PERFILES CONVENCIONALES DE RESISTIVIDAD

Son registros inducidos. La resistividad es la capacidad que tienen las rocas de oponerse al paso de corriente eléctrica inducida y es el inverso de la conductividad.

La resistividad depende de la sal disuelta en los fluidos presentes en los poros de las rocas. Proporciona evidencias del contenido de fluidos en las rocas. Si los poros de una formación contienen agua salada presentará alta conductividad y por lo tanto la resistividad será baja, pero si están llenos de petróleo o gas presentará baja conductividad y por lo tanto la resistividad será alta. Las rocas compactas poco porosas como las calizas masivas poseen resistividades altas.

Existen dos tipos principales de perfiles de resistividad: el Perfil Lateral (Laterolog) y el Perfil de Inducción (Induction Log).

El perfil lateral se utiliza en lodos conductivos (lodo salado).

El perfil de inducción se utiliza en lodos resistivos (lodo fresco o base aceite).

DENTRO DE LOS PERFILES DE RESISTIVIDAD DE INDUCCIÓN TENEMOS:

a) SFL = Spherical Induction Log. Para profundidades someras (0.5 – 1.5’). Este registro de resistividad mide la resistividad de la zona lavada (Rxo).

b) MIL = LIM = Medium Induction Log. Para distancias medias (1.5 – 3.0’)

c) DIL = ILD = Deep Induction Log. Para profundidades de más de 3.0’. Este registro de resistividad mide la resistividad de la formación (Rt).

DENTRO DE LOS REGISTROS DE RESISTIVIDAD LATERALES TENEMOS:

a) MSFL = Microspheric Laterolog. Para las proximidades (1.0 y 6.0’’). Lee la resistividad de la zona lavada (Rxo).

b) MLL = LLM = Micro Laterolog. Para las proximidades (1.0 y 6.0’’)

c) SLL = LLS = Someric Laterolog. Para profundidades someras (0.5 y 1.5’)

d) DLL = LLD = Deep Laterolog. Para profundidades de más de 3.0’.

Miden resistividad de la formación (Rt).Se lee de izquierda a derecha, en escala logarítmica. La unidad de medida para los perfiles de resistividad es el ohm-m, con un rango de valores que va desde 0.2 hasta 2000 omh-m. Los registros de resistividad se utilizan para estimar contactos agua–petróleo, para calcular la resistividad del agua de formación (Rw) y la resistividad verdadera de la formación (Rt).

MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO

La resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la profundidad y grueso de la roca en estudios geofísicos, así como para encontrar los puntos óptimos para localizar la red de tierras de una subestación, sistema electrónico, planta generadora o transmisora de radiofrecuencia. Asimismo puede ser empleada para indicar el grado de corrosión de tuberías subterráneas.

En general, los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosión.

En este punto es necesario aclarar que la medición de la resistividad del terreno, no es requisito para hacer una malla de puesta a tierra. Aunque para diseñar un sistema de tierras de gran tamaño, es aconsejable encontrar el área de más baja resistividad para lograr la instalación más económica.

El perfil de la resistividad del suelo determinará el valor de la resistencia a tierra y la profundidad de nuestro sistema de puesta a tierra.

Para medir la resistividad del suelo se requiere de un terrómetro (llamado en otros países: telurómetro) o Megger de tierras de cuatro terminales.

Los aparatos de mayor uso, de acuerdo a su principio de operación, pueden ser de 2 tipos: del tipo de compensación de equilibrio en cero y el de lectura directa.

Los terrómetros deben inyectar una corriente de frecuencia que no sea de 60 Hz para evitar se midan voltajes y corrientes que no se deban al aparato sino a ruidos eléctricos. Por ejemplo, si estamos cerca de una subestación o de una línea en servicio, y vamos a realizar mediciones de resistividad y resistencia de tierra, con un aparato de 60 Hz, dichos sistemas van a inducir corrientes por el suelo debido a los campos electromagnéticos de 60 Hz y darán una lectura errónea.

De igual manera sucede cuando los electrodos de prueba están mal conectados o tienen falsos contactos, darán señales falsas de corriente y voltaje. Si hay corrientes distintas a las que envió el aparato, éste leerá otras señales de voltaje y corriente que no son las adecuadas.

También estos aparatos de repente tienen oscilaciones en sus lecturas y no es posible leerlas.

Un aparato inteligente, lleva conductores blindados, coaxiales, tiene sistemas de filtraje, de análisis y mide lo que halla, pero esa información la analiza, la filtra y luego la deduce. Por ejemplo, para hacer una medición manda una señal de 100 Hz y mide; luego manda otra señal de 150 Hz y vuelve a medir y puede seguir enviando otras altas frecuencias hasta que los valores van siendo similares, forma una estadística y obtiene un promedio.

Los terrómetros son analógicos o digitales y deben contener 4 carretes de cable calibre 14 AWG normalmente. Para enrollamiento rápido se recomienda construir un sistema devanador que permita reducir el tiempo de la medición. También traen 4 electrodos de material con la dureza suficiente para ser hincados en la tierra con marro. Son de una longitud aproximada de 60 cm y un

diámetro de 16 mm. Además de lo anterior se hace necesario contar con una cinta no metálica de 50 m aproximadamente.

Los terrómetros tienen cuatro terminales 2 de corriente (C1, C2) y 2 de potencial (P1, P2) y están numerados en el aparato C1 P1 P2 C2. Los terrómetros deben estar certificados y probados en el campo con una resistencia antes de realizar las mediciones.

Como la medición obtenida por un terrómetro es puntual, se deben hacer mediciones en un sentido, en otro a 90 grados del primero, y, en el sentido de las diagonales. En la medición de resistividad de un terreno, es común encontrar valores muy dispares, causados por la geología del terreno, por lo que es una práctica común de una tabla con lecturas, el eliminar los valores que estén 50% arriba o abajo del promedio aritmético de todos los valores capturados.

Megger de Cuatro Terminales. Cortesía AVO International.

7.2.1 MÉTODO DE WENNER

En 1915, el Dr. Frank Wenner del U.S. Bureau of Standards desarrolló la teoría de este método de prueba, y la ecuación que lleva su nombre.

Con objeto de medir la resistividad del suelo se hace necesario insertar los 4 electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una misma profundidad de penetración, las mediciones de resistividad dependerán de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno, y por el contrario no dependen en forma apreciable del tamaño y del material de los electrodos, aunque sí dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra.

El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos C1 y C2 mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos P1 y P2. Estos electrodos están enterrados en línea recta y a igual separación entre ellos. La razón V/I es conocida como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno es una función de esta resistencia y de la geometría del electrodo.

En la figura se observa esquemáticamente la disposición de los electrodos, en donde la corriente se inyecta a través de los electrodos exteriores y el potencial se mide a través de los electrodos interiores. La resistividad aparente está dada por la siguiente expresión:

Si la distancia enterrada (B) es pequeña comparada con la distancia de separación entre electrodos (A). O sea A > 20B, la siguiente fórmula simplificada se puede aplicar:

ρ=2.π . A .R

La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la resistividad promedio de un hemisferio de terreno de un radio igual a la separación de los electrodos.

Como ejemplo, si la distancia entre electrodos A es de 3 metros, B es 0.15 m y la lectura del instrumento es de 0.43 ohms, la resistividad promedio del terreno a una profundidad de 3 metros, es de 8.141 ohm-m según la fórmula completa y de 8.105 ohms-m según la fórmula simplificada.

Se recomienda que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras para que no sean afectadas por estructuras metálicas subterráneas. Y, que con ellas se obtenga el promedio.

7.2.2. MÉTODO DE SCHLUMBERGER

El método de Schlumberger es una modificación del método de Wenner, ya que también emplea 4 electrodos, pero en este caso la separación entre los electrodos centrales o de potencial (a) se mantiene constante, y las mediciones se realizan variando la distancia de los electrodos exteriores a partir de los electrodos interiores, a distancia múltiplos (na) de la separación base de los electrodos internos (a).

La configuración, así como la expresión de la resistividad correspondiente a este método de medición se muestra en la figura.

ρ=2.π .R . (n+1 ) . na

El método de Schlumberger es de gran utilidad cuando se requieren conocer las resistividades de capas más profundas, sin necesidad de realizar muchas mediciones como con el método Wenner. Se utiliza también cuando los aparatos de medición son poco inteligentes. Solamente se recomienda hacer mediciones a 90 grados para que no resulten afectadas las lecturas por estructuras subterráneas.

PERFILES MICRO-RESISTIVOS

Los dispositivos micro-resistivos permiten medir Rxo (resistividad de la zona lavada) y delimitar las capas permeables mediante la detección del revoque del lodo.

.I. Microperfil (ML)

II. Microlateroperfi (MLL)

III. Proximidad (PL)

IV. Microesférico enfocado (MSFL)

Cuando la invasión es de moderada a profunda, el conocimiento de Rxo permite una determinación más exacta de la resistividad verdadera y por lo tanto la saturación. Para formaciones limpias, puede calcularse F (factor de formación) a partir de Rxo y Rmf, si Sxo es conocida o estimada.

F= RxoRmf

= a∅m

El factor de forma por definición, es la resistividad de la roca 100% invadida de fluido (filtrado) dividida por la resistividad del fluido. La resistividad del filtrado (Rmf) se puede tomar directamente del encabezamiento del registro o a partir de carta de conversión de la resistividad del lodo (Rm) a Rmf. Por lo general Rmf pes aproximadamente igual a 0,75 Rm. Por lo tanto es factible determinar un valor de Factor de Formación a partir de datos del registro y convertirlo a valores de porosidad. Con el objeto de medir Rxo es deseable que la profundidad de investigación del aparato sea pequeña, teniendo en cuenta que la zona lavada puede alcanzar a veces solamente pocas pulgadas más allá de la pared del pozo. Las lecturas de micro resistividad son afectadas en mayor o menor grado por el revoque, dependiendo esto de su resistividad, Rmc y su espesor, hmc. Los aparatos de micro resistividad tienen calibradores de dos brazos que indican el diámetro y condición del pozo.

EQUIPO

Actualmente existe un aparato combinado con dos almohadillas (patines) montadas en lados opuestos. Una lleva los electrodos del Micro perfil y la otra los del microlateroperfil o Perfil de Proximidad según las condiciones del revoque. Las mediciones en las dos almohadillas se registran simultáneamente. El aparato micro esférico enfocado es también de tipo combinado que puede acoplarse tanto al equipo de densidad de la formación o al doble Lateroperfil.

MICROPERFIL (ml)

Microlog - Schlumberger Minilog - Lane-Wells

Estas herramientas han sido diseñadas para la investigación de un radio muy corto sin que se vean afectadas por las propiedades resistivas de los fluidos que llenan el pozo. Estos tipos de herramientas consisten de electrodos espaciados en forma muy corta con 2’’ de espaciamiento y la lateral con un espaciamiento de 1,5’’. Los electrodos están montados sobre almohadillas aisladas las cuales son mantenidas contra la pared del pozo.

La herramienta mide la resistividad de la porción de formación correspondiente a la zona lavada (Rxo) de la región invadida. Así el Factor de Formación se puede determinar cuándo se conoce la saturación y la resistividad del fluido saturante.

MICROLATEROPERFIL (mll)

Es posible determinar Rxo directamente y con precisión para altos valores de la relación Rxo/Rmc siempre que el espesor del revoque no exceda de 3/8’’

.

Distribución comparativa de líneas de corriente en el microlateroperfil y microperfil. Cuanto mayor es el valor de Rxo/Rmc, más grande es la tendencia de la corriente Io del microperfil para escapar a través del revoque y alcanzar el lodo en el pozo, y para altos valores de Rxo/Rmc, las lecturas del microperfil responden muy poco a las variaciones de Rxo.

MEDICIÓN

Según las pruebas de laboratorio, la formación no contaminada casi no ejerce influencia sobre la lectura del microlateroperfil siempre que la invasión exceda de 3’’ a 4’’. Sin embargo, está afectada por las condiciones de invasión y por el desplazamiento de hidrocarburos por el filtrado del lodo.

PERFIL DE PROXIMIDAD (pl)

Busca medir directamente Rxo. El aparato de Proximidad es similar en principio al microlateroperfil. Los electrodos están montados sobre una almohadilla más ancha la cual es aplicada sobre la pared del pozo; el sistema es enfocado automáticamente por electrodos monitores. El volumen investigado es mucho mayor que para el MLL, razón por la cuales menos sensible a las pequeñas inhomogenidades cercanas al pozo tales como fósiles, concreciones, piedrecillas, conchas y similares.

MEDICIÓN

El diseño de la almohadilla y electrodos es tal que revoques isotrópicos de hasta ¾ µ’’ tienen poco efecto sobre las mediciones. Si la invasión es somera, el valor de Rt influye en la lectura del dispositivo. La resistividad medida se expresa así:

Rpl=J (di )∗Rxo+(i−J (di ) )∗Rt

Donde J (di) es el factor seudogeometrico de la zona invadida. Depende del diámetro del pozo y de la razón Rxo/Rt. Al ser J (di) > 40’’, tiene un valor cercano a la unidad y consecuentemente Rpl será casi igual a cero. Si J (di) < 40’’, Rpl está entre Rxo y Rt, generalmente mucho más cercano a Rxo. Solamente cuando la invasión es muy somera (Rxo = Rt el valor de Rpl depende muy poco de J) Rpl es prácticamente igual a Rt.