Universidad del Zulia

Universidad del Zulia

Ncleo: Cabimas

Facultad: Ingeniera

Escuela: Petrleo

Asignatura: Interpretacin de perfiles de pozos

Profesor: Ing. Juan Silva

GUIA N 1

Introduccin al Perfilaje de Pozos

Cabimas, Junio de 2008

Contenido

1. El Perfilaje de pozos. Concepto.

2. Partes de un perfil.

3. Informacin que se obtiene a travs del perfilaje de pozos.4. Operacin de perfilaje: Equipo.5. Importancia de los perfiles en la evaluacin de yacimientos.

6. Clasificacin de los perfiles segn la propiedad medida.

7. Interpretacin visual (cualitativa) de los perfiles.

8. Factor de resistividad de formacin.

9. Relacin entre porosidad y factor de formacin. La ecuacin de Humble. La ecuacin general de Archie.

10. Distribucin de los fluidos (agua-petrleo-gas) en las rocas porosas.

11. ndice de resistividad.

1. El Perfilaje de pozos. Concepto.Las acumulaciones de hidrocarburos en el subsuelo se encuentran en rocas porosas ( arenas o calizas blandas ) que forman parte de estructuras geolgicas o trampas con condiciones favorables para tal acumulacin, pero la nica manera efectiva de identificar un yacimiento como una unidad geolgica que contiene hidrocarburo suceptible de extraccin, es perforando un hoyo a travs de ellas. Pero una vez finalizada la perforacin del hoyo surgen una serie de interrogantes, tales como:

1. Tipo de formaciones atravesadas? 2. Profundidad (Tope y Base) de cada formacin? 3. Cuales formaciones son porosas y permeables?4. Tipo de fluidos presentes? 5. En qu cantidad existen dichos fluidos? 6. Si es hidrocarburo, ser producible? Todas estas preguntas pueden responderse mediante dos formas: mediciones directas (ncleos) y mediciones indirectas (perfilaje de pozos). Los ncleos proporcionan alta calidad de informacin acerca de las formaciones a ser evaluadas e incluyen varios tipos de anlisis, entre los que se destacan: petrografa, sedimentologa, diagnesis, mineraloga, sensibilidad de arcillas, desplazamiento de fluidos, porosidad efectiva, permeabilidad, presin capilar, saturacin de fluidos, humectabilidad, propiedades elctricas, etc. En todo caso, es esencial obtener muestras de las rocas para formular esas determinaciones.El perfilaje de pozos es una herramienta prctica y econmica de obtener informacin continua y confiable de las formaciones, la cual contribuye a definir tanto la geometra de los yacimientos ( forma y posicin ) mediante el mapeo estructural del subsuelo, as como, ciertas caractersticas petrofsicas, tales como porosidad, naturaleza de los fluidos, saturaciones de fluidos, espesores de arena, ubicacin de contactos entre fluidos, arcillosidad, intervalos permeables, variacin del tamao y densidad de grano, ambiente de depositacin, etc.En el perfilaje de pozos las formaciones se distinguen por sus propiedades elctricas a saber: Resistividad Elctrica, Potenciales Electroqumicos Naturales, Velocidad de propagacin del Sonido, Radioactividad Natural, Captacin Nuclear de Neutrones, Dispersin de Rayos Gamma, Temperatura, etc. No hay que sacar muestras de las rocas para determinar sus propiedades fsicas, ya que las elctricas y otras mediciones se hacen en sitio. Por el hoyo se bajan instrumentos medidores, con un cable de alambre (ver figura 1). La informacin obtenida del subsuelo por esta herramienta se registra continuamente y se conoce como perfil.

Figura N 1. Operacin de perfilaje.En resumen, por perfilajes de pozos se entiende cualquier operacin en la cual se registran, con relacin a su profundidad, algunos datos caractersticos de las formaciones atravesadas por una perforacin.2. Partes de un perfil.

Un perfil consta esencialmente de dos (2) secciones: una de encabezamiento y otra de informacin propiamente dicha. La Seccin de encabezamiento incluye datos generales del pozo, como: de identificacin y ubicacin geogrfica, medidas de referencia, propiedades de los fluidos contenidos en el hoyo a temperatura de superficie y de fondo, identificacin del operador que tom el registro, as como, de los testigos presnciales de la operacin. (Ver Figura 2).

Figura N 2. Encabezado de un perfil de pozo.

La Seccin de Informacin propiamente dicha contiene los datos continuos de las mediciones realizadas. Esta seccin est subdividida a su vez, en tres (3) pistas o carriles: izquierdo, central y derecho. El carril izquierdo contiene generalmente informacin relativa a la litologa de las formaciones atravesadas por el hoyo. El carril central y derecho contienen normalmente la informacin necesaria para determinar una (1) o ms propiedades fsicas de la formacin o sus fluidos. Entre el carril izquierdo y el central hay un espacio en el cual se registra la profundidad a la cual se ha bajado la herramienta de perfilaje, en correlacin con la propiedad medida. En el tope de esta seccin se incluyen las escalas de las mediciones (ver Figura 3).

Figura N 3. Informacin propiamente dicha de un perfil de pozo.

3. Informacin que se obtiene a travs del perfilaje de pozos.

Como se indic anteriormente el fin primordial del perfilaje de pozos es el de obtener una serie de informacin relacionada a las formaciones atravesadas por un pozo y el fluido que estas contienen, dicha informacin se obtiene dando respuesta a las seis (6) interrogantes que se mencionaron, de la siguiente manera:1. Que tipo de formaciones atraviesa el hoyo?Esta primera interrogante se resuelve con un perfil de litologa: potencial espontneo (SP), rayos gamma (GR), caliper (dh) los cuales dan una diferencia ms especfica entre lutitas y formaciones como arenas y calizas. Los perfiles de resistividad tambin podran resolver en parte esta interrogante.2. Cual es la profundidad exacta del tope y del fondo de cada formacin?

El tope y el fondo de las formaciones se determinan con aproximacin mediante dispositivos enfocados de pequeo espaciado, tales como, los lateroperfiles, los perfiles de Induccin, los microdispositivos (micro perfil, microlateroperfil, perfil de proximidad y el perfil microesfrico enfocado). El perfil del potencial espontneo tambin es til al respecto y se debe usar en pozos perforados con lodo dulce.3. Cuales formaciones son porosas y permeables?Las formaciones porosas se detectan mediante los registros de porosidad: densidad de formacin compensado, neutrones y snico compensado. Tambin se localizaran mediante registros de resistividad de investigacin somera o poca profunda: microperfil, microlateroperfil, proximidad y microesfrico Enfocado.4. Que clase de fluidos contienen las formaciones porosas?Mediante los registros de Resistividad de investigacin profunda: los lateroperfiles y los de induccin, se puede distinguir entre agua e hidrocarburo. Luego con los perfiles de porosidad: densidad de formacin, neutrn y snico, se puede distinguir el tipo de hidrocarburo presente: gas petrleo.5. En qu cantidad existen esos fluidos en las formaciones?Esta pregunta se responde indirectamente computando la proporcin de agua que contienen las formaciones porosas. Tal cmputo requiere conocer la resistividad de la formacin (Rt), el factor de resistividad de la formacin (F) y la resistividad del agua de formacin (Rw). La resistividad de la formacin (Rt): se determina mediante perfiles de resistividad de investigacin profunda: Los lateroperfiles y los perfiles de Induccin. El factor de formacin (F): se determina a partir de la porosidad () o a partir de perfiles de resistividad de investigacin Corta: microperfil, microlateroperfil, proximidad y microesfrico enfocado. La resistividad del agua de formacin (Rw): generalmente se determina a partir del perfil del potencial espontneo (SP). Tambin puede calcularse en arenas acuferas donde se conocen la resistividad (Ro) y el factor de resistividad de la formacin (F). La saturacin de hidrocarburos se determina por diferencia a partir de la saturacin de agua (Sw).6. Si hay hidrocarburo, ser producible?Para ello se determina el ndice de Movilidad (Im) lo cual indicara si el hidrocarburo sera producible o no.4. Operacin de perfilaje: Equipo.El perfilaje de pozos se lleva a cabo utilizando un equipo un tanto convencional compuesto por:1. Una Sonda o Herramienta que se baja al fondo del hoyo y contiene instrumentos especiales adecuados para medir la propiedad investigada y transformarla en impulsos elctricos que se envan a la superficie.2. Un cable que est aislado elctricamente y formado por uno o varios conductores que adems de sostener la sonda, conduce la informacin enviada por esta, desde el subsuelo hasta la superficie.3. Un equipo de enrollamiento y medicin de longitud y tensin del cable.4. Circuitos de control en la superficie.5.-Sistema de grabacin de datos.Todos estos elementos van ensamblados en una unidad compacta que se lleva al sitio del pozo para cada operacin de perfilaje (ver Figura 4).Figura N 4. Equipo para el perfilaje de pozos. La operacin de perfilaje se realiza, en general, desde el fondo del hoyo hada arriba, mientras la sonda es levantada por medio del cable. Se hace la operacin de esta manera con el propsito principal de obtener una medicin ms precisa de la propiedad investigada en relacin con la profundidad.La sonda o herramienta es movida a una velocidad conocida como velocidad de perfilaje, la cual depende de : (1) la propiedad que se desea medir, (2) el tipo de sonda usada, (3) el estado o condiciones de las paredes del hoyo; y puede variar desde unos 1200 hasta 5000 pies/hora.5. Importancia de los perfiles en la evaluacin de yacimientos.

La informacin que puede obtenerse de uno o ms perfiles despus de un cuidadoso anlisis, es un ndice de la importancia del perfilaje de pozos. As, por ejemplo, el Gelogo puede obtener topes y bases formacionales, presencia y dimensiones de fallas y ubicacin de discordancias, todo lo cual le permite dibujar mapas aproximados de las estructuras en el subsuelo, el Ingeniero de Yacimientos obtiene espesores de capas, saturaciones de fluidos, porosidad efectiva, etc, que le permiten predecir la cantidad de hidrocarburos existentes en el yacimiento; el Ingeniero de Perforacin puede obtener indicios de zonas de sobrepresin, lo cual le ayuda al mejor diseo del programa de tubera revestidora y del lodo de perforacin a usar; todos estos importantes factores y algunos otros no mencionados, pueden obtenerse mediante un programa adecuado de perfiles.6. Clasificacin de los perfiles segn la propiedad medida.

Las curvas de un perfil pueden representar: (1) propiedades de las rocas: resistividad, radioactividad, velocidad de propagacin del sonido, etc. (2) mediciones geomtricas: dimetro del hoyo, desviacin. (3) computaciones basadas en datos de perfiles: perfiles sinergticos. (4) combinaciones de cualquiera de estos factores. Pero los mtodos de perfilaje se clasifican comnmente de acuerdo a los principios fsicos o principios de medicin en que ellos se basan. Existen tres (3) clases.1. Perfiles Elctricos: perfiles de resistividad.

2. Perfiles Radioactivos: perfil de rayos gamma, perfil de densidad de formacin, perfiles de neutrones.3. Perfiles Acsticos: perfil snico compensado.4. Una Cuarta Clase: incluye todos los otros perfiles.7. Interpretacin visual (cualitativa) de los perfiles.Una vez analizada de forma muy general los diferentes tipos de perfiles, se puede decir que a un perfil es posible realizar dos (2) tipos de interpretacin: una interpretacin visual o cualitativa y otra interpretacin cuantitativa.La interpretacin Visual o Cualitativa: se basa ms que todo en la apariencia y forma de las curvas registradas y requiere un considerable conocimiento de las condiciones geolgicas existentes.Para comenzar con la interpretacin visual de los perfiles analicemos las principales clases de registros:Perfiles elctricos:La funcin de estas herramientas es averiguar el comportamiento de las formaciones frente a la electricidad. En ellas, la electricidad es enviada a la formacin por medio de electrodos o de bobinas y la respuesta, bien sea, como conductividad o como resistividad, es captada y registrada por la herramienta.Los diferentes perfiles elctricos estn diseados para investigar en las distintas zonas que se forman en una formacin que ha sido invadida por el filtrado del lodo. Unos investigan en la zona lavada, otras en la zona invadida y otros en la Zona Virgen o Verdadera de la Formacin.

Los perfiles elctricos ms utilizados hasta el momento y que vamos a estudiar detalladamente en captulos siguientes, son:A. Los Microdispositvos: Microperfil, ML. Microlateroperfil, MLL. Proximidad, PL. Microesfrico Enfocado, MSFLB. Los Mesodispositivos: Lateroperfil-8, LL-8 Esfrico Enfocado, SFL.C. Los Macrodispositivos: Lateroperfiles, LL-3, LL-7. Doble lateroperil DLL. Induccin elctrica, IEL. Doble Induccin, DIL.Dado que el objetivo de todas esas herramientas es medir la resistividad de la formacin, comencemos definiendo dicho trmino, como la resistencia de una unidad de volumen, que se mide en ohmios. En el perfilaje elctrico, el cubo es la unidad de volumen (1 metro-cbico). Por eso la resistividad se expresa en Ohmios por metro cuadrado por metro y a veces en Ohmios-metros. Por lo tanto una formacin de 10 Ohmios de resistividad tiene una resistencia de 10 Ohmios de corriente por cada metro cbico de formacin.Perfil de potencial espontneo, SP.Representa el registro continuo de las diferencias de potencial que se producen naturalmente entre un electrodo ubicado en la superficie y que est sometido a un potencial constante y otro electrodo sumergido en la columna de lodo conductivo, cuando este ltimo electrodo es elevado dentro del pozo, pasando frente a diferentes formaciones.

Para que este potencial o corriente elctrica de fuente natural pueda desarrollarse es necesario que el hoyo este lleno con un fluido conductor de la electricidad, preferiblemente ms resistivo que el agua de formacin o mejor dicho tener la presencia de un lodo dulce (Rmf > >Rw) en el pozo.Las variaciones de la curva de Potencial Espontneo son el resultado del flujo de corrientes en el lodo y a travs de las formaciones, corrientes que son de origen electroqumico y electrocintico. El potencial total obtenido es la suma de los potenciales antes mencionados (ver Figura 5).

Figura N 5. Potencial total obtenidoEl Perfil del SP se registra generalmente en el carril o pista izquierda (litologa) usualmente junto con curvas de resistividad (carril central y derecho), pero tambin puede registrarse con otros perfiles, como por ejemplo con el perfil snico.Frente a las lutitas las lecturas de la curva del SP son ms o menos constantes y tienden a seguir una lnea recta en el perfil, llamada lnea base de lutitas. En capas de suficiente espesor tiende a alcanzar una desviacin constante definiendo una lnea de arenas. La desviacin puede ser hacia la izquierda (negativa) o hacia la derecha (positiva) dependiendo de las salinidades relativas del agua de formacin y del filtrado de lodo (ver figura 6). Aunque la curva del Potencial Espontneo indica las zonas permeables como se dijo anteriormente, no hay relacin directa entre la magnitud de la deflexin del SP y la permeabilidad o porosidad de la capa.

Figura N 6. Perfil de potencial espontneo.

La posicin de la lnea de luttas en el Perfil no tiene un significado til para la interpretacin. El Ingeniero que corre el Perfil elige la escala de sensibilidad del SP y la posicin de la lnea de tal forma que las desviaciones permanezcan dentro de la pista del SP.El SP no se puede registrar en pozos llenos de lodos no-conductores porque tales lodos no forman una conexin elctrica entre el electrodo del SP y la formacin. Adems, si las resistividades del filtrado del lodo y el agua de formacin son del mismo valor, las desviaciones del SP sern pequeas y la curva ser achatada sin variaciones apreciables.Perfil de rayos gamma.Es una herramienta diseada para medir la radioactividad natural de las formaciones. El perfil es una medida de la emisin natural de rayos gamma los cuales tienen un gran poder de penetracin, incluso en materiales tan densos como el acero. Los rayos gamma son emitidos como el resultado de la desintegracin espontnea de los elementos radioactivos (Uranio, Torio, Radio, Potasio) contenidos en las formaciones, de los cuales, el potasio 40 es uno de los ms abundantes.De todas las formaciones encontradas en la perforacin de pozos, las lutitas parecen contener la mayor cantidad de sales radioactivas, por lo tanto, el perfil de rayos Gamma distingue las lutitas de las dems formaciones (ver Figura 7).

Figura N 7. Perfil de rayos gamma. Perfil de densidad de formacin.El objetivo principal de la herramienta es permitir determinar la porosidad de las formaciones, mediante una medida de la densidad electrnica de la formacin (b) en gramos por centmetros cbicos. Para una formacin limpia constituida por dos componentes: el fluido poral y los granos de rocas, que ocupan volmenes y (1- ) respectivamente, si los granos tienen densidad (g ma ) y el fluido tiene una densidad (f ), la densidad de la formacin esta dada por:b = . f + ( 1 - ). ma Desplazando trminos:

= (ma - b) / (ma - f)

Por lo tanto, si ma y f son conocidos, puede obtenerse directamente a partir de b utilizando la ecuacin anterior. La experiencia indica que en pozos perforados con lodos a base de agua salada, en arenas invadidas, la densidad total del fluido (f) es de aproximadamente 1.1 grs/cm3. En pozos perforados con lodos de salinidad de baja a moderada (lodos dulces) una densidad de fluido de f = 1.0 grs/cm3 ser necesario para dar porosidades exactas. En yacimientos lavados por gas o petrleo, debern asumirse valores menores de f, de acuerdo a la densidad de los hidrocarburos y a las saturaciones residuales.En lo que respecta al parmetro densidad de matriz o de los granos de los minerales que se encuentran con frecuencia en las formaciones geolgicas (ma ) , los valores ms usados son: Arena (2.65 grs/cc ). Arena calcrea (2.68 grs/cc), caliza (2.71 grs/cc), Caliza Dolomitizada (2.83 grs/cc), Dolomita (2.87 grs/cc).El perfil de Densidad de Formacin tambin puede usarse para la identificacin de minerales, para la deteccin de gas comparando la porosidad de este perfil con otra porosidad derivada de otro perfil ( D> > N: es ms de 6 unidades de porosidad), para evaluar formaciones arcillosas y formaciones con litologa compleja. (Ver Figura 8).

Figura N 8. Perfil de densidad de formacin compensado, FDC.Perfiles de neutrones.El objetivo de estas herramientas es permitir determinar la porosidad total de las formaciones. Ellas responden a la concentracin de hidrgeno presente en la formacin, as que, cuando la concentracin de hidrgeno es alta, los neutrones son retardados o capturados muy cerca de la fuente que los emiti, si por el contrario, la cantidad de hidrgeno es baja, los neutrones viajarn ms lejos antes de ser capturados. De tal manera que, a una mayor lectura de radioactividad corresponder una menor concentracin de hidrgeno y menor porosidad y viceversa.Las herramientas neutrnicas constan de una fuente de neutrones, un detector y circuitos electrnicos asociados que procesan la informacin. La fuente es una mezcla qumica de elementos radioactivos que, al combinarse, generan una corriente de neutrones. Los neutrones son partculas elctricamente neutras y que tienen aproximadamente la misma masa que los ncleos de hidrgeno. El detector, podr detectar Neutrones Termales, Neutrones Epitermales o Rayos Gamma de Captura, de acuerdo al modelo de la herramienta.En resumen las herramientas neutrnicas miden bsicamente la cantidad de hidrgeno que hay en una formacin. Este hidrgeno puede estar en forma de agua, petrleo o gas. En general, se mide la cantidad de fluido que hay en la formacin, puesto que los fluidos contienen porcentajes de hidrgeno mucho mayores que la roca matriz y esta informacin se usa para determinar la porosidad de la formacin.Las zonas gasferas pueden frecuentemente identificarse comparando el perfil Neutrnico con otro de Porosidad o con los valores de porosidad obtenidos de testigos o ncleos. Una combinacin del Perfil Neutrnico con uno o dos Perfiles de Porosidad, da valores an ms exactos de porosidad, de la identificacin litolgica, incluyendo la evaluacin del contenido de arcilla (ver Figura 9).Si se compara la Porosidad Neutrnica con la Porosidad del Perfil de Densidad, las siguientes comparaciones permiten interpretar los fluidos contenidos en una roca:Presencia de gas: D > > N en ms de 6 unidades de porosidad.Presencia de Petrleo: D < N D = N.Presencia de agua: D = N (formacin limpia). D < N (formacin sucia).

Figura N 9. Perfil de neutrones. Perfil snico.Como perfil no es ms que el registro continuo del tiempo que emplea una onda sonora compresional, para viajar a travs de un pie lineal de formacin (espaciamiento). El dispositivo de perfilaje snico registra las velocidades acsticas o velocidad del sonido. En este aparato un transmisor emite impulsos sonoros que se difunden por las formaciones y activan, sucesivamente, dos receptores electrnicos. As se mide, el tiempo en que la onda sonora recorre la distancia entre ambos receptores. Este intervalo se llama tiempo de trnsito y se expresa en millonsimas de segundo (microsegundos) por pie. Es evidente, pues, que el tiempo de trnsito es la recproca de la velocidad, la que se suele expresar en pies por segundo. 106

Micro - seg

Velocidad sonido ( pies / seg)

pie

El objetivo fundamental de este dispositivo es permitir determinar la porosidad de la formacin, ya que la velocidad de propagacin del sonido en una formacin, depende bsicamente de la porosidad de sta, de la litologa y de la naturaleza del fluido que llena el espacio poroso. Luego de numerosos experimentos en el laboratorio, se ha llegado a la conclusin de que en formaciones limpias y consolidadas con pequeos poros distribuidos uniformemente, existe una relacin lineal entre la porosidad y el tiempo de trnsito:t (perfil) = . tf + (1 - ) tma

Esta ecuacin establece bsicamente que el tiempo total registrado en el perfil es la suma del tiempo que la onda acstica tarda en recorrer la parte dura de la roca, llamada matriz, ms el tiempo empleado en atravesar los fluidos porales, tal como si la onda encontrara primero la roca slida y despus una capa puramente fluida. Aunque la seal acstica, en la realidad, no atraviesa a los diferentes materiales dispuestos de esta manera, el modelo no es malo. El movimiento de la onda acstica es un fenmeno global que tiende a promediar las contribuciones de cada uno de los materiales cuando estos estn mezclados homogneamente. Puede obtenerse la porosidad directamente, reagrupando la ecuacin anterior:s = t ( perfil) - tma tf - tmaDonde:t (perfil): es el tiempo de recorrido ledo directamente del perfil frente al estrato en estudio en Microsegundos-pies.tf (fluido): se usa normalmente el valor de 189 Microsegundos / pies para lodo dulce y 185 Microsegundos / pies para lodo salado.tma (matriz): vara mucho entre las diversas rocas, as que es necesario conocer la litologa para calcular la porosidad. A continuacin se muestra las gamas de valores de la velocidad del sonido y tiempo de trnsito para las rocas matrices comunes.MATRIZ

Vma (pies/seg)

tma (useg/pies)

Arenisca

18000 - 19500

55.5 - 51.3

Caliza

21000 - 23000

47.6 - 43.5

Dolomita

23000 - 26000

43.5 - 38.5

Perfil microcalibrador del dimetro del hoyo.Es una curva muy simple pero de suma utilidad en la interpretacin de los perfiles de pozos. Registra las variaciones del dimetro del hoyo ya que existen dispositivos con dos almohadillas (patines) montadas en lados opuestos. Una lleva los electrodos del Microperfil, la otra los del Microlateroperfil Perfil de Proximidad segn las condiciones del revoque. La distancia de las caras externas de las almohadillas se registran simultneamente. Tambin se puede adaptar un brazo articulado a cualquier instrumento medidor y registrar las variaciones angulares causadas por cambios del dimetro del hoyo.El perfil calibrador del hoyo muestra, especialmente, las variaciones del hoyo debido a derrumbres (formaciones blandas: lutitas, arenas no-consolidadas). Indica tambin el espesor de la costra o revoque, en horizontes porosos y permeables (arenas, calizas, etc.), y en formaciones duras (calizas masivas, arenas calcreas, etc.), la curva del dimetro del hoyo permanece coincidiendo con la lnea correspondiente al dimetro de la mecha o barrena. Los derrumbres son causados por la accin erosiva del lodo, durante la perforacin Por tanto el grado de accin derrumbante y, consecuentemente, la amplitud de la curva de calibrador suele ser proporcional a la dureza de las formaciones.El microperfil.Es un perfil de resistividad principalmente diseado para determinar formaciones permeables en aqullas reas donde predominan formaciones duras o bien consolidadas. Es una herramienta de pared por lo que su alcance o profundidad de investigacin es corta y est influenciada por la presencia del revoque. Registra dos curvas de Resistividad: la Microinversa (R1 "x1") y la Micronormal (R2). Con estas dos lecturas el Microperfil puede identificar las capas permeables (R1 "x1 "R2) aunque la permeabilidad sea muy baja, siempre que sea suficiente para permitir la formacin de revoque. Ejemplo: hasta la fraccin de milidarcys. Por esta razn puede determinar efectivamente los lmites (Tope y base) de los estratos porosos y permeables.La ausencia de Permeabilidad se manifiesta mediante la superposicin de las dos curvas de resistividad (R1"xl1) = R2") caso este que se presenta frente a las lutitas.8. Factor de resistividad de formacin (F).Como es bien sabido, toda roca de acumulacin conduce electricidad, en mayor o menor grado debido a que su volumen poroso est parcialmente lleno de fluidos conductores, como las aguas de formacin; o tambin debido, a la presencia de algunos minerales conductores de electricidad dentro de su composicin, tales como: pirita, magnetita, glauconita, galena, etc.Para deducir el concepto del Factor de Resistividad de la Formacin considere en primera instancia: un recipiente completamente lleno de agua salada de resistividad ( Rw) en ohmios-metro, de longitud ( L ) en metros y una seccin transversal ( A ) en metros2, la resistencia que opone este sistema al paso de una corriente elctrica (I), viene dada por:r = Rw . L/A (EC. 1)Si al recipiente se le aplica una diferencia de potencial (E), de acuerdo con la ley de Ohm, se tiene:E = r . I (EC. 2)Sustituyendo EC. 1 en EC. 2 resulta:E = (Rw . L/A) . I (EC. 3)Si el mismo recipiente utilizado anteriormente se llena con una arena (granos de cuarzo) limpia) y luego se satura con agua de resistividad (Rw) igual a la usada en el recipiente anterior, la resistencia, al paso de la corriente aumentar debido al Factor F, llamado Factor de Resistividad de la Formacin el cual tericamente es mayor que la unidad ( 1 ). La resistividad del sistema: granos de cuarzo ms el agua de formacin que satura a los granos, se representar por el trmino: Ro. La resistencia que opone este sistema al paso de una corriente elctrica (I'), viene dada por:r = Ro . L/A (EC. 4)

Como anteriormente se haba definido (r) como la resistencia que ofrece el agua de formacin a la corriente, ahora, esta misma (r) est igualada a la resistencia de un sistema de arena ms agua de formacin, por lo que para que esos trminos sean iguales a la (r) le hace falta el Factor de resistividad de los granos, por lo que:F . r = Ro . L/A (EC. 5)Si se aplica el mismo voltaje E a este circuito, y circula una corriente distinta (F) por la Ley de Ohm, se tiene:E = (F . r). I' (EC. 6)Sustituyendo las EC. 5 en EC. 6 resulta: E = (Ro . L/A) . I' (EC. 7)Por ser el mismo voltaje (E) igualamos las EC. 2 y EC. 6, resultando:r. I = (F . r). I' F = I/ I' (EC. 8)o bien, igualamos las ecuaciones EC. 3 y EC. 7 resultando:(Rw . L/A) . I = (Ro . L/A) . I'

Rw . I = Ro . I' ordenando variables;

I / I' = Ro/Rw

sustituyendo la relacin I / I' por su valor (EC. 8) , resulta:F = Ro/Rw (EC.9)Esta relacin de (F) es una de las ms importantes en perfilaje de pozos ya que permite conocido el factor de resistividad de la formacin (F) y la resistividad del agua (Rw), conocer la resistividad de la formacin saturada 100% de agua (Ro).

En general, se podra definir el Factor de Resistividad de la Formacin como la relacin entre la Resistividad de una Roca saturada 100% de un fluido y la Resistividad del Fluido que la satura. La resistividad del fluido saturante es decir, de la solucin, no influye en F y por lo tanto F es independiente de ella. De all se tiene, que una misma roca saturada con soluciones de diferentes resistividades (Agua salada, Agua dulce, Petrleo, Tolueno, Kerosene, etc ) debe mostrar el mismo valor de F.9. Relacin entre porosidad y factor de formacin. La ecuacin de Humble. La ecuacin general de Archie.

Existen relaciones experimentales entre el factor de resistividad de la formacin y la porosidad que son ampliamente empleadas en la Industria Petrolera, entre las cuales las ms conocidas, son la de Archie y la de Humble. La relacin de Archie se expresa como:F = a/m (EC. 10)donde:a: es una constante que depende del tipo de roca. Humble trabaja con a = 0.62 en arenisca no consolidadas, mientras Archie, por lo general, recomienda un valor de a = 0.81 para arenas consolidadas y valores entre 2.0 y 2.5 para carbonates u otras rocas de litologa compleja. El valor de a puede variar relativamente con la edad de la formacin.m : es el factor de cementacin y vara con la porosidad, distribucin de los granos y su tamao, la intercomunicacin de los poros y la litologa. Este factor es muy importante obtenerlo con la mayor precisin posible, debido a su relacin directa con la Saturacin de Agua. En areniscas normales, se toma m = 2 con buenos resultados; para calizas o formaciones carbonatadas o con baja porosidad, la Shell propone la siguiente relacin:m = 1.87 + 0.019/ (EC. 11)y para formaciones fracturadas m vara entre 1.3 y 1.4, en formaciones compactas hasta 2,5. A continuacin se presentan valores de m para diferentes tipos de roca: Rocas no - cementadas m = 1.3 (calizas oolticas) Rocas escasamente cementadas m (1.4 - 1.5) Rocas ligeramente cementadas m (1.6-1.7) ( >20%) Rocas moderadamente cementadas m (1.8-1.9) (consolidadas, 15% ) Rocas altamente cementadas m (2.0 - 2.2) (calizas, dolomitas)En Venezuela se ha establecido como regla prctica que para formaciones de arenas, el factor de resistividad de la formacin, F se podr calcular as:F = 0.81/2 (EC. 12)y para formaciones duras, compactadas como: areniscas calcreas y carbonates ( calizas, dolomitas ), F, vendr dado por :F = 1/2 (EC. 13)Por ltimo, la relacin de Humble, viene dada por:F = 0.62/2.15 (EC. 14)Siendo satisfactoria para rocas de porosidad intergranular de tipo arenisca.10. Distribucin de los fluidos (agua-petrleo-gas) en las rocas porosas.En el espacio poroso de una roca de acumulacin pueden existir dos tipos de fluidos, a saber, hidrocarburos y agua de formacin. La distribucin de fluidos en las rocas es una propiedad que est muy relacionada con las presiones capilares, que a su vez, son funciones de : ( 1 ) la tensin Superficial de los lquidos, ( 2 ) la diferencia de presin que existe a travs de una superficie curva de un lquido, ( 3 ) la diferencia de densidad entre los fluidos, ( 4 ) la humectabilidad ( Mojabilidad ) de la roca por el fluido y ( 5 ) el tamao de los poros. Esta distribucin de fluidos en una roca puede representarse por el trmino Saturacin que no es ms que el porcentaje de poros ocupado por un fluido.La Saturacin inicial de Agua en cualquier punto de un yacimiento es el resultado de un balance entre la presin capilar y la presin de las fuerzas de gravedad. La presin capilar se define frecuentemente en trminos de la fuerza de gravedad en ese punto. Sin embargo, puede ser ms fcil entenderla, si se define la presin capilar como una propiedad de la roca, y se usa el trmino presin de gravedad para describir la fuerza que tiende a expeler el agua de la roca.Las Saturaciones iniciales de Agua en el yacimiento pueden determinarse por pruebas de capilaridad hechas a los ncleos extrados del yacimiento. Las pruebas de presin capilar relacionan la saturacin con la presin capilar. Pero, antes de usar la informacin obtenida en el laboratorio para estimar las saturaciones del campo, la informacin debe ajustarse a la tensin interfacial de campo y al ngulo de contacto del fluido. Por lo tanto, la muestra del ncleo empleada en las pruebas de laboratorio debe ser representativa de las paredes del yacimiento de donde se desean determinar las saturaciones.En el Perfilaje de Pozos la Saturacin de Agua se determina con la ayuda de los Perfiles de Resistividad de Investigacin Profunda ( los Lateroperfiles o los perfiles de Induccin ) y por tratarse de formaciones limpias (no - arcillosas ) con porosidad intergranular homognea todas las determinaciones estn basadas en la frmula de Gustavo Archie o variaciones de ella :Sw = Volumen de agua Volumen Total

(Sw)n = Ro n = F . Rw n = a . Rw n Rt Rt m . Rt (EC. 15)Se sabe que cuando el petrleo y el gas, que no conducen electricidad, estn presentes en una roca porosa junto con una determinada cantidad de agua de formacin, la resistencia de la roca (Rt) es mayor que Ro (roca saturada 100% de agua) ya que existe menos volumen de agua por donde la corriente pueda fluir. As se tiene que, el volumen de agua disponible para el flujo de la corriente corresponde a la Saturacin de Agua en el espacio poroso y se representa por Sw. El parmetro (n) llamado exponente de saturacin vara levemente segn la roca-yacimiento que se trate. Se ha dicho que el factor fundamental en el control de su magnitud es la Humectabilidad de la roca, en las rocas mojadas completamente por petrleo (n) puede alcanzar valores mayores de 2 (3.4 o an mayores, pudiendo pasar en algunos casos de 10); pero este tipo de rocas es muy raro. En general, la mayora de las rocas son mojadas por agua, o sea, aunque la mayor parte del fluido poral sea petrleo, las paredes de los poros estn cubiertas por una pelcula de agua con gotas de petrleo suspendidas en el medio; pero puede ocurrir, a veces, una condicin de humectabilidad dalmtica, cuando el petrleo toma contacto ocasionalmente con la matriz de la roca. En rocas mojadas por agua, (n) toma un valor de 2, siendo esta la condicin ms comn de las formaciones venezolanas.Por ltimo, el uso de la ecuacin de Archie est limitado exclusivamente a formaciones de las llamadas limpias, es decir, desprovistas de material arcilloso o con un contenido de arcilla menor del cinco (5) por ciento (Vsh < 5%).

11. ndice de resistividad (I).

Se define como la relacin por cociente entre: la resistividad verdadera de la roca o resistividad de la roca parcialmente saturada (Rt), y su resistividad cuando est saturada 100% con agua de formacin (Ro).I = Rt/Ro

Segn esto, y utilizando la ecuacin de Saturacin de Archie (EC. 15) se tiene que:(Sw)n = Ro = Ro = I-1

Rt Rt . Ro Sw = I -1/n

En s, el ndice de Resistividad (I) representa una manera rpida de evaluar posibilidades de una formacin como productora de hidrocarburos. Es decir, valores calculados de (I) mayores de uno (1) van a representar presencia de hidrocarburo dentro de la roca, en porcentajes tanto mayores cuanto mayor sea el valor que presente (I). t =

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