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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA División en Ciencias de la Tierra REGISTROS GEOFÍSICOS EN POZO ENTUBADO T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: I N G E N I E R O G E O F Í S I C O P R E S E N T A: MANZANO DOMÍNGUEZ DAVID GERARDO DIRECTOR: ING. HÉCTOR RICARDO CASTREJÓN PINEDA MÉXICO, D.F. JUNIO 2009. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����1� � � � ÍNDICE � � � Pág. � Resumen 3 � I. Introducción 5 II. Generalidades de los Registros Geofísicos 9 II.1 Introducción 9 II.2 Exploración petrolera 13 II.3 Registro geofísicos, su importancia en la industria petrolera 15 II.4 Registro en tiempo real, durante la perforación 18 II.5 Registros wireline en pozo abierto, open-hole 20 II.6 Registros wireline en pozo ademado, cased-hole 23 III. Registros en pozo entubado 27 III.1 Antecedentes 27 III.2 Importancia y su aplicación en la industria del petróleo 29 III.3 Terminación de pozos y consideraciones operacionales 33 III.4 Operaciones de campo y adquisición de datos 40 III.5 Procesamiento de Registros Geofísicos 44 III.6 Ambiente en pozo entubado 48 IV. Estado del pozo: Integridad de la tubería 53 IV.1 Introducción 53 IV.2 Principales daños en la tubería 54 IV.2.1 Acumulación de arena y sólidos 54 IV.2.2 Acumulación de sedimentos minerales 56 IV.2.3 Corrosión 59 IV.3 Tipos de inspección del casing 61 IV.3.1 Calipers Mecánicos 62 IV.3.2 Herramientas electromagnéticas de inspección de la tubería de revestimiento 65 IV.3.2.1 Herramienta de evaluación de protección y corrosión 65 IV.3.2.2 Dispositivo de almohadilla (PAD TYPE): Configuración, registro y operación 70 IV.3.2.3 Operación y registro de la herramienta de dispositivo de cambio de fase electromagnético 74 IV.3.3 Herramienta de video en pozo 78 V. Estado del pozo: Calidad del cemento 83 V.1 Introducción 83 V.2 Control de la cementación por medio del CBL 86 V.2.1 Principio de medición del CBL 87 V.2.2 Evaluación cuantitativa 89 V.2.3 Anomalías del registro CBL 90 V.3 Evaluación de la cementación por medio del CET 94 V.3.1 Principio de medición y diseño de la herramienta CET 94 Registr � �� � VI VI B ros�Geofísico V.3.2 V.3.3 V.3.4 I. Evalua VI.1 Introd VI.2 Regis VI.2. VI.2. VI.2. VI.3 Regis VI.3. VI.3. VI.3.3 Cali VI.3.4 Res II. Conclu ibliografía s�en�pozo�en Análisis de Interpretaci Registro CE ación de la f ducción stro de Rayo .1 Aplicacion .2 Medidas d .3 Aplicación stro de Neutr 1 Principio F 2 Equipo ibración spuesta de la usiones tubado� la señal ión ET formación a s Gamma na nes de las m de Espectrom n�de�las�med rón Físico a herramienta �����2� � � a través de l atural mediciones de metría de Ra diciones�del�E a la tubería e Rayos Gam ayos Gamas N Espectro�de� mma Naturales Rayos�Gammma 96 98 99 103 103 104 105 109 112 118 119 119 121 121 123 125 Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����3� � � � RESUMEN Los registros geofísicos de pozo son una herramienta fundamental para la exploración y producción del yacimiento, hoy en día no se entiende ninguna operación en campo dentro del ámbito petrolero sin la utilización de éstos. Son tres los principales tipos de registros geofísicos utilizados en la industria petrolera; registros en tiempo real, registros en pozo abierto y registros en pozo entubado. El uso de cada uno de ellos está en función de los parámetros petrofísicos que se necesiten conocer para el objetivo planteado. La unión que existe de los datos petrofísicos y exploratorios garantiza el éxito de producción de un yacimiento petrolero. Dentro de la industria petrolera el trabajo individual no tiene cabida; todas las actividades realizadas tienen que estar ligadas entre sí para poder concretar la meta final, tan importante es la fase de exploración como la fase de producción, es por ello que hay que entender a la industria petrolera como una actividad multidisciplinaria. Los registros en pozo entubado por su parte nos brindan información detallada acerca de las zonas que producen, además de la detección primaria de anomalías como zonas ladronas, zonas fracturadas, cemento canalizado y la evaluación de la formación. El presente trabajo tiene como objetivo mostrar la información más importante acerca de los registros geofísicos en pozo entubado que se emplean en la actualidad dentro de la industria petrolera, así mismo se resalta la importancia que tienen éste tipo de registros dentro de las operaciones y sus principales aplicaciones, resaltaremos de igual manera el principio físico bajo el cual operan las herramientas, la interpretación del registro y los distintos ambientes de adquisición. Para ello este trabajo de tesis se ha dividido en seis capítulos, a través de los cuales se mencionan todas estas características. Los Capítulos I y II nos brindan un panorama muy general acerca de la importancia de los registros geofísicos en la industria petrolera. En el Capítulo III se menciona con mayor detalle la importancia de los registros en pozo entubado, sus alcances y limitaciones. Por otro lado en los Capítulos IV y V se mencionan los distintos tipos de registros en pozo entubado, así como las herramientas empleadas para evaluar el estado del pozo, tanto de la integridad de la tubería como de la calidad de la cementación. En el capítulo VI se hace mención acerca de los registros en pozo entubado encargados de la evaluación de la formación, se comenta su principio físico, las principales herramientas, sus principales aplicaciones y limitantes. Por último en el capítulo VII se muestran las conclusiones del trabajo y las expectativas que se tienen hacia los registros geofísicos de pozo entubado, así como una recopilación de las principales ventajas y desventajas que tienen hoy en día. Registr � �� � Ca Los se la poro la pre entuba tubería progra detrás interva efecto así co adquis Imagín la text rocas difícil acero permit Los m compa adicio luego innova porosi formac Los re vista d formac Ya sea entuba cased descub cuando vigila óptimo Si se p antes adquis ros�Geofísico apítulo ervicios avan osidad, la re esión de la ados. Así m a y los tra amas de proc del revest alos que deb s del tiempo omo las dist sición de reg nenos intent tura de una r mediante la cuando la y del cemen ten ahora efe modernos ser añías de exp nales o no re de asentar la adores servi idad, la litol ción, la calid egistros en p de sus costo ciones y la i a quese trate ados refuerz hole prove bierto es de o se buscan rutinariamen o de los cam presenta la p de entubar sición de re s�en�pozo�en o I. In nzados de ev esistividad, la formación, mismo los se abajos de ce cesamiento imiento una ben ser entu o sobre las z tintas herram gistros en poz ar leer un pe roca utilizan a utilización formación s nto. Importan ectuar una ev rvicios de ev ploración y econocidas i a tubería de cios operado logía, el con dad del ceme pozo entubad os, para que ntegridad de e de campos an la eficaci een registros emasiado ri zonas prod nte la satura mpos de petró posibilidad d el pozo. S egistros a ag tubado� ntroduc valuación de a litología, e , y recuper ervicios de ementación hacen de la a alternativa ubados antes zonas produc mientas utili zo entubado eriódico en u ndo guantes n de herrami se encuentra ntes desarrol valuación rig valuación de producción inicialmente revestimien os a cable e ntenido de ento y los da do son los m las compañ el pozo. s maduros o ia en la tom s de respald iesgosa. Las ductivas pasa ación, el agot óleo y gas. de escoger, m Sin embargo gujero descu �����4� � � ción formacione el contenido ar muestras cased hole . Los inno evaluación a viable pa s de correr r ctivas. Este t izadas por a o. una habitació aisladores. L ientas de ad a del otro la llos de prog gurosa de la e formacione (E&P, por , y a identifi nto, así como en pozo entu lutita, las s años en la tu métodos más ñías de E&P de descubrim ma de decisio do cuando l s herramien adas por alto tamiento y la muchos oper o, hay muc ubierto es d s permiten d de lutita, las s de fluido permiten ev ovadores di de formacio ara evaluar registros a a trabajo exam algunas com ón oscura, o La medición dquisición d ado de la tu ramas de co formación d es e integrid sus siglas e icar los hidro o evaluar la ubado facilit aturaciones ubería causad s sólidos y e analicen o mientos nuev ones. Por eje la adquisició ntas también o en pozos m a presión de radores pref chos casos demasiado g determinar co s saturacione de formac valuar la int seños de h ones y evalu zonas pasa agujero desc mina los dist mpañías petr sentir con n n de las prop de registros ubería de rev omputación y detrás del rev dad del pozo en inglés) a ocarburos pa integridad d tan la determ de fluidos, do por corros eficaces desd vigilen rutin vos, los serv emplo, las he ón de regist n brindan d más antiguo formación p fieren evalua en los que grande, o do on precisión es de fluidos ción en poz tegridad de herramientas uación de po adas por al cubierto, y l tintos métod roleras para nuestras man piedades de l es igualmen vestimiento y herramient vestimiento. o ayudan a l a buscar zon asados por a del pozo. Est minación de la presión sión. de el punto nariamente l vicios de poz erramientas tros a aguje datos valios os o cuando para el mane ar formacion el riesgo onde no tie n s y zos la y ozo to, los dos la nos las nte de tas . las nas lto tos la de de las zos de ero sos se ejo nes de ene Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����5� � � � sentido (desde el punto de vista económico) realizar operaciones de adquisición de registros una vez que han cesado las operaciones de perforación y el equipo de perforación ha sido liberado. Por ejemplo, en una campaña de perforación de pozos múltiples, algunos operadores prefieren entubar todos los pozos y evaluarlos después. También hay pozos y campos existentes en los que las recompensas potenciales que se presentan detrás del revestimiento son demasiado valiosas para pasarlas por alto. En campos maduros, habitualmente conocidos como campos “marginales,” los operadores re-evalúan zonas donde se adquirieron registros hace décadas, utilizando solamente dispositivos de rayos gamma, potencial espontáneo y resistividad. En otras situaciones, los pozos pueden penetrar formaciones donde no se adquirió registro alguno. Las nuevas mediciones facilitan la evaluación de formaciones, sin perjuicio de cuán antiguo sea el pozo. Habitualmente, el costo de la adquisición de datos en estos pozos entubados es mucho menor que el de la perforación de un pozo nuevo que se realiza con el exclusivo propósito de recolectar datos. El riesgo de las operaciones de adquisición de registros de pozo entubado es considerablemente menor que el de las operaciones de perforación. Cuando se perforan pozos nuevos, los operadores ocasionalmente encuentran formaciones en las que las condiciones de adquisición de registros a agujero descubierto son difíciles. En lugar de arriesgarse a perder una herramienta por atascamiento en estas formaciones, los operadores pueden optar por una evaluación de formaciones en pozo entubado completa, o adquirir registros de pozo entubado para complementar los registros adquiridos durante la perforación. En áreas donde la adquisición de registros a agujero descubierto es difícil, los operadores ahorran tiempo y dinero, y optimizan sus programas de evaluación de formaciones mediante la planeación anticipada de las operaciones de adquisición de registros en pozo entubado. La adquisición de registros en pozo entubado también ayuda a los operadores a evaluar los efectos de la producción, tales como el movimiento de los contactos de fluidos, los cambios de saturación y presión, y los perfiles de agotamiento e inyección. Una serie integrada de herramientas nuevas y no tan nuevas posibilita estos tipos de evaluaciones y los hace eficaces desde el punto de vista de sus costos. Varios elementos clave contribuyen a la efectiva evaluación de formaciones detrás del revestimiento. Una comprensión exhaustiva de la condición de la tubería de revestimiento y del cemento constituye un requisito previo para una evaluación exitosa. Un registro de evaluación de la cementación (la combinación de datos de la herramienta de generación de Imágenes Ultrasónica y la herramienta de Adherencia del Cemento es lo ideal), revela cualquier anomalía de la cementación que podría afectar los resultados obtenidos por las herramientas de evaluación de formaciones a través de la tubería de revestimiento. Desde luego, que el diámetro del pozo y la configuración de su terminación, inciden en la selección de la herramienta de adquisición de registros. Los intérpretes de registros experimentados incorporan los detalles de las terminaciones geometría del pozo, tubulares, ángulo de inclinación y cualquier restricción de fondo de pozo y los datos de registros de pozos en las estimaciones de producción y las recomendaciones para efectuar las operaciones de disparos y otros procedimientos, tales como tratamientos de estimulación. Estas recomendaciones provienen de una descripción detallada de la formación-porosidad, Registr � �� � litolog gamm Los d compl pricipi geofís registr evalua Cabe s de los de este del cem dentro Hoy e divers resistiv para m revesti dentro tubería elemen yacim resolu Adem pies. L Actual petróle difícilm detrás mirand seguir ros�Geofísico gía y satura ma, neutrón, r datos de mo lementan el io físico ba icos en poz ros dentro d ar la calidad señalar que e servicios de e trabajo es d mento y cali o del pozo. en día se disp os requisitos vidad de la mediciones d imiento de a o de la línea a un espe ntos de la fo miento. La he ución vertica más la herram La sonda trab lmente no eo que no in mente se po del casing do hacia las rán siendo lo s�en�pozo�en ación de flu resistividad, ovilidad de análisis pet ajo el cúal zo entubado. de la industr del cement el estudio de e cased hole dar a conoce idad de la tu pone de num s de los clien formación de resistivida acero. Por su a de medicio ctro de ray formación y erramienta o al de 1.5 pi mienta tiene u baja óptimamexiste ningu nvolucre de odría echar m . Aún qued tecnologías os mejores in tubado� uido obtenid sónico y de fluidos obt trofísico. En operan las . Se hace en ria petrolera o, la integrid e los registro no son cons er la serie de uberia de rev merosos serv ntes, por eje en pozo ent ad de lectura u parte el reg ones de rayo yo gama qu en última in opera bajo u ies. La son un diámetro mente bajo te una operaci entro de sus mano de otr a mucho po s en tiempo ndicadores de �����6� � � da de los da espectrosco tenidos de n éste trabaj herramient nfásis en la a y cómo so dad de la tu os de produc siderados en e registros qu vestimiento, vicios noved mplo para ev tubado (CHF a profunda, q gistro geoqu os gamma, e ue es proce nstancia oto una velocida da trabaja e exterior de 5 emperaturas ión de índo operaciones ro tipo de te or desarrolla real, sin em e la producc atos de regi opía. los probado ajo se menci tas utilizada a importanci on empleado ubería y la ev cción una pa este trabajo, ue miden pro no así, del c dosos de cas valuar la sat FR) aplica t que penetran uímico (ECS esta herramie sado para s rga el tipo d ad de registr en todos lo 5.0 pulgadas s de 350 F ° ole explorato s registros e ecnología pa arse dentro mbargo los re ción y el esta istros de de ores de poz ionarán los as para adq ia que tienen os por las co valuación de arte muy imp , debido a qu opiedades de comportamie ed hole para turación, la h tecnologías n más allá d S) es la ultim enta captura sucesivamen de litología ro de 1,800 os fluidos d s sobre una l y 20,000 ps oria y de p en pozo entu ara cuantific de esta áre egistros en p ado del pozo ensidad, ray zos entubad métodos y quirir registr n este tipo ompañias pa e formacione portante dent ue el propósi e la formacio ento del flui a satisfacer l herramienta de vanguard de la tubería ma herramien a a partir de nte determin presente en ft/hr con u e perforació longitud de 6 si. producción ubado, ya q car lo que h a de wirelin pozo entuba . yos dos el ros de ara es. tro ito on, ido los de dia de nta la nar el una ón. 6.6 de que hay ne, ado Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����7� � � � Capítulo II. Generalidades de los registros geofísicos I.1 INTRODUCCIÓN Cuando nace la industria petrolera, fue muy sencillo localizar yacimientos, porque se explotaban los más superficiales, cuya existencia era ya conocida. Al pasar el tiempo la industria toma una gran importancia en la economía del país, originando que se realice una búsqueda intensiva de nuevos yacimientos, convirtiéndose entonces, esta actividad en una verdadera ciencia, con aportes de geofísica, geología y petrofísica. Actualmente, el hallazgo y la producción de yacimientos petrolíferos son tareas científicamente organizadas, que se planifican con mucho cuidado y detalle. Todo inicia con las actividades relacionadas con etapas de exploración y posteriormente, con etapas de localización, evaluación y desarrollo de los yacimientos petroleros. Estas etapas dependen fuertemente de que se tenga un buen conocimiento acerca de la magnitud y de la variabilidad espacial de elementos estructurales, recipientes de almacenamiento de hidrocarburos, así como de la velocidad de las ondas acústicas P y S, las permeabilidades relativas y propiedades mecánicas y petrofísicas de la roca. Tanto la factibilidad técnica como la económica de desarrollar un prospecto de yacimiento petrolero, dependen de que las rocas que intervienen exhiban una combinación adecuada de estas propiedades, para así constituir una estructura geológica confinante y almacenadora de hidrocarburos, que sea factible de desarrollarse técnicamente y a la vez que tenga el potencial de redituar un beneficio económico. La exploración para localizar hidrocarburos se inicia con un entendimiento de la geología regional, lo cual se complementa con la interpretación sísmica detallada de la zona para proporcionar el modelo conceptual de un yacimiento potencial; es decir, de una estructura geológica en la cual pudieran existir hidrocarburos. Después se perforan pozos exploratorios y las preguntas que surgen inmediatamente son las siguientes: • ¿Hay hidrocarburos presentes? • ¿Los hidrocarburos presentes son aceite, gas o ambos? • ¿Cuál es el volumen de los hidrocarburos? • ¿En qué porcentaje podrán ser producidos? • ¿Cuáles son los riesgos técnicos y financieros asociados con el desarrollo del campo? • ¿Cuáles son las posibilidades reales de lograr el éxito comercial? Un elemento básico para poder dar respuestas fundamentadas a estas preguntas, consiste en cuantificar las propiedades relevantes tanto de las rocas, como de los fluidos que éstas contienen; además de integrar e interpretar los datos resultantes en términos de la viabilidad técnica y financiera del proyecto de desarrollo. Registr � �� � A esta discipl Petrof determ relació un yac Adem profun contac especi Con b determ escena barrile en ing interés Estos acuerd sobree Como estadís existe debajo económ Cuand escena propia consid consid probab Una v organi produc deben Tenien consis pozo requer ros�Geofísico a labor se le lina que se física. Esta d minar cuantit ón existente cimiento. más de los par ndidad a la cto entre ace ial, la parte d base y en p minar la exi ario y consid es como unid glés. Por otr s (Gas Initia modelos so do con una estimados de resultado d sticamente, un 50% de o de esos v mico para de do la parte d ario de desa as reglas so deran proba deraciones, bles, y reser vez que se ti izar un plan cir hidrocarb ser construi ndo el plan d stirá de propu hasta la tra ridos. s�en�pozo�en e designa en e encarga de disciplina co tativamente entre los flu rámetros pet que se enc ite-gas. De i de la formaci parte a esta istencia de h derando que dad de medi o lado, cuan ally In Place, on generado función de e la zona de e e este anális a fin de gen probabilida valores, sub eterminar un del STOIIP y arrollo se le obre cómo l adas y acc las reserv rvas posibles iene autoriza n de desarro buro, los poz idos. de desarrollo uestas de po ayectoria qu tubado� n forma abre e ello se le onjuga conoc parámetros uidos y su m trofísicos, se cuentra el c igual manera ión que cont a informaci hidrocarburo hay aceite in ida (Stock T ndo hablamo , GIIP), éste s con pará distribución estudio. sis se obtiene nerar nuevam des de que e secuentemen na futura pro y el GIIP, p e conoce co las reservas cesibles a vas pueden s. ación de la z ollo para el zos que se r o aprobado ozo, en dond ue éste va a �����8� � � eviada como e conoce ac cimientos ge de las rocas movimiento a e calculan alg ontacto entr a, es obtenid tiene a la roc ón se desar os en el sit nicial en la r Tank Oil Init os de gas in e se cuantific ámetros petr n entre valor e un modelo mente valore el verdadero nte a esos oducción de l puede ser rea omo reserva se clasific través del llegar a s zona a prod campo en requieran y l se inicia con de se tocan p a tomar y o Evaluación ctualmente eofísicos, pe y los fluido a través del m gunos parám re hidrocarb do el espesor ca porosa. rrollan mod tio de estud región se cu tially In Plac nicial en vez ca en millone rofísicos y g res no desea o estático qu es de STOII o valor se en resultados s la zona. almente prod a. Cada com an en funci pozo. Tom er reservas ducir, el sigu donde se es la estrategia n una campa untos que v la recopilac n de la Form en forma g etroleros y ge s. Asimismo medio poroso metros geoló buro y agua r total de la f delos probab dio, plantean antifica éste ce, STOIIP) z de aceite es de pies cú geológicos ados, espera ue tendrá que IP y GIIP, p ncuentre por se les realiz ducida en un mpañía petro ión delgra mando en s desarrolla uiente paso e specificará, de desarrol aña de perfo van desde el ción de dato mación, y a genérica com eológicos pa o, determina o de la roca gicos, como a, así como formación y bilísticos pa ndo un prim e en tanques por sus sigl en la zona úbicos. que varían ados y valor e ser analiza para los cual r encima o p za un estud n determina olera tiene s do en que cuenta est adas, reserv es optimizar con el fin lo bajo el cu oración, la cu costo total d os específic la mo ara a la de o la el en ara mer de las de de res ado les por dio ado sus se tas vas r y de ual ual del cos Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����9� � � � Es por ello que actualmente la explotación de un yacimiento petrolero conlleva una serie de actividades muy bien organizadas por las compañías petroleras, que han adoptado una serie de pasos que comienzan con los trabajos de exploración geofísica y geológica que concluyen con la parte de producción del hidrocarburo. Actualmente, la mayoría de las compañías petroleras realizan un plan de desarrollo del yacimiento basado en tres fases. La primera de estas fases es conocida como Downstream, que incluye actividades de refinación, ventas y distribución del hidrocarburo, la segunda fase llamada Midstream, involucra la transportación y procesos de almacenamiento del hidrocarburo, y por último, la fase llamada Upstream que involucra actividades de exploración y producción del hidrocarburo. El propósito de este plan de desarrollo es que cada fase sea complemento de la fase consecuente a ésta y ayude a desarrollar de manera óptima la explotación de todo el yacimiento. En la figura 1 se muestran las actividades que se desarrollan dentro de la fase upstream. � Figura 1. Esquema de las operaciones dentro de la fase upstream La extracción del hidrocarburo forma parte también de la fase upstream y se realiza de acuerdo con las características propias de cada yacimiento. Por ejemplo, para que un pozo produzca, se baja una especie de cañón y se perfora la tubería de revestimiento a la altura de las formaciones donde se encuentra el yacimiento. En caso de que el hidrocarburo sea crudo o petróleo, éste fluye por esos orificios hacia el pozo y se extrae mediante una tubería de menor diámetro, conocida como "tubing" o "tubería de producción". Por su parte, si el yacimiento tiene energía propia, generada por la presión subterránea y por los elementos que acompañan al petróleo (por ejemplo gas y agua), éste saldrá por sí Registr � �� � solo. E que co presió "mach pozo q La m sedime produc se env refiner Por su tratam los cen En el requer los cen Es im nunca mejor métod pozos vapor éste. Por ot existe geológ En M metros geológ Se co progra seis m parte consis tamañ 26 pul Es imp de un saca a ros�Geofísico En este caso onsta de un n, se emple hín", el cual, que succiona mayoría de entos, agua cción, separa vía a los tanq rías o hacia l u parte el g miento para a ntros de con caso de yac ridos para tra ntros de con mportante señ se logra sa de los caso dos de "reco sin presión a través del tro lado, den de saber si gica propon México la pro s, dependien gica o forma ntempla qu amada y las meses. La per superior es stencia y evi o en cada se lgadas, en el portante resa "lodo de per la superficie s�en�pozo�en o se instala e n conjunto d ean otros mé , mediante u a el petróleo las veces y gas natura ación y alma ques de alma los puertos d gas natural aprovecharlo sumo a travé cimientos qu atarlo (proce sumo. ñalar que a p acar todo el os se extrae obro mejorad natural o e l mismo poz ntro de la fa i realmente ne que se pod ofundidad d ndo de la reg ación selecci e el tiempo condiciones rforación se ancho y e ita derrumbe ección. Así, fondo pued altar que dur rforación", e e el material tubado� en la cabeza de válvulas p étodos de ex un permanen hacia la sup el petróleo al, por lo que acenamiento acenamiento de exportació asociado qu o en el mism és de gasodu ue contienen eso de secad pesar de los a petróleo qu e únicament do" para log n declinació zo productor ase upstream hay petróle dría localizar de un pozo gión y de la onada con p o de perfora s geológicas realiza por e en las parte es, para lo c por ejemplo de tener apen rante la perf el cual da con l triturado. E �����10� � � a del pozo u para regular xtracción. E nte balanceo perficie. extraído g e deben cons o. Una vez se o y a los ole ón. ue acompañ mo campo y/ uctos. n únicament o, mantenim avances alca ue se encuen te el 50 o 6 grar la may ón, tales com r o por interm m la perforac eo en el siti r un depósito puede estar a profundida posibilidades ación de un del subsuel etapas, de ta s inferiores cual se van o, un pozo q nas 8.5 pulga foración es fu nsistencia a Ese lodo se in n equipo lla r el paso de l más comú o, acciona un generalmente struirse prev eparado de e oductos que ña al petróle /o despachar te gas natura miento de una anzados en l ntra (in situ) 60 por cien yor extracció mo la inyecc medio de po ción de pozo io donde la o de hidroca r normalmen ad a la cual s de contener n pozo depe lo. En prome al manera qu cada vez utilizando b que en super adas de diám fundamental las paredes nyecta por e amado "árbo el crudo. Si ún ha sido e na bomba en e viene ac viamente las esos element e lo transport eo, se envía rlo como "g al, se instala a presión alt as técnicas d ) en un yaci to. Por tal ón posible d ción de gas, ozos inyector os es la únic investigació arburos. nte entre lo se encuentr r petróleo. enderá de la edio se estim ue el tamaño más angost brocas y tub rficie tiene u metro. la circulació del pozo, en ntre la tuber ol de navidad no existe e el "balancín" n el fondo d ompañado facilidades tos, el petról tarán hacia l a a plantas as seco" hac an los equip ta) y enviarlo de producció imiento. En razón, exist de petróleo , de agua o res paralelos ca manera q ón geofísica s 100 y 20 e la estructu a profundid ma entre dos del pozo en to. Esto le bería de men un diámetro ón permanen nfría la broca ría y la broca d", esa " o del de de leo las de cia pos o a ón, el ten en de s a que a y 00 ura dad s a n la da nor de nte a y a y Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����11� � � � asciende por el espacio anular que hay entre la tubería y las paredes del hueco. El material que saca sirve para tomar muestras y saber qué capa rocosa se está atravesando y si hay indicios de hidrocarburos. Dentro de la perforación de un pozo es elemental proteger el pozo de derrumbes, filtraciones o cualquier otro problema propio de la perforación, para ello se pegan a las paredes del hueco, por etapas, tubos de revestimiento con un cemento especial que se inyecta a través de la misma tubería y se desplaza en ascenso por el espacio anular, donde se solidifica. Al finalizar la perforación el pozo queda literalmente entubado (revestido) desde la superficie hasta el fondo, lo que garantiza su consistencia y facilitará posteriormente la extracción del petróleo en la etapa de producción. Por otro lado, la perforación en el subsuelo marino sigue en términos generales los mismos lineamientos, pero se efectúa desde enormes plataformas ancladas al lecho marino o que flotan y se sostienen en un mismo lugar. Son verdaderos complejos que disponen de todos los elementos y equipo necesarios para el trabajo petrolero. Es una realidad que el éxito de perforar un pozo petrolero y de que éste resulte productor es del 50%, esto radica en que dentro de la exploraciónpetrolera los resultados no siempre son positivos. En la mayoría de las veces los pozos resultan secos o productores de agua. En cambio, los costos son elevados, lo que hace de esta actividad una inversión de alto riesgo. I.2 EXPLORACION PETROLERA Desde sus inicios hasta la actualidad dentro de la exploración petrolera se han ido desarrollando nuevas y complejas tecnologías. Sin embargo, este avance que ha permitido reducir algunos factores de riesgo, no ha logrado hallar un método que permita de manera indirecta definir la presencia de hidrocarburos. Es por ello que para comprobar la existencia de hidrocarburos se debe recurrir a la perforación de pozos exploratorios. Los métodos empleados en la exploración petrolera son muy variados: desde el estudio geológico de las formaciones rocosas que están aflorando en superficie hasta la observación indirecta, a través de diversos instrumentos y técnicas de exploración. Una de las herramientas más utilizadas en esta etapa son los mapas. Hay mapas de afloramientos (que muestran las rocas que hay en la superficie), mapas topográficos y los mapas del subsuelo. Estos últimos quizás sean los más importantes porque muestran la geometría y posición de una capa de roca en el subsuelo, y se generan con la ayuda de una técnica básica en la exploración de hidrocarburos: la sísmica de reflexión. La sísmica de reflexión consiste en provocar mediante una fuente de energía (con explosivos enterrados en el suelo normalmente entre 3 y 9 metros de profundidad o con camiones vibradores), un frente de ondas elásticas que viajan por el subsuelo y se reflejan en las interfaces por los distintos estratos. Registr � �� � En la llamad recept regres (sismó para o Se pue ondas describ Toda l en los qué ár conten confirm El pro tres di inform incerti desven Por ot en las sedime Los es puede cortez valore líneas El val de la cortez más pr Por ot latitud magné El ma para o Un me avión ubicac ros�Geofísico superficie s dos "geófono tora. Las on an a la sup ógrafo), dond otorgar finalm ede medir el reflejadas, biendo la ub la informaci centros geo reas pueden nido de hid marlo. De aq oducto final imensiones mación que p idumbre ace ntaja radica tra parte, la s primeras f entaria. studios grav registrar la a terrestre, d es obtenidos isogravimét or g varía d corteza terr a constituid róximos a la tra parte, la M d, pero tam ética de las d agnetómetro obtener una a edidor de gra de ala fija s ción de la se s�en�pozo�en se cubre un os", los cual ndas produc perficie. Los de mediante mente una im l tiempo tran pudiéndose bicación de l ón obtenida lógicos y ge n contener m drocarburos quí sale lo qu es una repre (3D). La ve proporciona erca de la p en los altos c aeromagneto fases de la vimétricos, a s variacione determinan se ubican en tricas que rev de acuerdo a estre. Por e as por antic a superficie d Magnetomet mbién varía distintas roca es un instru apreciación d avimetría y u on excelente ección sedim tubado� n área determ les van unido cidas por la s geófonos e equipos esp magen sísmic nscurrido ent determinar os anticlinal a lo largo d eofísicos de l mantos con y dónde s ue se llama esentación d entaja de la con respect posición y costos de est ometría y la exploración a través de es de la acel la aceleració n un mapa y velan la posi al achatamien so el gravím linales que h de la tierra. tría se funda en forma as de la corte umento de g de la estructu un magnetóm es herramien mentaria má �����12� � � minada con os entre sí p a explosión las captan peciales de c ca. tre el mome así la posic les favorable el proceso e las empresas depósitos de e deben pe "prospectos" el subsuelo, sísmica en to a la 2D, c geometría d te método. a gravimetría n y permite un instrume leración de ón de la gra y se unen los ible estructu nto terrestre metro señala han sido lev a en que el c irregular d eza terrestre gran valor e ura y la conf metro de alta ntas para ubi ás espesa, y dichos apa por cables y atraviesan y las envían cómputo, la ento de la ex ción de los e es para la acu xploratorio e s petroleras. e hidrocarbu erforar los " petroleros. ya sea en d 3D radica e con lo que s de las capa a son dos he en determin ento especia la gravedad avedad (g) e puntos dond ura profunda , fuerza cen a la presenc vantados por campo magn debido a la . en la búsque formación de a sensitivida icar depósito delinear las aratos de alt conectados las capas s n a la estac información xplosión y la estratos y su umulación d es objeto de Allí es dond uros, cuál e pozos explo dos dimensio en la enorm se reduce sen as subterrán erramientas q ar el espeso al llamado g d en distintos en puntos de de g es igua . ntrífuga, altit cia de masas r plegamient nético terrestr diferente eda de estru e la corteza t ad instalados os sedimenta s límites de ta sensibilid a una estaci subterráneas ción recepto n es procesa llegada de l u profundida del petróleo. interpretaci de se estable s su potenc oratorios pa ones (2D) o me cantidad nsiblemente eas. Su úni que se utiliz or de la ca gravímetro q s puntos de el terreno. L l obteniéndo tud y densid s densas de tos y se hall re varía con permeabilid ucturas rocos terrestre. s a bordo de arios, inferir la cuenca. dad ión y ora ada las ad, ión ece ial ara en de la ica zan apa que la Los ose dad la lan n la dad sas un r la El Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����13� � � � levantamiento aeromagnético, conducido en conjunto con el estudio aerogravimétrico, provee un método muy confiable y preciso para determinar la profundidad al depósito sedimentario (típicamente 5% o menos de la profundidad debajo del nivel de vuelo). Un objetivo principal de levantamientos aerogravimétricos o magnetométricos es ganar una mejor comprensión de la geología regional, a fin de limitar económicamente los estudios sísmicos tan costosos a las áreas más probables de una concesión petrolera. Asimismo, los geólogos inspeccionan personalmente el área seleccionada y toman muestras de las rocas de la superficie para su análisis. En este trabajo de campo también utilizan aparatos gravimétricos de superficie que permiten medir la densidad de las rocas que hay en el subsuelo. De igual modo, la aerogravimetría combinada con la magnetometría, nunca podrán reemplazar la información sísmica, pero sí constituir una ayuda efectiva para racionalizar la programación de los trabajos de prospección sísmica. En la exploración petrolera los resultados no siempre son positivos. Muchas veces los pozos resultan secos o productores de agua. En cambio los costos son elevados, lo que hace de esta actividad una inversión de alto riesgo. Si a ello le sumamos el hecho de que desde el descubrimiento de un nuevo yacimiento hasta su total desarrollo pueden ser necesarios varios años de trabajos adicionales, en lo que deben invertirse grandes sumas de dinero. I.3 REGISTROS GEOFÍSICOS, SU IMPORTANCIA EN LA INDUSTRIA PETROLERA Como se ha mencionado con anterioridad la petrofísica desempeña un papel de gran importancia en el desarrollo y preparación del pozo, así como en la especificación de cuáles o qué registros son necesarios de adquirir en las distintas secciones del pozo. El objetivo de un estudio petrofísico está orientado a construir un modelo estático y dinámico del yacimiento de aceite y gas. Un primer modelo estático es elaborado a partir de la caracterización y cuantificación de la estructura geológica antes de cualquier proceso de producción de campo para posteriormente generar un modelo dinámico conjunto con todos los parámetros petrofísicos. Dentro de los parámetros necesarios para la evaluación de un primermodelo y por mencionar algunos, se encuentran: � El volumen de roca total del yacimiento que almacena al hidrocarburo. � El volumen neto que es ocupado por el espacio de poro en la formación, así como, el espacio de poro que contiene hidrocarburo. � La porosidad, como parámetro petrofísico que es entendida como la porción de la formación que contiene fluidos. Registr � �� � � � � Las pr recorte registr Actual el ámb para la encarg explot Los re la perf igual m Hoy e indust princip conoci que se abierto que es en día Hay m pozos, una id durant operac cualqu En la de reg hole p que em registr unión precisi hidroc ros�Geofísico La permea (tal como a de fractura La saturaci La saturac poroso ocu ropiedades p es de la form ros geofísico lmente, dent bito de la ex a evaluación gados de ind tación. egistros geof foración com manera en la en día podem tria petrolera pio físico; idos en el m e corren med o open-hole, s corrido me este tipo de mucha discre , si bien no dea muy clar te la perfora ciones adopt uier operació actualidad n gistros geofís para obtener mplear vario ro de rayos de la infor ión la profu carburo, la p s�en�pozo�en abilidad, que agua, gas o as, cuando la ión de agua ción de hidr upado por el petrofísicas d mación en los os. tro de la ind xploración, a n de problem dicar si existe físicos son u mo es el caso a evaluación mos distingu a, que se dif el primero mercado com diante cable , y registros ediante una l registros ju epancia en l existe una c ra en separar ación. El esq tadas por la ón de campo no, se entiend sicos para su la evaluac os parámetro gamma, de rmación obt undidad a la porosidad de tubado� se entiende aceite) a trav a formación e (Sw), como rocarburo (S l hidrocarbu de la roca se s diversos la dustria petrol así como en mas mecánic e hidrocarbu utilizados den o de los regi de la forma uir tres tipo ferencian ent de ellos ha o registros M e (wireline), s de pozo en línea de ace stifica su uti la literatura clasificación r aquellos reg quema de la a industria p o. de una opera u desarrollo ción volumét os petrofísico e resistividad tenida de e que se tien e la zona, el �����14� � � como la fac vés del siste está totalmen la porción d Sh), o de ot uro. e obtienen d aboratorios, y lera los regi la producció cos y para ev uro en la zon ntro del poz stros en tiem ación. s básicos de tre sí por las ace referenc MWD y LWD conocidos e ntubado cas ro o bien m ilización sólo de cómo se n en general gistros adqu figura 2, m petrolera y q ación dentro . Por ejempl trica en un os y correr v d, densidad stas medicio ne el hidroca l volumen d cilidad para p ema poroso i nte saturada de la porosid tra manera, del análisis d y con ayuda stros geofísi ón del yacim valuar la int na, de que tip zo para evalu mpo real con e registros g s condicione cia a los re D, el otro pa en la industr sed-hole. Ex mediante la tu o bajo cierto e clasifican l l para los re uiridos con c muestra una c que actualme o de la fase u lo dentro de pozo dentro varios regist neutrón y e ones se pue arburo, el tip de arcilla y permitir el f interconectad a con este flu ad que conti el porcentaj de núcleos, d de las herra icos son ind miento, son i tegridad del po y que tan uar la forma n fines de ex geofísicos ut es de adquis egistros en t ar de registro ria como reg xiste otro tip ubería de pe os procesos d los registros egistros geo able y aquel clasificación ente conside upstream sin e las operaci o del yacimi tros, como p el registro s eden calcula po de roca a la saturació flujo de fluid do y/o sistem uido. iene agua. je del espac del análisis amientas de l ispensables indispensabl pozo. Son l n factible es ción y duran xploración y tilizados en sición y por tiempo real os son aquell gistro de po po de registr erforación, h de operación s geofísicos ofísicos, si h llos adquirid n basada en l eran dentro n la utilizaci iones de ope iento se tien por ejemplo sónico. Con ar con muc asociado a e ón del agua dos ma cio de los en les los su nte de la su o los ozo ros hoy n. de hay dos las de ión en- nen el la cha ese de Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����15� � � � formación. Esta información es de suma importancia para evaluar que tan viable es hacer producir ese pozo o bien, si se sigue perforando hasta encontrar hidrocarburo o en el peor de los casos si se abandona el proyecto. Figura 2. Clasificación de los Registros Geofísicos La diferencia entre un tipo de registro y otro radica en el principio físico de operación con el que trabaja la herramienta y sobre todo las condiciones en las cuales fue adquirido. Tanto � Flujo Monofásico � Flujo Multifásico Open-hole Wireline � Densidad- Neutrón � Sónico � Resistivo � Rayos Gamma � LWD � MWD � SWD � PWD Registros en Tiempo Real (Durante la perforación) Línea de acero (con tubería de perforación) R E G I S T R O S G E O F I S I C O S � Sónico de Porosidad � Rayos Gamma � Neutrón compensado � Resistividad a través de la tubería � Registro de cloro � Gravímetro de Pozo � Operaciones Especiales y de terminación de Pozos � � � Registro en pozo entubado (Formación y Evaluación) � � � Integridad del pozo � � � � Registros de producción � Cased-hole Registr � �� � los reg común utiliza casi la sin em marca una ra fines conven pozo, podem La eta de tes tema p hole s dentro I.4 RE El prim los da perfor medic es dec inform interna traída Gener MWD se pue con qu durant prueba Figura ros�Geofísico gistros en ti n como apor ados entre ot as mismas he mbargo, com an la diferenc azón de ser p de explorac ncionales w si bien no c mos decir que apa de Petro is, debido a principal del on hechas d o del proceso EGISTROS E mer conjunto atos son ad ración forma iones que tie cir, en este tip mación viaja a de la herr de nuevo a l ralmente a es D (Measuram eden realizar ue funciona te la perfor as durante la 3. Los registr s�en�pozo�en iempo real M rtadores de tras cosas p erramientas mo lo mencio cia entre sí. N por sí mismo ción y para wireline están comparten e e en esencia física dentro a que dentro l presente tr después de q o de producc EN TIEMPO o de estos re dquiridos en an una sola enen como p po de registr a por medio ramienta, qu la superficie ste tipo de re ment While D r durante la an. Como po ración, PWD a perforación ros LWD mar (Tomada de tubado� MWD y LW datos petrof para evaluar que existen onaba, la for No obstante o, mientras a resolver c n diseñados el diseño ni tienen un ob o de la fase o de esta eta rabajo. Las o que el pozo ción. O REAL DUR egistros se ll n ese mome a pieza; est principal car ros no se usa de la colum ue pueden se e. egistros se le Drilling), no perforación or ejemplo; D, medicion n. Figura 3. rcan una nuev e Oil Field Re �����16� � � WD como los físicos; es d la formació para un tipo rma de adqu podemos de los registros cuestiones o s para evalu el principio bjetivo en pa Upstream ti apa se consi operaciones fue cementa RANTE LA levan a cabo ento. La he te conjunto racterística l a un cable (w mna de lodo er descargad es conoce co obstante, ex n y dependen los registro nes de pres a visión al mu view Schlumb s registros w decir, los reg ón al igual q o de registro uirir y las co ecir que cada s en tiempo operativas y uar la forma físico de op articular. iene una imp ideran las op de adquisic ado y juegan PERFORAC o cuando el p erramienta d de registro a adquisició wireline) par o, o son alm dos cuando omo LWD (L xisten varios n en gran m os SWD, me ión durante undo de la per erger, Summe wireline com gistros en tie que los regi os existirá pa ondiciones d a tipo de reg real fueron yde costos, ación y la p peración que portancia pa peraciones d ión de regis n el papel m CIÓN pozo está en de registro os incluyen ón de datos e ra transmitir macenados e la sarta de p Logging Wh tipos más de medida del p edición de d e la perforac rforación y reg er 2003) mparten un f empo real s stros wirelin ara el otro p de adquisici gistros presen diseñados c , los registr producción d e los LWD, ara este traba de cased-ho stros en case más importan n perforación y la sarta una serie en tiempo re datos, si no en la memor perforación hile Drilling) e registros q principio físi datos sísmic ción y TW gistros geofísic fin on ne, ar; ión nta on ros del si ajo ole, ed- nte n y de de al; o la ria es ) y que ico cos WD, cos Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����17� � � � Usar tecnología LWD, registros durante la perforación, conlleva a una serie de problemas durante la perforación, así como también una serie de gastos adicionales. Sin embargo, su uso puede estar justificado cuando: � En tiempo real la información es necesaria por cuestiones operativas, tales como la dirección de un pozo, como por ejemplo cuando éste lleva una trayectoria horizontal o en caracterizar una formación geológica en particular; en la recolección de cimas de estratos de una formación y en la ubicación de puntos de nucleado; también para obtener la profundidad de ajuste de la tubería de revestimiento. � La adquisición de datos antes de que el agujero sea lavando o la invasión del pozo se produzca. � Es necesario, el respaldo de la información si existe un riesgo de perder el agujero. � La trayectoria del pozo es complicada, lo que hace difícil la adquisición por cable (por ejemplo, en pozos horizontales). Los datos LWD del pozo se puede almacenar en la memoria y ser recuperados cuando la herramientas se trae de vuelta a la superficie, pero también los datos pueden ser transmitidos como pulsos a través de la columna de lodo en tiempo real durante la perforación. En una operación típica ambos métodos de transmisión de datos son utilizados. Una vez que los datos de la memoria están llenos, ésta se sustituye con los pulsos y se recuperan cuando la herramienta es traída de vuelta a la superficie. Sin embargo, los factores que podrían limitar la capacidad para utilizar plenamente los dos conjuntos de datos son los siguientes: � Modalidad de Perforación: los datos pueden ser enviados por la columna de lodo sólo si la sarta de perforación está bombeando lodo a través de él. � La duración de la batería: está en función de las herramientas y de la sarta de perforación, puede trabajar en modo de memoria sólo entre 40 y 90 horas � Tamaño de la memoria: la mayoría de la memoria de las herramientas LWD tienen un tamaño limitado que se reduce a unos pocos megabytes. Una vez que la memoria está llena, los datos empiezan a ser sobrescritos, dependiendo de la cantidad de parámetros que se registran, la memoria puede llegar a funcionar plenamente entre 20-120 horas. Algunos de los datos registrados pueden utilizarse únicamente si la sarta de perforación está rotando mientas se perfora, lo cual no siempre ocurre cuando se está utilizando un motor de lodo dirigible. En estas circunstancias, el ingeniero solicitará el equipo de perforación para adquirir datos en zonas particulares. Lo anterior, también puede ser requerido si la tasa de penetración (RP), ha sido muy alta como para afectar a la precisión de las herramientas que trabajan en datos estadísticos (por ejemplo, la densidad/neutrón), o si el intervalo de muestreo para que trabajen las herramientas en determinados periodos de tiempo aumenta. Registr � �� � Los da � � � � � Algun Estos horizo formac pueden útil pa fractur I.5 RE Como son ad registr Figura Figur cabl ros�Geofísico atos típicos L GR: emisi Densidad: gamma vía incluir la m Porosidad Hidrógeno rayos gam en la sarta Sónico. el Resistivid investigaci nos contratis datos pue ontales, dond ciones vecin n ser proces ara establec ras. EGISTROS anteriormen dquiridos con ros en agujer a 4. ra 4. Técnica le para adquir s�en�pozo�en LWD incluy ón natural d densidad d a fuente rad medición del d-Neutrón: l o (HI) de la mma cuando de perforaci tiempo de tr ad: la resi ión, medida stas ofrecen eden ser ex de son impo nas antes de sados para p cer la inclin S WIRELIN nte se menci n cable una ro abierto (o Wireline, tan rir datos. (Mo tubado� yen lo siguien de rayos gam de la forma dioactiva y d l efecto fotoe la porosidad formación, son inyectad ión, que pos ránsito de la istividad de por una herr el LWD-G xtremadame ortantes para que éstos se producir una nación estra NE EN POZ ionó, existen vez que se p open-hole), y nto las operaci dificada de Ca �����18� � � nte: mma provenie ación medid detectores d eléctrico (Pe d de la form este fenóm dos neutrone steriormente as ondas son e formación ramienta de GR, densidad ente útiles a determinar ean penetrad a imagen de atigráfica o ZO ABIERT n dos princip perforó el po y el otro en p iones de cased ased hole and p entes de la fo da a partir d de rayos gam e). mación se der meno es prov es termales e son captura noras compre n para dife resistividad d y neutrón en el dire r la proximi dos. Los dato la resistivid sedimentol TO, OPEN-H pales tipos d ozo, uno de pozo entubad d hole como de production log ormación. de la disper mma. Esto t riva a partir vocado por o epitermale ados en la for esionales en erentes prof de ondas de n como curv eccionamien idad de los os de resistiv dad del aguj ógica, y la HOLE de registros ellos hace re do o ademad e open hole, re g evaluation, S rsión de ray también pue r del índice la emisión es de la fuen rmación. la formación fundidades e inducción. vas separada nto de poz límites de l vidad, tambi ero, la cual presencia geofísicos q eferencia a l do, cased-ho equieren de un Smolen, 1993) yos ede de de nte n. de as. zos las ién es de que los ole. n Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����19� � � � Una vez que una sección del pozo ha sido completada, se jala la barrena hacia la superficie, dando una oportunidad de adquirir más registros de pozo abierto a través de cable o mediante la sarta de perforación antes de que el pozo sea ademado o abandonado. Las versiones wireline de las herramientas LWD, descritas anteriormente junto con otras adicionales, se mencionan a continuación: � Rayos Gamma: mide la magnitud de la radioactividad natural presente en la formación. Esto es particularmente útil para distinguir arenas de lutitas en ambientes siliciclásticos. � Espectroscopía de Rayos Gamma Naturales: trabaja bajo los mismos principios que la herramienta anterior, aunque ésta separa los contadores de rayos gamma en tres ventanas de energía para determinar las contribuciones relativas provenientes del 1) Uranio, 2) Potasio y 3) Torio que existe en la formación. Estos datos pueden emplearse para determinar las proporciones relativas de ciertos minerales en la formación. � Potencial Espontáneo (SP): mide la diferencia de potencial que ocurre de forma natural cuando el lodo filtrado con una cierta salinidad invade la formación que contenía agua con una salinidad diferente. Esto puede ser usado para estimar la extensión de la invasión y en algunos casos, la salinidad del agua de formación. � Caliper: mide la geometría del pozo usando dos o cuatro brazos. Éste proporciona el diámetro visto por la herramienta sobre los diámetros mayor y menor del pozo. � Densidad: la versión wireline de esta herramientanormalmente tiene una fuente más fuerte que la usada en los registros LWD, también incluye una curva Pe (factor fotoeléctrico), útil en la evaluación de litología compleja. � Porosidad Neutrón: el neutrón estándar más utilizado es un dispositivo de neutrones termal. Sin embargo, los nuevos dispositivos normalmente utilizan neutrones epitermales (que presenta un avance al tener una menor dependencia de la salinidad), y un contador en los generadores de neutrón de tipo minitron en vez de fuentes químicas. � Sónico completo de forma de onda: además de la velocidad compresional básica (Vp) de la formación, las herramientas avanzadas pueden medir la velocidad de cizalla, velocidad de Stonely, y muchos otros modos de sonido en el pozo, interface formación/agujero y formación. � Resistividad: estas herramientas caen dentro de dos categorías principales: los registros Laterolog y los registros de inducción. Las herramientas Laterolog utilizan corrientes de baja frecuencia, por lo tanto requieren un lodo base agua (WBM, Water Based Mud), para medir el potencial causado por la fuente actual sobre un Registr � �� � � � � � � � � ros�Geofísico arreglo de inducir cor bobinas pa que operan aceite (OB profundida una mejor Microresi formación operan em OBM. Son las caracte herramient Herramie resistivo y usada para de fractura Muestreo/ donde toda son diseña formación sonda (pro dentro de herramient cámaras, e distingue d Muestreo dispara un un cable q de 52 balas Nucleado herramient formación, ayudando petrofísico NMR: mid Perfiles Sí la superfic usando un s�en�pozo�en detectores. L rrientes en l ara medir los n con altas fr BM, Oil Base ades de inve resolución v stividad: est de la zona mpleando cor n utilizadas p erísticas de ta de lectura ntas de Im se diseñaron a establecer l as. /Presión de as “registran adas para m en un punt obe mode), la pared d ta y analizan es posible de la presión de la Pare a bala de mu que existe en s por pistola de la Pared ta de muestr , se utiliza u así a preserv o. de la relación ísmicos Ver cie y mide hidrófono o tubado� Las herramie la formación s campos ma frecuencias, é ed Mud). Las stigación de vertical que l tas herramie invadida ce rrientes de b para estimar las capas qu s profundas. mágenes: ést n para brind la inclinación e Formació n” un interv medir la pre to discreto d ciertas herra de la forma ndo los fluid determinar n del lodo). ed del Pozo uestreo dent ntre la pistola a, se corre pa d del Pozo: reo de la par un ensamble var la estruct n entre los ti rticales (VSP las llegadas o un geófon �����20� � � entas de ind n, posteriorm agnéticos cau éstas pueden s herramient entro de la fo las lecturas p entas son dis ercana a la p baja frecuen la saturació ue son muy . tas trabajan dar una imag n estratigráf ón: a difere alo de la fo sión de la de la forma amientas pre ación. Medi dos y las pr la presión o: éste es u tro de la pare a y la bala. ara adquirir m : esta herram red del pozo, e para perfor tura de la ro iempos T1 y P): esta herr s de sonido no triaxial an ducción utiliz mente, se tie usados por d n ser usadas tas son diseñ ormación. L profundas. eñadas para ared del agu ncia, por lo ón de la zona pequeñas p n bajo princ gen de la par fica o sedime ncia de las rmación; las formación y ación. Cuand esionan la s iante la ap esiones con verdadera d un dispositiv ed del pozo, Normalmen muestras de mienta es un , pero en vez rar una mue oca para un f T2 de la form ramienta disp en el pozo nclado. Los zan bobinas ene un segun dichas corrie en sistemas ñadas para v as lecturas s medir la res ujero. Dichas cual no pue a invadida, y para ser resu cipio acústic red del pozo entológica y/ s herramient s herramient y adquirir m do se está e sonda a trav ertura de c las cuales s de la forma vo de tipo e , la cual es r nte esta herra análisis geol na versión a z de dispara estra de la pa futuro anális mación. para una fue o a ciertas p datos son u primarias pa ndo arreglo entes; debido s de lodos ba er un rango someras tien sistividad de s herramient eden usarse y para obten ueltas por u co y princip que puede s /o la presenc tas anteriore tas de prueb muestras de en el modo vés del lodo cámaras en se llenaron l ación (que explosivo, q recuperada c amienta cons lógicos. avanzada de ar una bala a ared del poz sis geológico ente sísmica profundidade utilizados pa ara de o a ase de nen e la tas en ner una pio ser cia es, bas la de o y la las se que con sta la a la zo, o o en es, ara Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����21� � � � construir una imagen sísmica de alta resolución del pozo. Si sólo se miden los primeros arribos, el estudio es llamado normalmente como prueba de disparo de pozo (WST, Well Shot Test), o estudio de prueba de disparo (checkshot). Los VSP´s, o WST´s, también pueden llevarse a cabo en pozos ademados. Las mediciones básicas realizadas por las herramientas de registros en agujero-abierto son la porosidad y la resistividad. Con la obtención de estos resultados básicos, se puede calcular gracias a la ecuación de Archie (y tomando en cuenta otras variables y exponentes obtenidos de datos de núcleos y pruebas de laboratorio), un porcentaje o una fracción del espacio de poro en la formación que es ocupado por agua, conocida como agua de saturación. Si el agua de saturación de una formación es conocida, entonces es un indicador directo de la cantidad de hidrocarburo que hay en la formación, ya que lo que no es agua muy posiblemente sea algún hidrocarburo. Las adquisiciones de datos petrofísicos en agujero-abierto tienen un carácter básicamente exploratorio y están orientados a evaluar a la formación al igual que lo hacen los registros en tiempo real, a diferencia de estos tipos de registros, los datos adquiridos en cased-hole o pozo-ademado son utilizados básicamente para el análisis de la producción del pozo, y en la evaluación de problemas mecánicos del mismo. I.6 REGISTROS WIRELINE EN POZO ADEMADO, CASED-HOLE Cuando el pozo ha sido ademado y se corre una sarta de terminación para hacer producir el pozo, se utilizan ciertos tipos de registros adicionales con propósitos de monitoreo. Esto incluye: � Herramienta de decaimiento termal (TDT): esta herramienta de neutrones trabaja con los mismos principios que una herramienta de porosidad-neutrón; es decir, que miden los contadores de rayos gamma cuando los neutrones termales son capturados por la formación. Sin embargo, en vez de medir el HI (índice de H), éstas están diseñadas específicamente para medir la captura de neutrones en la sección transversal, la cual depende principalmente de la cantidad de cloro presente como salmuera en la formación. Además, si la salinidad del agua de formación se conoce de forma precisa, junto con la porosidad, se puede determinar Sw. La herramienta es particularmente útil cuando se corre en el modo de lapso de tiempo (time-lapse mode) para monitorear cambios en la saturación, ya que muchas incógnitas derivadas de las propiedades de la formación y el pozo se pueden eliminar. � Herramienta de espectroscopia de rayos gamma (GST): esta herramienta trabaja bajo el mismo principio que la herramienta de densidad, excepto que mediante las mediciones de las contribuciones derivadas de varias ventanas de energía de las llegadas de los rayos gamma a los detectores, se pueden determinar las proporciones relativas de varios elementos. En particular, mediante las mediciones de las cantidades relativas de carbón y oxígeno (independientes de la salinidad), se pueden realizar mediciones de Sw. Registr � �� � � � � Como siguien para l pueden entien formac Figur pue ros�Geofísico Registros que no mi contribucioRegistro evaluar la del cemen producción Localizado identificar Éste produ acero. se ha men nte paso, es la evaluació n ser evalu nde como la ción. Figura ra 5. Operació ede observar e s�en�pozo�en de Produc ide ninguna ones de flujo de cementa calidad del c nto puede n, como el T or del casi las posicion uce una traza ncionado, cu hacer produ ón, completa ados los tra sección de a 5. ón de disparos en la figura qu pr tubado� ción (PLT) propiedad d o de varios i ación (Cem cemento ubi afectar la c TDT o GST. ing collar ( nes del casin a que da una uando un po ucir ese pozo ación y mon abajos de ce cemento co s. Esta operaci ue el pozo ya s roduction log e �����22� � � : esta herra de la formac intervalos de ment bond l icado entre e calidad de CCL): esta ng collars e a “pip”, cuan ozo es perfo o. Las operac nitoreo del ementación, on tubería de ión es típica d e encuentra a evaluation, Sm amienta oper ción, pero e e la formació log): esta h el ademado y otras herra a herramient intervalos d ndo ocurren orado y se ciones de agu pozo. Usan inspección entro de un dentro de las o demado. (Mod molen, 1993) ra empleand s capaz de ón. herramienta y la formaci amientas de ta se corre de perforació cambios en encuentra a ujero-adema ndo este tipo del casing pozo) y ev operaciones de dificada de Ca do un spinne determinar l se corre pa ión. La calid e registros con el fin ón en el poz el espesor d ceite o gas ado son usad o de registr (el casing aluación de e cased hole. S ased hole and er, las ara dad de de zo. del el das ros se la Se Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����23� � � � Sin embargo, cuando la desviación del agujero es tal que no es posible correr herramientas usando las técnicas wireline convencionales, las herramientas se corren normalmente en la tubería de perforación, que en esencia no son diferentes a los registros convencionales. No obstante, hay una gran cantidad de consideraciones importantes, debido a la necesidad de tener un contacto eléctrico con la sarta. Los registros a través de tubería (pipe conveyed logging), son caros en términos del tiempo en plataforma y actualmente es usado sólo cuando no es posible obtener datos mediante LWD. La mayoría de los contratistas ofrecen un medio para convertir una operación de registros típica de wireline a una operación a través de la tubería (pipe conveyed logging), pero si la sarta que se corrió en un pozo para “n” registro wireline convencional se llegará a pegar en el pozo, se emplearía de una nueva técnica conocida como “logging while fishing”. Por otro lado, es importante resaltar que el carácter de los registros de cased-hole determina en gran medida al análisis de la integridad de la tubería en un pozo. Es de vital importancia en el proceso de producción, que se encuentre en óptimas condiciones la tubería de producción y la tubería de revestimiento, así como la calidad de la cementación, para que de esta manera se evite la pérdida de hidrocarburo y fallas mecánicas mayores. El análisis de la integridad de la tubería y del pozo mismo son labores que se realizan dentro de las operaciones de casd-hole, y a su vez, en operaciones donde se emplean registros de producción. El propósito de este trabajo está orientado en mostrar las principales aplicaciones en la industria petrolera de operaciones de registros en pozo entubado, así como mostrar las distintas herramientas y técnicas ocupadas para evaluar la formación y determinar la integridad del pozo. Los registros de producción no son tema de este trabajo en cuestiones del comportamiento del fluido dentro del pozo; sin embargo, sí es de interés el uso de este tipo de registros en la evaluación mecánica del pozo. Registr � �� � Ca II.1 A El reg medio petrole del no únicam adquir resistiv Para l sonda, medic grafica registr pozo” “regist Figu ros�Geofísico apítulo ANTECEDE gistro eléctric o siglo. El p ero, ubicado oreste de Fra mente fue re rido bajo la vidad eléctri la adquisició , la cual se iones, aprox ada a mano; rado. Los he ; sin embarg tro de pozo” ura 6. Primer r s�en�pozo�en o III. ENTES co en pozo primer regis o en el peque ancia. El po gistrado el in supervisión ica de la form ón de este r detenía en ximadamente ; este proced ermanos Sch go, años má ”. registro geofís tubado� Regist fue introduc stro fue gra eño campo d ozo tenía apr ntervalo que n de Henri mación. Figu registro se u periodos co e medía 50 dimiento fue hlumberger l ás tarde en E sico de pozo a Review Schlum �����24� � � ros en cido dentro abado el 5 d de Pechelbro roximadame e iba de los 1 George Dol ura 6. utilizó una h ortos de un m metros por e repetido va lamaron a e E.U.A. esta � dquirido por mberger, Sum pozo e de la indust de septiemb onn, en Alsac ente 500 me 130 a los 27 ll y mostrab herramienta metro dentro hora. La re arias veces h sta técnica c técnica fue � Henri Doll en mmer 2004 entubad tria petrolera bre de 1927 ce, una prov etros de prof 0 metros. Es ba una sola llamada en o del pozo esistividad fu hasta que tod como “estud conocida po n 1927. Tomad do a hace más 7, en un po vincia petrole fundidad, pe ste registro f gráfica de n ese entonc para hacer l ue calculada do el pozo f dio eléctrico or todos com da de Oil Field de ozo era ero fue la ces las a y fue en mo d Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����25� � � � En ese momento, Pechelbronn era el único campo petrolero conocido en Francia. El 28 de Julio de 1928, los propietarios de los campos petroleros firmaron un contrato con la empresa Schlumberger para realizar registros de pozo. El primer contrato fue de 12.000 francos (unos 2.600 dólares E.U.A.) por mes. Este fue el primer programa de registros geofísicos en pozo de la historia. En 1929, el registro eléctrico resistivo fue introducido formalmente en algunas bases comerciales en Venezuela, Estados Unidos y Rusia, poco tiempo después en las Indias Orientales. La utilidad de las mediciones de la resistividad para propósitos de correlacionar datos y para la identificación de estratos potencialmente productores de hidrocarburos fue reconocida rápidamente por la industria petrolera. Con los grandes y rápidos avances de tecnología dentro de la industria petrolera, la cementación del pozo se convirtió en pieza fundamental dentro de la producción y terminación del mismo. El procedimiento de cementación de una tubería de revestimiento en un pozo para aislar el intervalo productivo fue introducido por vez primera en 1920 por E.P. Halliburton. La cementación pronto se convirtió en la técnica de completación estándar dentro de la industria petrolera y la necesidad de tener un método para evaluar la calidad del cemento se hizo evidente. Fue de esa manera cómo surgió la necesidad de evaluar y analizar no sólo la calidad de la cementación sino la integridad del pozo en general. Los registros en pozo ademado o pozo entubado tuvieron su origen en 1933, cuando Schlumberger ofrece el registro de termómetro continuo cuya principal aplicación era la evaluación de la cementación mediante anomalías de calor provenientes del cemento. Hoy en día y en la búsqueda de mejorar la productividad de los campos, ampliar su vida útil y aumentar las reservas, las compañías petroleras necesitan ser capaces de identificar hidrocarburos aún no detectados, monitorear los cambios en la saturación de los fluidos y detectar el movimiento de los contactos de fluidos de los yacimientos. Muchas de las reservas de petróleo y gas descubiertas y que aún existen están contenidas en campos viejos,descubiertos entre la década de 1920 y la de 1950. En aquellos días, por lo general los hidrocarburos se detectaban sólo a través de registros eléctricos obtenidos en pozo abierto; a menudo los únicos registros disponibles. Incluso hoy en día, los registros de resistividad adquiridos en pozo abierto todavía son las mediciones más comúnmente utilizadas para evaluar las saturaciones de los yacimientos y distinguir las zonas que contienen hidrocarburos de las que contienen agua. Sin embargo, el monitoreo de los cambios de saturación en yacimientos viejos requería efectuar mediciones a través del revestimiento de acero, lo que no había podido ser posible con las herramientas de resistividad convencionales. Hasta hace poco, la evaluación de la saturación de hidrocarburos en un pozo entubado sólo era posible con herramientas nucleares. Estas herramientas tenían una reducida profundidad de investigación y su aplicación efectiva estaba limitada a altas porosidades y altas salinidades. Desde la invención de los registros de resistividad de pozo abierto, los expertos de todo el mundo se han esforzado por desarrollar una herramienta que pueda medir la resistividad detrás de la tubería. Registr � �� � Hoy, 6 resistiv encuen consid resistiv ayuda Lo qu técnica de poz evalua determ dentro sido y II.2 IM A med usadas produc Un po produc hecho para m previs contac tanto a A vec descar conjun las zon Mucha interés estas compa Por ot entuba sobre entuba produc dentro registr ros�Geofísico 60 años desp vidad de for ntra dispon derables dif vidad de la de innovado ue vino desp as para el d zo entubado ación de la minar la inte o de un pozo continúan s MPORTAN dida de que s en pozo en cción óptima ozo no nece cción para s , los registro monitorear e tos y planif ctos agua-ac ayudar a eva es, los pozo rtadas o sob nto de regist nas sobrepas as veces esta s al moment zonas de pr añía, a partir tro lado, y d ado son fre la litología ado son las h cción. Prácti o de la indus ros en pozo e s�en�pozo�en pués de habe rmaciones no nible como ficultades d formación d ores disposit pués se conv esarrollo de (cased-hole formación p egridad del p o. Para llegar siendo desarr NCIA Y SU A la producció ntubado son l a del yacimi esariamente ser un candi os son frecue el yacimient ficados. Este eite o gas-ac aluar la produ os viejos se r brepasadas. tros en aguj sadas de pro as zonas sob to de iniciar roducción s r de los activ debido al inc ecuentemente de la form herramientas icamente ho stria petroler entubado. tubado� erse concebi o sólo es po servicio es e diseño y detrás de re tivos electrón vertiría en t nuevos mét e), abarcan u para mostrar pozo y tuber r a este prop rolladas. APLICACI ón disminuy la clave para ento. debe estar idato de ser entemente u to, a fin de e seguimien ceite durante ucción del y registran a fi Esto ocurr ero abierto oducción no brepasadas s r la complet sobrepasada vos que se cr cremento de e utilizados mación y satu s de diagnós oy en día no ra para optim �����26� � � ido esta idea osible en poz stándar en y medición evestimientos nicos. toda una cie todos de adq un gran cam r la existenc ría, así como pósito, actua IÓN EN LA ye en mucha a frenar la pé en malas c r examinado utilizados en e que los ca nto se realiz e la producc yacimiento en fin de detecta re cuando l (operaciones son detectad son zonas sup tación del p as pudiera p reían agotado l uso de ope como fuen uración de h tico para un existen trab mizar o mejo a, la medició zos entubado muchas co planteadas s de acero h encia, comb quisición. H mpo de aplic cia de hidro o el análisis almente muc A INDUSTR as provincias érdida de hid condiciones o con registr la sección d ambios en l za para dete ción de cada n cada uno d ar las zonas los pozos v s de open h das por técni periores de g pozo. La loc proporcionar os y carentes eraciones LW ntes de info hidrocarburo na gestión efi bajos de ope orar la produ ón exacta y c os, sino que ompañías p por la me han sido sup binando nuev Hoy en día la caciones, que ocarburo, me s de movimi has de las te RIA DEL PE s productora drocarburo y o exhibir c ros en pozo del casing o la producció ctar la circu uno de los p de éstos. s productora viejos no tie ole) disponi icas de interp gas que no f calización de r nuevas res s de valor. WD, los reg ormación co os. Los regi ficiente del y eración o me ucción sin la confiable de también ya etroleras. L edición de peradas con vas y mejor as operacion e van desde ediciones pa iento de flui ecnologías h ETRÓLEO as, las técnic y restablecer cambios en entubado. D o revestimien ón puedan s ulación de l pozos y por as inicialmen enen un bu ibles o cuan pretación. fueron de gr e cada una servas para gistros en po omplementar istros en po yacimiento y edida adopta a ayuda de l la se Las la la res nes la ara ido han cas r la la De nto ser los lo nte uen ndo ran de la ozo ria ozo y la ada los Facultad de Ingeniería�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������UNAM�������������������������������������� � � � �� �����27� � � � Como se ha venido mencionando, la utilidad de los registros en pozo entubado tiene un gran campo de aplicación dentro de la industria petrolera. Para un mejor entendimiento acerca de los tipos de servicios y las diversas aplicaciones que tienen los registros en pozo entubado, éstos se dividen en las siguientes categorías: 1. Evaluación de la Formación 2. Calidad de la cementación 3. Integridad de la tubería 4. Registros de Producción 5. Otras aplicaciones La descripción de cada una de estas categorías se muestra a continuación: Evaluación de la formación:� las herramientas de registros de esta categoría son diseñadas para evaluar las propiedades de la formación. Se incluye el contenido de arcilla en la formación, tipo de lutita y definición vertical de las zonas que estén limpias y libres de arcilla. Los servicios de registros en esta categoría también son capaces de determinar el tipo de roca (arena, limolita, etc.), el tipo de hidrocarburo; es decir, gas o petróleo y la saturación. Otra información disponible incluye propiedades mecánicas de las rocas; mineralogía; su permeabilidad; presión; fracturamiento, e inclusive, algunas muestras de fluidos de la formación. Integridad del pozo: Dentro de esta categoría se engloba tanto la calidad de la cementación como la integridad de la tubería, ambas forman la integridad del pozo. Esta categoría incluye una gran variedad de registros para evaluar la calidad de la cementación alrededor del casing. La ubicación del cemento, la fracción de relleno anular y el esfuerzo compresivo del cemento pueden ser medidas. La condición de la tubería en términos de profundidad y del daño extenso también puede ser evaluada. Además determinadas herramientas pueden discriminar daños internos en la tubería de producción y en la cara exterior del casing, así como determinar problemas de corrosión y pérdida de metal. Registros de Producción: Esta categoría incluye herramientas de detección de canales detrás de la tubería, tanto en pozos de inyección como en pozos de producción. Estas herramientas además detectan zonas de inyección de fluido y también pueden detectar direccionalmente la orientación de ciertas partículas inyectadas. Asimismo, los registros de producción nos proveen con una gran exactitud la naturaleza y el comportamiento de los fluidos del pozo durante de la etapa de producción. Sin embargo, en operaciones especiales de igual manera, los registros de producción nos pueden proveer de valiosa información que nos permitirá definir con precisión roturas de tubería, así como determinar de qué manera puede ser la pérdida de circulación de fluido durante la terminación del pozo. Registr � �� � Por lo � � Lo m menci
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