Tema 3 y 4. Parcial 2 - Registro de Pozos.

Introduccin al Perfilaje de Pozos.[ ] REGISTRO DE POZOS

Br. Albany Acosta Pgina 1

Los dispositivos de perfilaje que se ajan al pozo son diseados para medir las

propiedades elctricas, acsticas y radioactivas de la formacin y presentan las respuestas

en forma continua, como un registro a lo largo de todo el pozo. Una gran cantidad de

dispositivos basados en estos principios de medicin han sido diseados y utilizados en la

industria petrolera desde el ao 1927, muchos de ellos estn fuera de uso, otros han sido

mejorados con las nuevas tecnologas. El objetivo de ese material es presentar cada uno de

los dispositivos y analizar las aplicaciones y limitaciones de los perfiles dados por ello.

Un conjunto de registros corridos en un pozo tendr una significacin diferente para

cada una de las personas:

El Geofsico:

- Son los topes dnde usted inicialmente lo predijo de las lneas ssmicas?

- Son las zonas potenciales porosas tal como usted asumi de los datos ssmicos?

El gelogo:

- A qu profundidades estn los topes de las formaciones?

- Es el ambiente conveniente para la acumulacin de hidrocarburos?

- Existe la evidencia de hidrocarburo en este pozo?

- Qu tipo de hidrocarburo est presente en este pozo?

- Los hidrocarburos se presentan en cantidades comerciales?

- Cun bueno es el pozo?

- Podra esta formacin ser comercial en otros lugares cercanos a este pozo?

El ingeniero de perforacin:

- Cul es el volumen del pozo para la cementacin del casing?

- Existen deformaciones del pozo?

- Dnde puedo localizar un buen lugar para asentar un packer para una prueba en el

pozo?

El ingeniero de reservorios:

- El pozo es econmicamente rentable?

- Cunto tiempo se espera de produccin?

- Cul es el volumen de hidrocarburos?

El ingeniero de Produccin:

- Dnde debe completarse el pozo y en qu zona(s)?

- Qu tasa de produccin puede esperarse?

- Est la zona potencial hidrulicamente aislada?

- El pozo requiere estimulacin?, Qu tipo de estimulacin sera mejor?

Perfilaje de Pozos: Perfiles Elctricos.] REGISTRO DE POZOS


La resistividad de la formacin es un parmetro clave para determinar la saturacin de

hidrocarburos. La electricidad puede pasar a travs de una formacin debido al agua

conductiva que contenga dicha formacin.

Los registros elctricos convencionales envan corrientes a la formacin usando dos

electrodos y midiendo los potenciales elctricos en otros dos electrodos.

Registros elctricos

El Registro Elctrico es el proceso que consiste en adquirir y registrar informacin

geolgica proveniente de la profundidad de la tierra. Mientras se perfora un pozo de agua

o petrleo, se introducen unas sondas dentro del pozo para obtener datos que luego sern

utilizados para producir una especie de grfico conocido como registro

Con un perfil elctrico se determinan las indicaciones de reas permeables y

porosidad de la formacin, posiciones del lmite del estrato, correlacin de estratos entre

perforaciones, entre otras.

Principio de funcionamiento de los perfiles elctricos

Es una tcnica geofsica que mide la resistividad de cada uno de los estratos, es decir,

la resistencia que realiza un material al paso de la corriente elctrica a lo largo de toda la

formacin. Los registros elctricos son de mucha utilidad porque permiten identificar el tipo

de material en funcin de su resistividad caracterstica. Para poder diferenciar entre petrleo

y agua, el interpretador de las lecturas debe tener en cuenta que el agua tiene una muy

baja resistividad, mientras que en petrleo es altamente resistivo.

Las propiedades fsicas de las rocas y minerales medidas en un logging elctrico, es

una superficie de trabajo, son la conductividad elctrica y el potencial espontneo. En la

exploracin petrolera muchos registros son utilizados simultneamente. Debido a que el

objetivo primario del logging e evaluar el potencial productivo de la arenisca reservorio, las

herramientas que realizan los registros pueden cambiar sus caractersticas debido al fluido

de perforacin que penetra en la formacin como lodo filtrado.

Generalmente en este tipo de registros se introducen corrientes en la formacin, por

medio de electrodos de corriente y se miden los voltajes entre los electrodos de medicin.

Estos voltajes proporcionan la resistividad de cada dispositivo.

Se deben utilizar lodos conductivos a base de agua o lodos de emulsin de petrleo.



Potencial Espontaneo (SP):

Es un registro no inducido. Ofrecido por la Sclumberger desde 1931.

La corriente espontnea se genera debido a que las formaciones contienen agua las

cuales portan componentes salinos, y es el movimiento de los iones de estas sales los que

generan una corriente elctrica. La tcnica que se utiliza calculando stas corrientes se

denomina Registro de Potencial Espontneo (SP). En la tcnica del SP, las corrientes se

originan a partir de las corrientes naturales que se forman a partir del movimientos de los

iones presentes en las sales de las aguas que se encuentran en los espacios vacos de las

rocas porosas, y que es detectada en la sonda especializada que se coloca dentro del pozo.

Es un registro de la diferencia de potencial entre el potencial elctrico de un electrodo

mvil en el pozo y el potencial elctrico de electrodo fijo en la superficie en funcin de la

profundidad.

El SP se mide introduciendo un electrodo en el sondeo sin entubar, mientras que el otro

electrodo se sumerge en un pozuelo excavado en la superficie y lleno de lodo de perforacin.

Se toman a hoyo desnudo este no funciona en lodo base

El Potencial Espontneo que se desarrolla no se puede registrar en pozos con lodos

no conductores, porque estos lodos no proveen continuidad elctrica entre el electrodo del

SP y la formacin. Por otro lado su la resistividad del filtrado de lodo y la del agua de

formacin son ms o menos iguales, las deflexiones de la curva de SP sern pequeas y

presentar una forma achatada sin variaciones apreciables.

Mide el potencial elctrico en la formacin causado por la diferencia de salinidad entre el

lodo de perforacin y el agua de formacin.



El potencial espontaneo se utiliza para:

Detectar capas permeables y porosas

Correlacin litolgica.

Determinar valores de resistividad del agua de formacin.

Dar valores cualitativos del contenido de arcillosidad

Factores que afectan la curva de potencial espontneo:

Espesor y Resistividad de la capa permeable

Profundidad de la invasin

Resistividad de las capas adyacentes

Resistividad del lodo y dimetro del hoyo

Presencia de arcillas en la capa permeable.

Anomalas de la curva SP:

Cambio lnea base de lutitas

Invasin desigual debido al filtrado A mayor invasin, mayor cambio de la curva SP

Magnetismo

Teora del potencial espontneo

Potencial de electrocintico o electrofiltracin:

Si una solucin es forzada por presin diferencial a fluir a travs de una membrana, un

potencial elctrico aparecer a travs de la membrana. Una situacin similar ocurre cuando

los flujos de filtrado de lodo fluyen a travs de la costra de lodo debido al diferencial de

presin entre la columna de lodo y la formacin. Este potencial Electrocintico (Ekmc)

generalmente es muy pequeo.

En una formacin de muy baja permeabilidad, donde la costra de lodo slo se construye

parcialmente, este potencial electrocintico puede ser tan alto como 20mV. Esta situacin es,

sin embargo, muy rara y en general el potencial puede ser despreciable.

Potencial electroqumico:

Este potencial es creado por el contacto de dos soluciones de salinidad diferente, o por

un contacto directo o a travs de una membrana semi-permeable como las lutitas.

o Potencial de membrana:

Una membrana catinica ideal, debido a su composicin fsico-qumico, es permeable

solo a los iones positivos (cationes). Las lutitas son membranas ideales debido a que ellas

son ni demasiado arenosas ni demasiado limosas. En un pozo, una seccin arcillosa separa



normalmente agua salada (generalmente el agua connata de la zona virgen) de un lquido

menos salada (generalmente el lodo). Existe migracin de los iones positivos (Na+) del agua

salada (formacin) al agua menos salada (lodo).

o Potencial de contacto de lquidos:

El potencial de contacto de lquidos, tiene lugar al lmite entre la zona lavada y la zona

virgen. No existe ninguna lutita que separe a las dos soluciones. Aniones as como cationes

pueden transferirse de una solucin a otra, debido a la salinidad ms alta del agua de

formacin, tanto los cationes (Na+) como los aniones (Cl-) migrarn hacia el filtrado de lodo.

El resultado es un aumento de cargas positivas dejado atrs en el agua de la

formacin. Estas cargas positivas restringen la migracin del Cl- hacia la zona lavada.

Potencial Espontneo Esttico (Static Spontaneous Potential)

Se trabaja slo en arenas limpias. Es el mximo valor del SP en una arena limpia,

siendo una arena sucia una arenisca con intercalaciones de arcilla.

Obtencin del SSP en un registro:

Se obtiene de Arenas limpias, invadidas de agua salada, espesores grandes, poca

invasin y baja resistividad.

= log (

) , .

Caractersticas y casos especiales de Potencial Espontneo (SP)

Arenas delgadas Intercalaciones delgadas de lutitas en arenas



Arenas con Agua salada y Arenas con Arenas arcillosas Hidrocarburos

Caliza porosa y Caliza Caliza compacta entre Compacta entre Lutitas dos capas de caliza porosa

Caliza compacta entre dos lutitas

Perfilaje de Pozos: Perfiles Resistivos.] REGISTRO DE POZOS


Registros Resistivos

La resistividad se presenta en lodos que sean conductivos. Este registro se obtiene

solamente en hoyos abiertos llenos de un lodo relativamente conductor.

Con los registros resistivos se mide la Resistividad de la Formacin, aplicando

conceptos bsicos de electricidad. La corriente puede atravesar nicamente a travs del

agua en la formacin, por lo tanto la resistividad va a depender de:

1) Resistividad del Agua de la Formacin 2) Cantidad de Agua y presencia de Hidrocarburos en la Formacin 3) Estructura del Poro.

Normalmente la resistividad vara desde 0.5 hasta 500Ohms-m

Altas lecturas de Resistividad reflejan alto contenido de Hidrocarburos en la formacin, ya

que estos son fluidos no conductores. Al contrario, bajas lecturas de Resistividad indicarn

alta presencia de agua en la formacin, llamadas ARENAS HUMEDAS, ya que el agua es un

fluido conductor. La resistividad es la clave para la determinacin de hidrocarburos.

HAY DOS TIPOS DE REGISTROS DE RESISTIVIDAD:

1) Registro de Induccin:

Las medidas de induccin fueron originalmente desarrolladas para medir la resistividad de

la formacin en pozos con lodos en base de petrleo y para pozos llenos de aire. Las

herramientas de electrodos no pueden trabajar en este tipo de ambiente de lodos no

conductivos. Anteriormente se intent utilizar unos sistemas de rascadores para que los

electrodos trabajen, pero los esfuerzos no fueron satisfactorios.

La experiencia demostr muy pronto que el registro de induccin tena tambin muchas

ventajas cuando se lo utiliza en pozos perforados con lodos en base de agua. Diseado para

una investigacin profunda, los registros de induccin pueden enfocarse para minimizar las

influencias del pozo, de las formaciones adyacentes y de la zona invadida.

Limitaciones:

No para lodos con alta salinidad a menos que el hoyo sea pequeo

No en formaciones con alta resistividad

Capas con alto buzamiento afectan el registro

Pobre comportamiento en capas gruesas

Necesita correccin por efecto del hoyo, por capas vecinas y por efecto de invasin.

Lodo conductor: base agua Lodo Resistivo: base aceite.



Aplicaciones:

Mide Rt (Resistividad Verdadera)

Lodos frescos o base aceites

Ideal para mediciones de bajas resistividades y cuando Rxo > Rt

2) Registro Laterolog:

Este perfilaje tiene un circuito bsico de emisin y medicin de electrodos, a travs de los

cuales una cada de potencial en la medicin dar la resistividad de la roca. Es apropiado

para cuando se est usando fluidos de perforacin conductores, como lodos base agua.

Sondas:

Tipos de Sondas:

- Sonda Normal Corta: Si el espaciamiento entre el electrodo de corriente A y el de medida M es de AM=0.40m (16pulg). Mide la resistividad de la zona lavada (Rxo), es decir la zona que fue invadida por el filtrado de lodo.

- Sonda Normal Larga: Si el espaciamiento entre AM=1.60m (64pulg). Mide la resistividad en la zona virgen (Rt).

- Sonda Lateral: Tambin se conoce como curva inversa. Es utilizada para medir la resistividad verdadera de la formacin cuando no es posible obtener un valor preciso de la curva normal larga.



Microregistro Convencional de Resistividad:

El objetivo principal de estos registros es la determinacin de las zonas permeables y sus espesores, as como tambin la resistividad Rxo de la zona barrida por el filtrado de lodo. Es un dispositivo que est fuera de uso hace ms de 20 aos.

A, M1 y M2 son pequeos electrodos de botn que se colocan en la cara de una almohadilla de goma llena de fluido. El espaciamiento entre ellos es de 1 pulgada y las curvas que se registran son una micro lateral (o micro inversa), que usa los tres electrodos, con M2 sirviendo como el electrodo N del sistema lateral del Perfil Elctrico Convencional, y una micro normal, que utiliza los electrodos A y M2. Las dos curvas que se registran, se denominan tambin R1x1 y R2.

- Microlateral o microinversa: R1x1. Registra la resistividad del material que est entre 1 y 2 pulgadas, dwesde la pared del pozo hacia la formacin.

- Micronormal: R2. Registra la resistividad del material que est de la pared hasta ms all de 2 pulgadas. Por lo tanto, a curva micronormal tiene una penetracin ms profunda y es menos afectada por los materiales que estn cerca del dispositivo, especficamente el revoque.

Si Onda MN > MI la Formacin es porosa y permeable, si su separacin es nula

estamos en presencia de una lutita.

Perfilaje de Pozos: Perfil Calibrador de Hoyo Caliper. ] REGISTRO DE POZOS


Registro Caliper

Permite observar el dimetro real o el comportamiento del hoyo.

El Caliper es una herramienta que mide el dimetro del pozo, el cual puede ser de

mucha utilidad a la hora de diferenciar litologas resistentes de las poco resistentes. Su

principal funcin es determinar el estado del hoyo (derrumbado o no derrumbado). Mientras

mayor sea el dimetro del hoyo (CALI) en comparacin con el dimetro de la mecha (BS),

menor es la competencia de la roca perforada (hoyo derrumbado). Si el dimetro del hoyo es

similar al dimetro de la mecha, indica que la roca es competente (hoyo no derrumbado). Si

el dimetro del hoyo es menor que el dimetro de la mecha, puede indicar que se tratan de

lutitas expansivas o que se form un revoque muy grueso.

Respuesta de las rocas:

Dh= Diametro del Hoyo (Caliper)

Dm = Dimetro de la mecha (Bit Size BS)

Espesor del Revoque: =

2

Limitaciones:

- Solo se corre en hoyos desnudos.

- Es necesario que la sonda tenga centralizador.

- Se recomienda usar la herramienta con 4 brazos.

- Debe calibrarse la herramienta antes de correr el registro.

Importancia:

- Control de calidad del hoyo

- Se aprecian las variaciones litolgicas

- Permite clculo del volumen del hoyo exacto

- Localizacin de tramos ptimos para caoneo

Herramienta.

Perfilaje de Pozos: Perfiles Radioactivos. ] REGISTRO DE POZOS


Perfiles Radioactivos.

Los perfiles radioactivos se pueden correr en el pozo cuando esta entubado o revestido.

Radioactividad:

La radioactividad se define como la desintegracin de tomos acompaada por la emisin

de radiacin.

Los tomos ms simples tienen ncleos estables. Entre los tomos con ncleos ms

pesados y complejos, se encuentran algunos que son slo parcialmente estables y que

espontneamente se transmutan o trasforman a otros istopos ms estables cambiando de

masa; se dice que los ncleos de estos tomos son radiactivos.

Existen tres tipos bsicos de radiacin que un tomo emite al desintegrarse y se conocen

comnmente como:

- Rayos alfa: Son los de ms alta energa aunque de relativa poca penetracin. Consisten

esencialmente, de tomos de helio pero sin sus electrones; por lo tanto, tienen carga

elctrica positiva. Debido a esta carga elctrica y su masa relativamente grande, son

fcilmente detenidos; bastara unas cuantas hojas de papel para lograrlo.

- Rayos beta: Son electrones libres emitidos por el ncleo del tomo y son de mucha menor

energa que los rayos alfa; no obstante, no son detenidos tan fcilmente como los rayos alfa,

pues en este caso sera necesario algunos milmetros de acero o un cierto espesor de agua

para detenerlos.

- Rayos gamma: Son ondas electromagnticas, similares a las de radio, de la luz y de los

rayos X, aunque no de proceso continuo sino en brotes, y pueden ser detectables como

tales; no obstante, en contacto con la materia, en cada brote reaccionan como si se tratara

de partculas. Tambin se llaman fotones. Este tipo de radiacin es el de mayor penetracin

y se necesitan varios centmetros de plomo o varios decmetros de concreto para detenerlos.

Resumiendo:

Radiacin alfa (): Fcil detencin, alta energa y poca penetracin.

Radiacin beta (): Menor energa que los rayos alfa, no es fcil detenerlo.

Radiacin Gamma: De mayor penetracin que las anteriores. Se necesitan varios cm

de plomo para detenerlo.



- Registro Gamma Ray (GR):

Fue utilizado por primera vez en 1939 como tcnica para determinar la litologa de

los pozos entubados que nunca antes haban sido registrados.

El registro de GR es una medicin de la radioactividad natural de las formaciones. En

las formaciones sedimentarias el registro normalmente refleja el contenido de arcilla de las

formaciones porque los elementos radioactivos tienden a concentrarse en las arcillas y

lutitas. Las formaciones limpias generalmente tienen un nivel muy bajo de radioactividad, a

menos que contaminantes radioactivos como cenizas volcnicas o residuos de granito estn

presentes, o que las aguas de formacin contengan sales radioactivas disueltas.

El perfil Gamma Ray puede correrse en hoyos abiertos o entubados, ya sean vacos

o llenos de fluido de cualquier tipo. La curva de rayos gamma se presenta en la primera pista

del perfil con el incremento de la radioactividad hacia la derecha, asemejando la curva del

SP, cuya deflexin hacia la derecha seala la presencia de lutitas.

Este perfil mide las radiaciones naturales emitidas espontneamente por algunos

elementos radioactivos como el Uranio, el Potasio y el Torio. Las lutitas son las que

contienen mayor concentracin de sales radioactivas y por lo general, son mucho ms

radioactivas que las arenas, calizas y dolomitas, sin embargo pueden existir algunas

excepciones.

Usos de GR

- Definicin y correlacin de estratos.

- Indicador del contenido de lutitas

- Evaluar litologas.

- Correlacin de pozos entubados.

- Posicionamiento de los caones perforadores.

- Deteccin de trazadores radioactivos

Equipo que determina la radioactividad:

Cmara de ionizacin.

Contador Geiger-Muller

Contador de Centelleo.



Cmara de Ionizacin

Contador Geiger-Muller

Contador de Centelleo.

La curva de rayos gamma tiene prcticamente el mismo uso interpretativo que la curva

del potencial espontneo. En el aspecto cualitativo se le puede usar para correlacin

litolgica y estratigrfica. En la interpretacin cuantitativa su uso principal es en la estimacin

del contenido de arcilla en la formacin.

Perfilaje de Pozos: Perfiles de Porosidad. ] REGISTRO DE POZOS


Registro de Densidad:

A Hoyo desnudo. Se toma en hoyos llenos de lodo o en hoyos vacos. Mide densidad

y posteriormente con eso puede hallarse la porosidad de la formacin.

Este perfil es usado principalmente para determinar la porosidad de la formacin, sin

embargo, conjuntamente con otros perfiles se emplea tambin para evaluar formaciones de

litologa compleja, evaluacin de formaciones arcillosas, identificacin de minerales y para

deteccin de gas en los yacimientos.

Se basa en la medicin de la densidad de la formacin, por medio de la atenuacin de

rayos gamma entre una fuente y un receptor. Posee una fuente de rayos gamma, los cuales

colisionan con los tomos presentes en la roca. La herramienta tambin posee un receptor

que mide los rayos gamma dispersos liberados en las colisiones. La herramienta se llama

FDC. Sirve para estimar la densidad del sistema roca fluido (RHOB) que posteriormente

servir para calcular la porosidad por densidad (DPHI). Si el registro de densidad es bajo

indica alta porosidad y si es alto indica baja porosidad.

Registro de Densidad Compensada (FDC):

Su alcance es de 6 (15cm) pues la densidad de una sustancia es constante en

cualquier punto, por lo tanto, no se requiere gran alcance para lograr su objetivo.

Factores que afectan el perfil FDC:

- Revoque

- Dimetro del hoyo (Para dimetros mayores de 23cm se realizar una correccin)

- Tipo de fluidos

- Arcillosidad.

Perfil Neutrnico o neutrn:

Con propsito de determinar formaciones porosas y determinar la porosidad total. La

curva responde principalmente al contenido de hidrgeno. Si la formacin es limpia y sus

poros tienen agua o petrleo, las lecturas reflejarn la porosidad total. En arcillas no hay

agua o hidrocarburo.

Se basa en la medicin de concentraciones de hidrgenos, lo que indica la presencia

de agua o petrleo de la roca. Posee una fuente de neutrones, los cuales colisionan con los

hidrgenos presentes en los poros de la roca. La herramienta tambin posee un receptor que

mide los neutrones dispersos liberados en las colisiones. La herramienta se llama CNL. Sirve

Perfilaje de Pozos: Perfiles de Porosidad. ] REGISTRO DE POZOS


para estimar la porosidad neutrnica de las rocas (NPHI). Si el registro neutrnico es alto

indica alta ndice de neutrones, y si es bajo indica bajo ndice de neutrones.

Factores que afectan el perfil neutrn.

- Dimetro del hoyo.

- Espesor del revoque.

- Resistividad del filtrado de lodo.

Registro Snico:

Utiliza el mismo principio del mtodo ssmico: Mide la velocidad del sonido en las

ondas penetradas por el pozo. Posee un emisor de ondas y un receptor. Se mide el tiempo

de trnsito de dichas ondas. La herramienta se llama BHC. El objetivo principal del perfil

snico es la determinacin de la porosidad de las rocas penetradas por el pozo (SPHI) a

partir del tiempo de trnsito de las ondas (t). Mientras mayor es el tiempo de trnsito, menor

es la velocidad, y por lo tanto, mayores la porosidad de la roca.

Perfilaje de Pozos: Clculos Matemticos. ] REGISTRO DE POZOS


Clculo de espesor de arena neta, resistividad, volumen de arcilla y arena neta

petrolfera.

Arena Neta (AN): Es el espesor total de la arena. Se determina con registros SP, GR.

AN= Tope Base

Profundidad de la Arena de Inters (PAI): Se toma el valor medio de la arena, con el

objetivo de reflejar condiciones similares en el resto de la misma.

= +

2

Gradiente Geotrmco (GG): Representa la variacin de la temperatura en el

subsuelo. A mayor profundidad mayor gradiente geotrmico.

=

Tmax: Temperatura mxima leda del cabezal del registro (F)

Tmin: Temperatura mnima leda del cabezal del registro (F)

Pmax: Profundidad mxima leda del cabezal del registro (ft)

Al multiplicar el GG por la profundidad nos arrojar la temperatura a esa profundidad

Temperatura de la Arena de Inters (TAI):

= [( )]

Resistividad del filtrado de lodo a la Temperatura de la arena (Rmfta)

Es el lquido del lodo de perforacin que es absorbido por la formacin, durante la

perforacin a hoyo abierto.

= ( + 6.77

+ 6.77)

Rmfts: Resistividad del filtrado del lodo a temperatura de superficie (ohm-m)

Tai: Temperatura de la arena de inters (F)

Arcillosidad (VSH)

= 1

Tema 3 y 4. Parcial 2 - Registro de Pozos.

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