Data, artculo de la SPE95950, presentado en la Conferencia y Exhibicin TcnicaAnual de la SPE, Dallas, 9 al 12 de octubre de 2005.

4. Hounseld GN: A Method of and Apparatus forExamination of a Body by Radiation such as X- orGamma Radiation, Patente Britnica No. 1,283,915 (2 de agosto de 1972).

5. Para obtener ms informacin sobre TC por rayos X,consulte: Publication Services Department of the ODPScience Operator. http://wwwodp.tamu.edu/publications/185_SR/005/005_5.htm (Se accedi el 27 de enero de 2006).

Tecnologa de barrido por tomografa computadaOriginalmente desarrollada para uso mdico porGodfrey Newbold Hounsfield en 1972, la tomogra-fa computada utiliza barridos por rayos X parainvestigar las estructuras internas de un cuerpo,tales como las estructuras internas del tejidoblando y los huesos.4 La tecnologa TC supera elproblema de superposicin que plantea la tc-nica de radiografa por rayos X convencionalcuando las particularidades tridimensionales delos rganos internos son oscurecidas por losrganos y los tejidos sobreyacentes cuya imagenaparece en la pelcula de rayos X bidimensional.

En lugar de proyectar los rayos X a travs deun paciente y sobre una placa de pelcula, comosucede con los rayos X convencionales, el procesoTC adopta un enfoque diferente. El tomgrafoutiliza una carcasa rotativa en la que se instalaun tubo de rayos X frente a un conjunto de detec-tores. El paciente se ubica en el centro de lacarcasa, mientras la fuente de rayos X y los detec-tores opuestos rotan alrededor del mismo. Con elpaciente ubicado aproximadamente en el centrodel plano fuente-receptor, la carcasa rotativa per-mite obtener una serie de barridos radiogrficosestrechamente espaciados desde mltiples ngu-los. Estos estudios, o proyecciones radiogrficas,luego pueden procesarse para obtener una repre-sentacin 3D del paciente (arriba).

Las proyecciones radiogrficas TC dependende la atenuacin diferencial de los rayos X cau-sada por los contrastes de densidad presentes enel cuerpo de un paciente. Esta atenuacin repre-senta una reduccin de la energa conforme los

rayos X atraviesan las diferentes partes delcuerpo. Algunos tejidos dispersan o absorbenmejor los rayos X que otros: el tejido gruesoabsorbe ms rayos X que el delgado; los huesosabsorben ms rayos X que el tejido blando, mien-tras que la grasa, los msculos o los rganospermiten que pasen ms rayos X hacia los detec-tores. Eliminando el paciente de esta ecuacin,la atenuacin es una funcin de la energa de losrayos X y de la densidad y el nmero atmico delos elementos a travs de los cuales pasa el rayoX. La correlacin es bastante directa: los rayos queposeen menos energa, las mayores densidades ylos nmeros atmicos ms altos generalmente setraducen en mayor atenuacin.5

> Tomografa axial computada (TAC) de trax. La manipulacin de los valoresde color y opacidad de los diferentes tejidos permite a los facultativos obser-var los pulmones y el esqueleto del paciente sin ningn tipo de obstrucciones.(Imagen cortesa de Ajay Limaye, VizLab, Universidad Nacional de Australia).

6 Oilfield Review

A mediados de la dcada de 1880, el artistaneoimpresionista Georges Seurat perfeccionuna tcnica pictrica revolucionaria que con-sista en pintar con diminutos puntos de color.Al igual que Michel Chevrul, quien lo prece-di, Seurat reconoci que con la distancia elojo mezcla naturalmente los diminutos puntosde colores primarios para generar sombras decolores secundarios. Utilizando minsculaspinceladas, Seurat y sus contemporneos cap-taron escenas de paisajes urbanos, puertos ypersonas trabajando y descansando. Esta tc-nica recibi el nombre de puntillismo.

Las computadoras utilizan una tcnica simi-lar para mostrar textos e imgenes; perofuncionan en una escala mucho ms fina. Cadaimagen exhibida en el monitor de una compu-tadora o en una pantalla de visualizacin secompone de numerosos puntitos casi impercep-tibles, espaciados a intervalos extremadamenteestrechos. En la pantalla de una imagen 2D,cada punto o pixel (palabra formada por lacontraccin de los trminos en ingls pictureelements) puede ser definido por las coordina-das horizontal (x) y vertical (y) de la pantalla.Adems, es definido por su valor cromtico. Enlas imgenes en color, a cada pixel se le asignapor otra parte su propio brillo.

La cantidad de sombras que puede tomarun pixel depende de la computadora y delnmero de bits por pixel (bpp) que es capazde procesar. Los valores usuales oscilan entre8 bpp (28 bits, lo que se traduce en 256 colo-res) y 24 bpp (224 bits, o 16,777,216 colores).En una imagen de escala de grises de ochobits, por ejemplo, a cada pixel se le asignaraun valor correspondiente a un matiz de gris,fluctuante entre 0 y 255, donde 0 representael color negro y 255, el blanco.

El nmero de pixels utilizados para crear unaimagen controla su resolucin (arriba, a laderecha). Conforme se utilizan ms pixels, laimagen puede ser representada en mayor deta-lle o con mayor nivel de resolucin. De estemodo, en la resolucin incide inicialmente elsistema de adquisicin de imgenes y, posterior-mente, el sistema de despliegue de imgenes.

La resolucin en los sistemas de adquisi-cin de imgenes digitales se determina engran medida por el nmero de clulas fotorre-ceptoras sensibles a la luz, conocidas comofotositos, que se utilizan para registrar unaimagen. Estos fotositos (ms comnmentealudidos como pixels) acumulan cargas quecorresponden a la cantidad de luz que atra-viesa la lente y pasa a cada clula.1 A medidaque cae ms luz en un fotosito, la carga crece.Una vez que se cierra el obturador, se impidela entrada de luz en la lente. En ese momentola carga de cada clula queda registrada en un

chip de procesamiento y luego se convierte enun valor digital que determina el color y laintensidad de los pixels individuales utilizadospara desplegar la imagen en la pantalla. Laresolucin de estos dispositivos a menudo seexpresa no en trminos de fotositos sino comomegapixels. Un dispositivo de 1.2 megapixel,por ejemplo, podra tener un rea de 1,280 x960 (1,228,800 pixels), mientras que con undispositivo de 3.1 megapixels que midiera2,048 x 1,536 (3,145,728 pixels) se lograra unmayor nivel de resolucin.

Reemplazo de los puntos 2D por los volmenes 3D

> Resolucin en pixels. La nitidez y claridad de una imagen son afectados por el recuento de pixelsy por el tamao de los pixels. Para aumentar el nmero de pixels dentro de un espacio jo se debereducir su tamao. A medida que el tamao de los pixels (en blanco) disminuye progresivamente(de izquierda a derecha), se pueden utilizar ms pixels para lograr mayor detalle en la imagen.

> Del pixel al voxel. Un pixel plano (izquierda) incorpora una nueva dimensin cuando el corte enel que reside se apila con otros cortes para formar un volumen (derecha). La incorporacin de lacoordenada z del nmero de corte bsicamente asigna un valor de profundidad al pixel, creandoas un voxel en la pila de cortes.

0

0 Franja cromtica 256

0

200

400

600

800

1,000

Coor

dena

das

verti

cale

s, y

200 400 600Coordenadas horizontales, x

800 1,000

Color

x

y

Pixel

0

200

400

600

800

1,000

Coor

dena

das

verti

cale

s, y

0 200 400 600Coordenadas horizontales, x

Nmero

de cort

e, z

800 1,000

Voxelx

y

z

Verano de 2006 7

6. Feldkamp LA, Davis LC y Kress JW: Practical Cone-Beam Algorithm, Journal of the Optical Society of America A1, no. 6 (Junio de 1984): 612619.

7. Kayser A, Kellner A, Holzapfel H-W, van der Bilt G,Warner S y Gras R: 3D Visualization of a Rock Sample,en Dor AG y Vining BA (eds): Petroleum Geology: North-West Europe and Global PerspectivaMemoriasde la 6a Conferencia sobre Geologa del Petrleo.Londres: The Geological Society (2005): 16131620.Vinegar HJ: X-ray CT and NMR Imaging of Rocks,Journal of Petroleum Technology 38, no. 3 (Marzo de1986): 257259.

La resolucin de la imagen tambin puedequedar afectada por el medio en el que sta sedespliega. Un monitor de computadora deresolucin relativamente baja podra descri-birse como una visualizacin de 640 x 480.Esto significa que el monitor posee un anchode 640 pixels, desplegado a lo largo de unaaltura de 480 lneas, lo que totaliza 307,200pixels. Si esos pixels estuvieran distribuidos alo largo de un monitor de 15 pulgadas, a cual-quier imagen desplegada en ese monitor se leasignaran 50 puntos por pulgada. Para incre-mentar la resolucin, se debe reducir eltamao de la pantalla o bien condensar mspixels en la pantalla. En las aplicacionesmodernas generalmente se adoptan ambosenfoques, comprimiendo un enorme nmerode pixels en un rea ms pequea.

Para generar la imagen de un objeto 3D, elpixel se expande incorporando otra dimen-sin. Se agrega una tercera coordenada (z) alplano x-y para definir con precisin la posi-cin del pixel dentro del volumen de un objeto3D, creando de este modo un voxel; la abrevia-tura de pixel de volumen. En las imgenes TC,la coordenada z a menudo denota la profundi-dad y se determina sencillamente por laposicin que posee un corte tomogrfico den-tro de un volumen formado mediante elapilamiento de numerosos cortes estrecha-mente espaciados (pgina anterior, abajo).Adems de las coordenadas x, y, z, un voxelpuede definir un punto por un valor de atri-buto dado. En el caso de los barridos por TC,ese valor es la densidad, que es una funcinde la transparencia de la muestra con res-pecto a los rayos X. Los valores de densidadpueden vincularse a un espectro cromtico,mientras que una gama de intensidades puedecontrolar la opacidad de un voxel en la panta-lla de una computadora. Con esta informaciny el software que produce 3 dimensiones, sepuede generar una imagen bidimensional deun objeto 3D para su visualizacin, con diver-sos ngulos, en la pantalla de unacomputadora.

CuarzoCalcitaAnhidritaBaritaCelestita

Mineral Densidad, g/cm3 Mineral Densidad, g/cm3

2.642.712.984.093.79

YesoDolomaIlitaCloritaHematita

2.352.852.522.765.18

1. Si bien los especialistas pueden armar con razn quelos fotositos no son en realidad pixels, en la jergapopular estos trminos se estn utilizando cada vezms en forma indistinta, en gran medida gracias a laatraccin que ha despertado la fotografa digital, en laque los fabricantes de cmaras digitales describen laresolucin en trminos de megapixels.

Los datos de proyecciones digitales se con-vierten en una imagen generada por computadorautilizando algoritmos de reconstruccin tomogr-fica para mapear la distribucin de los coeficientesde atenuacin.6 Esta distribucin puede exhi-birse en cortes 2D compuestos de puntos que sesombrean de acuerdo con sus valores de atenua-cin. (Vase Reemplazo de los puntos 2D por losvolmenes 3D, pgina 6). De este modo, en losestudios hospitalarios, a los huesos se les asignahabitualmente un color claro que se correspondacon su valor de atenuacin comparativamentealto, mientras que al tejido pulmonar lleno deaire se le puede asignar un color ms oscurocorrespondiente a valores de atenuacin bajos.

Hacia la gran potencia industrialLos contrastes de densidad presentes en un volu-men de roca pueden reflejarse en imgenescomo sucede con el cuerpo humano (arriba).Para mediados de la dcada de 1980, la tecnolo-ga TC estaba haciendo incursiones importantesen aplicaciones para geociencia. Adems de ladeterminacin cuantitativa de la densidad volu-mtrica de las muestras de rocas, el barrido por

TC fue adaptado para visualizar la desulfuracinmicrobiana del carbn, el desplazamiento delpetrleo pesado y el flujo de petrleo a travs dencleos de carbonatos.7

En los primeros das de los estudios de rocaspor TC, no era inusual que los geocientficosimplementaran contratos con la nica institu-cin de la ciudad que poda proveer acceso a unatecnologa tan sofisticada. A menudo, en la oscu-ridad de la noche, tratando de atraer la menoratencin posible, se acarreaban muestras dencleos desde el mbito petrolero hasta elambiente prstino y estril del sector de estudiostomogrficos de un hospital para la generacin yel anlisis de imgenes (abajo).

> Un tipo diferente de paciente. Una seccin de ncleo completo se coloca en una carcasa desliza-ble antes de la obtencin de imgenes en el centro de tomografa axial computada de un hospital.

> Valores de densidad de los diversos minerales que se encuentran normal-mente en la roca sedimentaria. Los rayos X utilizados para visualizar las texturasde las rocas estn afectados, en parte, por las diferencias de densidad ymineraloga que existen en una muestra.

A los profesionales ajenos al mbito de lamedicina no les llev mucho tiempo reconocerel potencial de la tecnologa TC para la evalua-cin no destructiva de los materiales. Losgeocientficos pronto se incorporaron a las filasde otros investigadores, particularmente aque-llos dedicados al campo de los ensayos demateriales, quienes procuraban obtener detallescada vez ms finos en las imgenes de las estruc-turas internas. Esta capacidad ha sido logradaen gran medida a travs del desarrollo de poten-tsimos sistemas de TC que pueden emplearrayos X ms poderosos, un punto focal msestrecho y tiempos de exposicin ms prolonga-dos que los utilizados en el mbito mdico.8

Con el desarrollo de los sistemas microTC(TC), los investigadores estn obteniendo reso-luciones mucho ms altas.9 Utilizando estossistemas, los investigadores a veces pueden gene-rar imgenes de sus muestras con tamaos devoxels de tan slo 2.5 m. Dependiendo deltamao de una muestra y del nmero de pixelsutilizados para generar una imagen de la misma,se estn logrando tamaos de voxels equivalentesa una milsima parte del tamao de la muestra.Por ejemplo, es razonable suponer que unacmara de 1 megapixel que utiliza 1,000 x 1,000pixels puede resolver una muestra de 1 cen-tmetro cbico con una resolucin deaproximadamente 10 m. De un modo similar,una cmara de 16 megapixels (4,000 x 4,000pixels) es capaz de resolver la misma muestracon una resolucin de 2.5 m.

Con estas resoluciones, los geocientficospueden distinguir los contrastes de densidad ode porosidad presentes en una muestra de roca yestudiar el espacio y la conectividad de poros engran detalle. Esta tecnologa CT permite elreconocimiento de granos o cementos con dife-rentes composiciones mineralgicas (derecha).Incluso se ha utilizado para diferenciar granosdel mismo tipo, como los que se observan en loscarbonatos donde la microporosidad puedevariar entre los diferentes tipos de granos de lamisma roca.10

El proceso de barridoEl proceso de barrido para adquirir datos CT esen cierto sentido anlogo a la adquisicin dedatos ssmicos 3D. Una brigada ssmica registrauna serie de lneas ssmicas regularmente espa-ciadas. Las coordenadas de los puntos inicial yfinal de cada lnea son relevadas, haciendo posi-ble inferir la distancia existente entre cada lneade la serie. De este modo, se puede determinarla posicin de cualquier punto a lo largo de cual-quier lnea as como la distancia entre puntos,dentro de la serie de lneas. Con este conoci-

miento, es posible interpolar la posicin entredos puntos o lneas cualesquiera cuando se pro-cesan los datos.

En lo que respecta a la tecnologa CT, seadquiere una serie regular de barridos estrecha-mente espaciados para obtener cortes virtualesde alta resolucin de una muestra. Cada pixeldel corte representa un punto barrido y sus coor-denadas corresponden a un punto real de lamuestra. Dado que las coordenadas de cada unode los puntos son conocidas, se pueden determi-nar las distancias entre cada uno de los puntos ycada uno de los cortes. Y, como sucede con lalnea ssmica, los puntos o los cortes puedeninterpolarse entre los cortes existentes. Si seapilan los cortes en forma apretada para confor-mar un volumen de datos, cada pixel de un cortese convierte en parte de la pila e incorpora unatercera dimensin. De este modo, cada pixelpuede ser tratado como un voxel.

El proceso de barrido se lleva a cabo utili-zando sistemas de rayos X altamente espe-cializados. Si bien diversas compaas ofrecensistemas con calidad de investigacin, numerososdispositivos microtomogrficos que utilizan rayosX se construyen a la medida de las necesidades.Independientemente de que se trate de sistemasen existencia o diseados especialmente, todosdependen de tres componentes principales: unafuente de rayos X, una plataforma rotativa dondese coloca la muestra y una cmara de rayos X pararegistrar el patrn de atenuacin de rayos X den-tro de una muestra.

Para explorar una muestra, se la debe colo-car en la plataforma rotativa situada entre lafuente de rayos X y la cmara. Los rayos X emiti-dos desde la fuente se atenan a travs de ladispersin o la absorcin antes de ser registra-dos por la cmara.11 Luego, la cmara registrauna vasta serie de radiografas mientras la

8 Oilfield Review

Granos de arenisca y cemento cuarzoso: 78%

Cemento bartico: 1%

Espacio poroso: 16%

Cemento de calcita: 5%

> Cuanticacin tridimensional y distribucin espacial de los componentesde la arenisca. Si bien la mayora de las areniscas estn compuestas princi-palmente por granos de cuarzo y cemento, las imgenes radiogrcas ayudana poner en perspectiva otros componentes. Las diferencias producidas en laatenuacin de los rayos X a travs de la muestra indican cambios de densi-dad causados por la porosidad y los diversos componentes minerales de laroca. Una vez mapeadas, estas caractersticas pueden ser aisladas para suexamen ulterior.

Verano de 2006 9

muestra rota 360 en forma incremental sobresu plataforma. Un programa de computadoraapila los datos de proyecciones digitales a la vezque mantiene el verdadero espaciamiento entrepixels y cortes. A estos datos se aplican algorit-mos TC para reconstruir la estructura interna dela muestra y preservar su escala en tres dimen-siones.

Uno de esos dispositivos fue construido en elao 2002 por la Universidad Nacional de Austra-lia en Canberra (arriba). Su fuente genera rayosX con un punto focal de 2 a 5 m. El haz de rayosX se expande desde el punto focal, creando unageometra de tipo haz cnico.12 Dado que laampliacin de la muestra aumenta con la proxi-midad con respecto a la fuente de rayos X, laplataforma rotativa y la cmara estn diseadaspara deslizarse en forma independiente sobre unriel, permitiendo que los investigadores ajustenlas distancias existentes entre la fuente, la mues-tra y la cmara. La plataforma de la muestra

puede hacer rotar la muestra con precisin de unmiligrado y puede acomodar hasta 120 kg [265 lbm]de muestra y el equipo de prueba asociado.13

En este centro, la cmara de rayos X constade un centellador que despide rayos de luz fluo-rescente verde en respuesta a los rayos X y undispositivo acoplado por carga (CCD, por sussiglas en ingls) que convierte esta luz verde enseales elctricas.14 La cmara posee un reaactiva de 70 mm2 que contiene 4.1 megapixels(2,048 x 2,048 pixels). El amplio campo visualdel sistema permite a los investigadores generarla imagen de un espcimen de 60 mm con untamao de pixel de 30 micrones. Adems, pue-den aumentar la distancia focal para lograr unbarrido de alta resolucin y de este modo obte-ner la imagen de un espcimen de 4 mm conpixels de 2 micrones.

Se necesitan aproximadamente 3,000 pro-yecciones para generar un tomograma de 2,0483

voxels. Entre cada proyeccin, la plataforma de

la muestra se hace rotar 0.12. El proceso enterodemanda entre 12 y 24 horas, dependiendo deltipo de muestra y de los pasos de filtrado reque-ridos para reducir las transformacionesartificiales de las muestras. Los 24 gigabytes dedatos de proyeccin resultantes son procesadoscon supercomputadoras, y 128 unidades de pro-cesamiento central requieren aproximadamente2 horas para generar el tomograma.

Tecnologa de visualizacinUna vez que las proyecciones radiogrficas indi-viduales han sido compiladas en un archivo de unvolumen de datos 3D, los datos pueden cargarseen un ambiente de visualizacin inmersiva paraun examen detallado. Con la tecnologa de reali-dad virtual Inside Reality, se pueden generarimgenes y manipular los datos como cualquierotro volumen de datos 3D. Originalmente desa-rrollada para visualizar los volmenes ssmicoscontenidos en millas o kilmetros de datos, latecnologa Inside Reality tambin puede manipu-lar volmenes de datos en base a escalassubmilimtricas mucho ms finas.

Los geocientficos utilizan esta tecnologa devisualizacin de avanzada para visualizar unvolumen de datos desde cualquier direccin.Esta capacidad permite observar en forma orto-gonal los planos de estratificacin y los planosde fracturas de las muestras de rocas, ancuando la muestra fsica haya sido cortada ensentido oblicuo a estos planos. Los rasgos sedi-mentarios y estructurales de la muestra de rocase analizan habitualmente en forma de cortes otransparencias a travs de un volumen.

Mientras el proceso de barrido se basa en lasdiferencias de densidad para distinguir los rasgospresentes dentro de una muestra, el proceso devisualizacin depende en gran medida de lasdiferencias de opacidad. Una forma de exponerlos rasgos que se encuentran a profundidad den-tro de un volumen que comprende millones devoxels es hacer que los voxels adyacentes seaninvisibles. La generacin de la opacidad es laclave de la visualizacin. A cada voxel se leasigna un valor a lo largo de un espectro detransparencia-opacidad, lo que hace que ciertosvoxels se destaquen mientras otros se desvane-cen. Sin esta capacidad, la opacidad de los voxelsexternos ocultara todos los rasgos que seencuentran en el volumen.

La tecnologa basada en voxels puede utili-zarse para determinar el volumen y la geometrade los granos de rocas, el cemento, la matriz y elespacio de poros en una muestra. Utilizando lasherramientas generadoras de opacidad Inside

8. Para obtener ms informacin sobre TC por rayos X, de alta resolucin, consulte: Centro de Tomografa Computada por Rayos X, de Alta Resolucin, de la Universidad de Texas. http://www.ctlab.geo.utexas.edu/overview/index.php# anchor1-1 (Se accedi el 30 deenero de 2006).

9. Las abreviaturas para la expresin tomografamicrocomputarizada varan desde CT (donde la letragriega mu es un smbolo estndar para el prejomicro), uCT (donde u es un sustituto de mu), mCT(donde la m representa la palabra micro) y XMT paraMicrotomograa por rayos X.

10. Kayser A, Gras R, Curtis A y Wood R: VisualizingInternal Rock Structures: New Approach Spans FiveScale-Orders, Offshore 64, no. 8 (Agosto de 2004):129131.

11. Ketcham RA y Carlson WD: Acquisition, Optimizationand Interpretation of X-Ray Computed TomographicImagery: Applications to Geosciences, Computers &Geosciences 27, no. 4 (Mayo de 2001): 381400.

12. Sakellariou A, Sawkins TJ, Senden TJ y Limaye A: X-Ray Tomography for Mesoscale Physics Applications,Physica A 339, no. 1-2 (Agosto de 2004): 152158.Sakellariou A, Sawkins TJ, Senden TJ, Knackstedt MA,Turner ML, Jones AC, Saadatfar M, Roberts RJ, LimayeA, Arns CA, Sheppard AP y Sok RM: An X-Ray

> Un aparato para realizar tomografas por rayos X, de alta resolucin, en la Universidad Nacional deAustralia. La plataforma rotativa donde se coloca la muestra y la cmara del dispositivo acoplado porcarga (CCD, por sus siglas en ingls) se desliza sobre un carril, posibilitando el ajuste de la distanciaque existe entre la cmara, la muestra y la fuente de rayos X. Con este dispositivo, se puede ampliaruna muestra entre 1.1 y ms de 100 veces con respecto a su tamao original. La plataforma rota conprecisin de un miligrado y puede ser provista de bombas de uido para generar imgenes del ujoque circula a travs de los medios porosos. (Figura cortesa de la Universidad Nacional de Australia).

Aproximadamente 1.5 m

Plataforma de rotacin Fuente de rayos XCentellador + CCD

Tomography Facility for Quantitative Prediction ofMechanical and Transport Properties in Geological,Biological and Synthetic Systems, en Bonse U (ed):Desarrollos en Tomografa por Rayos X IV, Actas de laSPIELa Sociedad Internacional de Ingeniera ptica,Vol. 5535. Bellingham, Washington, EUA: SPIE Press(2004): 473474.

13. Este equipo de prueba incluye bombas u otrosdispositivos utilizados para estudiar el ujo de uido o la compactacin mecnica.

14. En lugar de exponer la pelcula a la luz, la tecnologaCCD capta las imgenes en una tcnica similar a lafotografa digital comn. Un dispositivo CCD utiliza unaplaqueta delgada de silicio para registrar los impulsosluminosos emitidos por un centellador. La plaqueta desilicio del CCD se divide en varios miles de celdasfotosensibles individuales. Cuando un impulso luminosoproveniente del centellador impacta sobre una de estasceldas, el efecto fotoelctrico convierte la luz en unapequesima carga elctrica. La carga que se encuentradentro de una celda se incrementa con cada impulsoluminoso que golpea la celda. Cada una de las celdas dela plaqueta de silicio del CCD corresponde, en tamao yubicacin, a un pixel de una imagen. La intensidad delpixel queda determinada por la magnitud de la cargadentro de una celda correspondiente.

Reality, los geocientficos pueden asignar diferen-tes valores del espectro de opacidad-transparen-cia a los diversos componentes de un volumen.Esta tcnica permite a los geocientficos distin-guir entre materiales de diferentes valores dedensidad. Por ejemplo, la distribucin del cemen-to entre los granos de minerales aparece como uncolor distintivo, mientras que configurar el espa-cio de poros a cero opacidad lo hace transparen-te, mostrando as los espacios que existen entrelos granos. Esto permite que el visualizador sepa-re los granos de rocas del cemento, la matriz y elespacio de poros para descubrir los rasgos sedi-mentarios y estructurales internos (izquierda).

La capacidad de manipular los valores deopacidad desempea un rol importante en lasherramientas de seleccin de puntos de picado ygeneracin de volmenes que se ofrecen comoparte de la caja de herramientas del programaInside Reality. Utilizando la herramienta deseleccin de puntos de picado, el visualizadorselecciona un punto dentro de un corte o vo-lumen. Este punto tiene un cierto valor deatenuacin de rayos X. Una vez seleccionado unpunto, el programa pica automticamente todoslos voxels vecinos de valor similar que se encuen-tran conectados a ese punto. Esta funcionalidadpuede ayudar a un geocientfico a picar un puntodentro de un volumen respecto del cual se sabeque representa la porosidad, por ejemplo, y laherramienta de generacin de volmenes mos-trar toda la porosidad interconectada presenteen el volumen (izquierda).

10 Oilfield Review

15. Saadatfar M, Turner ML, Arns CH, Averdunk H, SendenTJ, Sheppard AP, Sok RM, Pinczewski WV, Kelly J yKnackstedt MA: Rock Fabric and Texture from DigitalCore Analysis, Transcripciones del 46o Simposio Anualde Adquisicin de Registros de la SPWLA, NuevaOrlens, 26 al 29 de junio de 2005, artculo ZZ.

16. Tanto la escala de Udden-Wentworth como la escala deKrumbein se utilizan para clasicar las muestras derocas de acuerdo con el dimetro; la primera es unaclasicacin verbal mientras que la segunda es num-rica. De acuerdo con la escala de Udden-Wentworth,las partculas de sedimento de ms de 64 mm de dime-tro se clasican como cantos rodados. Las partculasms pequeas corresponden a guijarros, grnulos,arena y limo. Las de menos de 0.0039 mm, reciben elnombre de arcilla. Si bien existen en uso muchas otrasescalas granulomtricas, la de Udden-Wentworth(normalmente conocida como escala de Wentworth) esla ms utilizada en geologa. La escala de Krumbein esuna escala logartmica, que asigna un valor conocidocomo phi para clasicar el tamao del sedimento. Phise calcula mediante la ecuacin: = log2 (tamao degrano en mm).

1.0 mm

1.0 mm

> Poros en areniscas. Se utiliza un ltro de opacidad para presentar diferentes rasgos en ventanas devolmenes utilizando el programa Inside Reality. La ventana de la izquierda por encima y detrs de laecha amarilla muestra slo los granos de cuarzo (verde claro) presentes en esta arenisca elica dela Formacin Rotliegendes situada en Alemania. Un volumen que muestra slo el espacio de poros(azul) se muestra como fondo, a la derecha. El volumen ms pequeo que aparece en primer plano ala derecha muestra el cemento bartico de origen diagentico tardo (rojo). El corte que compone laimagen base indica el cuarzo (gris), el espacio poroso (azul), la barita (rojo) y el cemento carbonatado(naranja). La echa amarilla que se muestra con el n de indicar la escala posee 1 mm de longitud.

> Rastreo de la arenisca. Se ha utilizado un ltro de opacidad para resaltar los granos de cuarzo pre-sentes en la arenisca de un yacimiento de gas de la Formacin Rotliegendes en Alemania. En el volumen(gris claro), se generan imgenes de la porosidad interconectada (azul) utilizando la herramienta degeneracin de volmenes del programa Inside Reality. La franja (rojo) a lo largo del borde de la poro-sidad indica las posibles conexiones con los poros vecinos detectados automticamente por elprograma. El cemento carbonatado (naranja) tambin se muestra en el volumen. El corte horizontalexhibe los granos de cuarzo (gris oscuro), el espacio poroso (negro), el cemento carbonatado (grismedio) y el cemento bartico (blanco).

Verano de 2006 11

Dado que cada voxel se define en parte porsus coordenadas, se puede medir la distanciaque existe entre dos voxels cualesquiera. Parafacilitar este proceso, el sistema Inside Realityutiliza una herramienta de tipo regla para pro-veer una escala visual. Esta herramienta puedeutilizarse para medir el tamao de granos o deporos en tres dimensiones, ayudando a losgeocientficos a estimar las proporciones y laconectividad del volumen de poros.

El traslado de las muestras de rocas del labo-ratorio a un ambiente de visualizacin inmersivaposibilita que los equipos a cargo de los activos delas compaas intercambien informacin y con-ceptos importantes sobre las muestras deyacimientos para tomar mejores decisiones enbase a la mayor cantidad de informacin posible.La tecnologa Inside Reality permite que los geo-cientficos intercambien datos de ncleosvirtuales 3D con quienes se encuentran en lugaresremotos para ayudar a los equipos a cargo de losactivos de las compaas operadoras a colaborarcon los especialistas y socios de compaas detodo el mundo (derecha).

AplicacionesLos datos texturales y los datos de estructura delas rocas proveen a los gelogos informacinclave que se utiliza en el anlisis de facies y enla determinacin de los ambientes sedimenta-rios. Los gelogos y petrofsicos ahora puedenobtener importante informacin sobre eltamao, la forma y la matriz de granos a partirde barridos digitales de ncleos o fragmentos dencleos. Una sola imagen de fragmentos dencleos puede revelar miles de granos individua-les. Mediante la desagregacin digital de losgranos de una muestra explorada, los analistaspueden obtener las coordenadas de todos losvoxels que componen cada grano, el nmero degranos vecinos e informacin sobre la superposi-cin de granos.15

A partir de ese conjunto de datos, los gelo-gos pueden derivar un anlisis general de lostamaos y la distribucin de granos para obteneruna serie completa de mediciones estadsticas(derecha). El volumen de granos se mide con-tando los voxels de cada grano diferenciado, apartir de lo cual se deriva el tamao que luego seclasifica contra las escalas granulomtricasestndar de Udden-Wentworth o de Krumbein.16

Frec

uenc

ia

0-1 0 1 2 3 4

10

20

30

40

50

= -log2 (dimetro)

Media

Tamao de granos

GruesaArenamuy gruesa Fina Limo

> Visualizacin utilizando la tecnologa Inside Reality. El traslado de los vol-menes de muestras al ambiente seguro de colaboracin en red de un iCenterpermite que los equipos a cargo de los activos de las compaas se sumerjanen sus datos. La proyeccin estereoscpica crea una percepcin de la pro-fundidad, proveyendo una perspectiva diferente sobre la naturaleza 3D de laroca y su microestructura. El programa de visualizacin Inside Reality proveeuna imagen detallada de un fsil de foraminfero que mide 1.5 x 1.0 mm (inserto).Esta visualizacin 3D permite el examen del fsil desde varios ngulos dife-rentes. El avatar animado reeja los movimientos y acciones de sealizacinde otro visualizador que interacta con estos datos desde un punto remoto.

> Estadsticas obtenidas a partir de un solo corte de una muestra. Sedesagregaron virtualmente ms de 4,100 granos de un solo corte, lo quepermiti a los investigadores compilar datos estadsticos detallados paracaracterizar la estructura y la textura de la roca. Si se comparan con otrasmuestras, estas medidas estadsticas pueden ayudar a los gelogos aclasicar el ambiente sedimentario de la roca. (Adaptado de Saadatfaret al, referencia 15).

Los programas automatizados pueden rastrear yclasificar los granos individuales de acuerdo conlas caractersticas de esfericidad y redondez delgrano o clasificarlos de acuerdo con las catego-ras texturales, tales como seleccin, contactosde granos, matriz o grano soporte. Algunos pro-gramas tambin pueden medir la anisotropa enla orientacin de los granos para ayudar a losgeocientficos a determinar la direccin de trans-porte de los sedimentos.

Ms importante que la medicin detallada delos granos de rocas es el anlisis del espacio queexiste entre los granos y los contenidos de losmismos. Las herramientas que generan opa-cidad funcionan particularmente bien paramostrar lo que no es roca; es decir, su porosidad.Los investigadores pueden obtener una buenaimagen de la porosidad mediante la reduccinde la opacidad de los voxels densos que repre-sentan los granos de rocas y los cementos,

incrementando simultneamente la opacidad delos voxels de baja densidad (arriba). Esta mismatcnica de generacin de opacidad destaca lamagnitud de la porosidad interconectada dentrode la roca. Una vez que la porosidad es puesta enpantalla, los geocientficos pueden medir eltamao de los espacios porosos y las gargantasde poros utilizando la herramienta de tipo regla.La interconectividad de los poros tambin puederepresentarse utilizando modelos de redes deporos basados en las imgenes tomogrficas(izquierda). La distribucin de las gargantas deporos y de los tamaos de poros, junto con lainterconectividad, ocupan un lugar destacado enla determinacin de la permeabilidad relativa yla estimaciones de la recuperacin en muestrasde yacimientos; parmetros que pueden ser dif-ciles de cuantificar cuando diferentes fluidoscompiten por la misma apertura.

Es posible obtener una diversidad de otrasmediciones a partir de las imgenes tomogrfi-cas, de las que a su vez se deriva informacinimportante. Los analistas pueden correlacionardirectamente los datos de imgenes de la tex-tura y la conectividad de poros con medidas delfactor de formacin, la permeabilidad y las pre-siones de drenaje capilares. Las comparacionesde los resultados obtenidos a partir de las imge-nes CT con las mediciones de laboratorioconvencionales, realizadas en el mismo materialde ncleos, han mostrado en general buena con-cordancia.17

12 Oilfield Review

Granos y cemento cuarzoso

Cambio en la opacidad

Poros y gargantas de poros

> Una enorme cantidad de nada. A travs del manipuleo de la opacidad de la imagen de una muestraexplorada, es fcil examinar visualmente los granos de arena (verde) o bien el espacio poroso (azul).En muchas evaluaciones, este anlisis detallado del espacio poroso puede revelar importantesclaves del futuro desempeo de un yacimiento.

> Informacin a escala de poros obtenida de las imgenes tomogr-cas. Las porciones centrales de los poros (esferas azules), conec-tadas por las gargantas de poros (cilindros azules), se utilizan paramodelar la porosidad en una muestra de roca carbonatada (amarillo).El tamao y la ubicacin de las porciones centrales de los poros y lasgargantas de poros en esta red reejan las condiciones reales exis-tentes dentro de la microestructura de la roca. La complejidad yheterogeneidad de las redes de poros en los carbonatos aparecenen primer plano a medida que parte de la matriz de roca se vuelvesemitransparente mientras el espacio poroso se vuelve opaco.(Imagen cortesa de la Universidad Nacional de Australia).

Verano de 2006 13

reemplazo de aragonita y una zona de alteracinmineral caracterizada por la existencia de poro-sidad secundaria alta.

La reaccin entre el scCO2 y el cemento pro-dujo un frente de carbonatacin irregular que seextiende 4 mm [0.16 pulgadas] desde el bordeexterno del ncleo hacia su centro. Este frente decarbonatacin de color ms claro se pudo verfcilmente en el volumen 3D en escala de grises yen un corte codificado en color (arriba). El anli-sis de difraccin por rayos X subsiguiente

17. Arns CH, Averdunk H, Bauget F, Sakellariou A, SendenTJ, Sheppard AP, Sok RM, Pinczewski WV y KnackstedtMA: Digital Core Laboratory: Analysis of Reservoir CoreFragments from 3D Images, Transcripciones del 45oSimposio Anual de Adquisicin de Registros de laSPWLA, Noordwijk, Pases Bajos, 6 al 9 de junio de 2004,artculo EEE.

18. Bennaceur K, Gupta N, Monea M, Ramakrishnan TS,Tanden T, Sakurai S y Whittaker S: Captacin y almace-namiento de CO2: una solucin al alcance de la mano,Oileld Review 16, no. 3 (Invierno de 2004/2005): 4865.

19. Por encima de su punto crtico, es decir 31.1C y 73.8bar, el CO2 se convierte en un uido supercrtico. En esteestado comprimido, sus propiedades se encuentranentre las de un gas y las de un lquido. Con una tensinsupercial menor que en su forma lquida, el CO2supercrtico penetra fcilmente en las suras y grietas.No obstante, a diferencia del gas CO2, puede disolversustancias que son solubles en CO2 lquido.

20. Barlet-Goudard V, Rimmel G, Goff B y Porcherie O:Mitigation Strategies for the Risk of CO2 MigrationThrough Wellbores, artculo de las IADC/SPE 98924,presentado en la Conferencia de Perforacin de lasIADC/SPE, Miami, Florida, EUA, 21 al 23 de febrero de2006.

21. El cemento puro no posee aditivos que pueden alterarsu tiempo de frage o sus propiedades reolgicas.

Estudio de los efectos del dixido de carbono enla cementacin de la tubera de revestimientoEn una importante aplicacin que trasciende elcampo de la petrofsica convencional, se utiliz latcnica CT para estudiar los efectos del dixidode carbono [CO2] sobre la cementacin de latubera de revestimiento. Los gases de efectoinvernadero, particularmente el CO2, han sidorelacionados con los aumentos de temperaturaproducidos en todo el mundo. La captacin de lasemisiones de CO2 y su secuestro en el subsuelo sehan propuesto como medida para reducir las con-centraciones de gas de efecto invernadero en laatmsfera hasta que sean viables las fuentes deenerga con bajos niveles de emisiones.18 No obs-tante, el CO2 se vuelve supercrtico cuando lascondiciones de temperatura y presin excedenlos 31.1C y 73.8 bar [87.9F y 1,070 lpc]condi-ciones que son excedidas fcilmente en lamayora de los pozos intermedios a profundos.19

Por lo tanto, un aspecto importante de cualquierproyecto de secuestro de CO2 es saber cmoreaccionarn los materiales de fondo de pozoante la presencia de CO2 supercrtico (scCO2,por sus siglas en ingls).

Los cientficos del Centro de Investigacionesde Schlumberger en Cambridge, Inglaterra, hancolaborado con sus colegas del Centro de Pro-ductos Riboud de Schlumberger en Clamart,Francia, para investigar los efectos del almace-namiento de CO2 sobre la integridad del pozo a

largo plazo. En uno de esos experimentos se pro-cur determinar cmo reaccionara el scCO2 conla cementacin de la tubera de revestimiento.20

Utilizados por mucho tiempo en pozos de petr-leo y gas para aislar hidrulicamente las zonasproductivas de la superficie y de otras zonas per-meables, los cementos Prtland desempean unrol crtico en la integridad del pozo.

Este estudio se concentr en una muestra decemento puro.21 La muestra cilndrica decemento fue curada durante tres das a una tem-peratura de 90C y a una presin de 280 bar[194F y 4,061 lpc]. Los cientficos obtuvierontomografas computadas del cilindro de cementoantes de exponerlo al scCO2. Luego, el cementofue sometido a un ambiente de scCO2 hmedo yse mantuvo a una temperatura de 90C y a unapresin de 280 bar durante 30 das. Posterior-mente, se cortaron y exploraron dos tapones dencleos del cilindro original.

Utilizando el programa Inside Reality, losinvestigadores pudieron manipular el volumende datos para visualizar la porosidad y las micro-fracturas y realizar cortes arbitrarios a travs delas zonas de inters. Mediante la comparacinde los barridos realizados antes y despus deltratamiento, los investigadores observaron cam-bios significativos en el tapn de cemento comoresultado del ataque del scCO2. De particularinters resultaron la formacin y la distribucinde las microfracturas, adems de una zona de

0 1cm

2

Frente de alteracin

Imagen TCTapn de ncleo

Frente de carbonatacinZona de muy baja porosidad

Burbuja de aire(Dimetro 0.5 mm)

Frente de disolucin

Microfractura rellena

Zona de muy alta porosidad

> Tapn de ncleo de cemento puro. De unos pocos centmetros de longitud, esta muestra revel informacin importante acercadel comportamiento del CO2 supercrtico con respecto al cemento Prtland. La imagen tomogrca en escala de grises de lamuestra de cemento (derecha), explorada con una resolucin de 18.33 m, muestra una alta concentracin de aragonita a lo largodel borde de un frente de carbonatacin, acompaado por un frente de alteracin. Un frente de disolucin adicional de alta poro-sidad se extiende a mayor distancia y penetra el ncleo. Los agujeros circulares con un dimetro de 500 m pueden representarburbujas de aire. Las microfracturas estn rellenas con cristales de aragonita. Los rasgos ms claros representan valores de TCms altos, lo que implica la existencia de una mineraloga diferente en el caso de la microfractura rellena, o diferentes grados demicroporosidad, en el caso del frente de alteracin.

determin que el frente de alteracin posea unacomposicin diferente a la del cemento original,que haba sido reemplazado por aragonita. Laporosidad se encontraba claramente mejorada enlas regiones situadas alrededor de las microfrac-turas y en el frente de aragonita (arriba).

Las pruebas indicaron que la exposicin alscCO2 poda hacer que el cemento convencionalperdiera ms del 65% de su resistencia al cabode tan slo seis semanas. Estas importantesobservaciones proporcionaron un incentivo parala creacin de nuevas mezclas de cemento. Losinvestigadores de Schlumberger desarrollaronnuevos materiales de cementacin resistentes alscCO2 que exhiben un buen comportamientomecnico despus de la exposicin al gas scCO2.Las pruebas de laboratorio realizadas sobreestos nuevos materiales muestran slo una levereduccin de la resistencia a la compresindurante los primeros dos das y bsicamenteninguna prdida durante los tres meses subsi-guientes.

Examen de los agujeros de gusanos causadospor los tratamientos de estimulacinLos investigadores tambin han utilizado la gene-racin de imgenes por tomografa computadapara estudiar los efectos de la heterogeneidadsobre la estimulacin de la matriz de carbonatos.En un experimento, esta tcnica result esencialpara la visualizacin de los efectos de la distribu-cin de la porosidad sobre los patrones de disolu-cin del cido.

Los tratamientos de estimulacin se llevan acabo normalmente en pozos en los que las condi-ciones de porosidad pobres limitan la produccindebido a la presencia de formaciones natural-mente compactas o dao de formacin. Unatcnica de estimulacin comn consiste en lainyeccin de cido en las formaciones carbonata-das. El cido disuelve parte del material de lamatriz de la formacin y crea canales de flujoque incrementan la permeabilidad de la matriz.

La eficiencia de este proceso depende deltipo de cido utilizado, las velocidades de reac-

cin, las propiedades de la formacin y las condi-ciones de inyeccin. Mientras la disolucinaumenta la permeabilidad de la formacin, elaumento relativo de la permeabilidad para unadeterminada cantidad de cido es afectado signi-ficativamente por las condiciones de inyeccin.Con tasas de inyeccin extremadamente bajas, elcido se consume rpidamente despus deponerse en contacto con la formacin, lo que setraduce en una disolucin relativamente someraa lo largo del frente de la zona de inyeccin. Lastasas de flujo altas producen un patrn de disolu-cin uniforme porque el cido reacciona a lolargo de una vasta regin. En cualquiera de loscasos, los aumentos de la permeabilidad resul-tantes requieren flujos de cido relativamenteconsiderables.

No obstante, con tasas de flujo intermedias,se forman canales conductivos largos que seconocen como agujeros de gusanos. Estos cana-les penetran profundamente en la formacinpara facilitar el flujo de petrleo. Mejor an, los

14 Oilfield Review

Cemento puro

Frente de aragonita

S y s t e m M e n u M a i n M e n uT o o l s

Restore S cene

Save S ceneSnapshot

System MenuColormap

FaultFence

Reser voirRuler

SketchSl ice

Sur face

ume Est imat ion

Volume Window

Wel l

Growing Stereo

I nside Real i t y

Vers ion 5 .1 [90]

AUTOSAVE

SCR_040917_1736_1

SCR_040917_1847_1

> Resaltando el alcance de la alteracin producida por el CO2 supercrtico. La codicacin en coloresmejora los rasgos que quizs no se visualicen fcilmente en las imgenes en escala de grises. Lasmicrofracturas formadas durante el ataque del CO2 supercrtico actuaron como conductos para la alte-racin ulterior de la aragonita. La concentracin de aragonita a lo largo de las fracturas y del borde delfrente de alteracin puede distinguirse visualmente utilizando la codicacin en colores provista porel programa Inside Reality. Los materiales de los que se obtuvo una imagen son: cemento puro inalte-rado (verde), un frente de alteracin (amarillo) y las microfracturas con relleno de minerales o el frentede carbonatacin (rojo). El incremento de la porosidad (azul) marca el alcance de los diferentes patro-nes de disolucin.

Verano de 2006 15

agujeros de gusanos requieren slo un pequeovolumen de cido para producir aumentos signi-ficativos en la permeabilidad. Por lo tanto, losinvestigadores estn investigando los factoresque inciden en la produccin de agujeros degusanos.

La tcnica de barrido por TC ha demostradoser esencial en lo que respecta a la determina-cin de los efectos que poseen la tasa de inyec-cin y la distribucin espacial de la porosidadsobre los patrones de disolucin formados duran-te los experimentos de estimulacin (arriba).Dado que es no destructiva, esta tcnica permitela caracterizacin del ncleo antes y despus deltratamiento experimental de manera de poderevaluar el desarrollo y la forma del agujero degusano.

Mirando hacia el futuroLa tcnica de tomografa no es nueva para laindustria petrolera. En el extremo del espectro dela tomografa correspondiente al sector upstreamse encuentra la tcnica de tomografa ssmicaentre pozos y en el extremo correspondiente aldownstream, la tomografa de procesos indus-

triales para las refineras. Como herramienta deinvestigacin, la tecnologa CT se utiliza en unavasta serie de aplicaciones industriales paramonitorear el desempeo de las espumas mejo-radas con polmeros y las resinas de polietilenoo para visualizar la separacin de fases y lacaracterizacin del espacio poroso en las mues-tras de formaciones. A lo largo de este abanicode aplicaciones tomogrficas, es fcil imaginarla potencial expansin de nuevas aplicacionespara la tecnologa CT.

La tecnologa sin lugar a dudas resultaresencial para mejorar la interpretacin y aplica-cin de los datos de laboratorio y de registros.Como herramienta de importancia creciente enla ejecucin de pruebas no destructivas, su apli-cacin se puede extender a las pruebas demuestras de formaciones no consolidadas o fria-bles realizadas en el laboratorio. La combinacinde imgenes generadas por CT con clculosnumricos puede conducir a pronsticos msprecisos de una amplia variedad de propiedadesde rocas que resultan crticas para la explora-cin, la caracterizacin de yacimientos y losclculos de recuperacin de hidrocarburos.

Otras aplicaciones adicionales incluyen eldesarrollo de correlaciones mejoradas entrepropiedades y la creacin de bibliotecas de im-genes 3D que posibilitarn una descripcin msrigurosa y cuantitativa del tipo y textura de lasrocas. Estas descripciones cuantitativas puedenintegrarse con las descripciones sedimentolgi-cas clsicas. La tecnologa tambin puederealizar un aporte significativo al estudio delcomportamiento elstico, las tendencias deporosidad-permeabilidad y las propiedades delflujo multifsico tales como presin capilar, per-meabilidad relativa y saturaciones residuales.

Las futuras innovaciones tecnolgicas inclui-rn probablemente un nivel de resolucin msalto para superar los problemas que plantea laprediccin de la porosidad cuando los microporoscaen por debajo de la capacidad de deteccin dela tcnica actual. Con la resolucin de sus mues-tras en proceso de mejoramiento, la tecnologaCT est ayudando a nuestros geocientficos a vermejor su mundo en un grano de arena. MV

> Visualizacin de la formacin de agujeros de gusanos. Una muestra de caliza Winterset fue explorada por TC antes (extremo inferior) y despus (extremosuperior) de la inyeccin de cido. Este volumen de datos se despliega utilizando la tecnologa de visualizacin Inside Reality, en la que el espacio porosose hace opaco mientras que los voxels adyacentes se hacen transparentes. La distribucin inicial de los poros (extremo inferior) muestra grupos discretosde poros (azul) siguiendo el eje longitudinal del ncleo. Despus de la acidicacin (extremo superior), el ncleo exhibe mayor porosidad, con un patrnde disolucin que se extiende de derecha a izquierda y que adems marca el ujo del cido durante la inyeccin.