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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMÁN “LOS REGISTROS GEOFÍSICOS APLICADOS EN EL CAMPO AGUA FRIA DE POZA RICA, VERACRUZ” TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO PETROLERO PRESENTA: LUIS ALBERTO ESCOBAR PIÑA. DIRECTOR DE TESIS: ING. ALBERTO ENRIQUE MORFÍN FAURE México D.F. Junio 2011 CONTENIDO Objetivo………………………………………………………………………………………………………..1 Resumen……………………………………………………………………………………………….........2 Abstract………………………………………………………………………………………………………..3 Prologo…………………………………………………………………………………………..…………….4 Introducción………………………………………………………………………………………….………6 Capítulo I: PRINCIPIOS FISICOS Resistividad………………………………………………………………………………….............11 Porosidad…………………………………………………………………………………………………11 Porosidad Efectiva……………………………………………………………………….……………11 Porosidad Absoluta………………………………………………………..…………….…………..11 Porosidad Primaria……………………………………………………………………………………11 Porosidad Secundaria……………………………………………………………………………….12 Saturación de Agua………………………………………………………………………………....12 Permeabilidad……………………………………………………………………………………….…12 Radiactividad…………………………………………………………………………….….…………13 Ondas Acústicas……………………………………………………………………………………….13 Amplitud……………………………………………………………………………………………......15 Longitud de Onda……………………………………………………………………………….......16 Periodo…………………………………………………………………………………………………...16 Frecuencia…………………………………………………………………………………………......16 Modelo de Invasión de Fluidos…………………………………………………………………..17 Capitulo II: CONFIGURACION Y PRINCIPIO DE MEDICION DE LAS HERRAMIENTAS Sistema Potencial Natural…………………………………………………………………….20 Sistema de Rayos Gama-GR.……….……………………………………………………….21 Configuración de la Herramienta GR….…………………………………………………21 Principio de Medición…………………….……………………………………………………22 Sistema Sónico de Porosidad-BHC…………………..….………………………………..24 Configuración de la Herramienta BHC………………………………………………….24 Principio de Medición…………………………………………………………………………25 Sistema de Densidad Compensada-LDT…………………………………………………27 Configuración de la Herramienta LDT……….……………………………………….…27 Principio de Medición……………………………….…………………………………………28 Sistema de Neutrón Compensado-CNL.…………..…………………………………..…31 Configuración de la Herramienta CNL………………….……………………………….31 Principio de Medición…………………………………………………………………….…..32 Sistema de Inducción de Imágenes-AIT……..………………………………………….35 Configuración de la Herramienta AIT…………………….………………………….…35 Principio de Medición……………………….…………………………………………………36 Inductancia……………………………………………………..………………………………….40 Señal de Acoplamiento……………………………………..………………………………….40 Efecto Pelicular……………………………………………………………………………………40 Capitulo III: PRESENTACION DE LOS REGISTROS Y EJEMPLOS DE APLICACIÓN Ejemplo 1…..………………………………………………….………………………………………..43 Ejemplo 2……………………………………………………..…………………………………………46 Ejemplo 3……………..…………………………………………………………………………………48 Ejemplo 4…………….………………………………………………………………………………….50 Ejemplo 5……………..…………………………………………………………………………………52 Ejemplo 6……………..…………………………………………………………………………………55 Ejemplo 7……………..…………………………………………………………………………………57 Ejemplo 8……………..…………………………………………………………………………………59 Ejemplo 9……………..…………………………………………………………………………………61 Ejemplo 10………………………………………………………………………………………………64 Ejemplo 11………………………………………………………………………………………………66 Ejemplo 12………………………………………………………………………………………………68 Capitulo IV: VENTAJAS - DESVENTAJAS DE LAS HERRAMIENTAS Ventajas - Desventajas…………………………………………………………………………….71 Capítulo V: CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES Conclusiones……………………………………………………………………………………………74 Recomendaciones…………………………………………………………………………………….76 ANEXOS Lista de Figuras……………………………………………..…………………………………………78 Nomenclatura……………….………………………………………………………………………….80 Bibliografía………………………………………………………………………………………………82 39 42 44 46 48 51 53 55 57 60 62 64 DEDICATORIA: DEDICADA CON MUCHO AMOR PARA MI HIJO LUIS FERNANDO ESCOBAR FONSECA. GRACIAS A TI JEHOVA POR PERMITIR CONCLUIR ESTA ETAPA DE MIS ESTUDIOS; TE AGRADESCO POR MIS PADRES , MIS HERMANAS ,AMIGOS Y TODOS LOS MEDIOS QUE PUSISTE A MI ALCANZE Y PODER VER HOY CONCLUIDA MI CARRERA PROFESIONAL . AGRADECIMIENTOS A MIS PADRES: AVELINA PIÑA DE CRUZ Y TOMAS ESCOBAR DE LA CRUZ QUE SE OCUPARON EN EDUCARME Y SOBRETODO POR EL AMOR QUE ME ENTREGAN CADA DIA;ES EL AMOR MAS PURO Y SINCERO Y CREADOR DE ESTE LOGRO CONCLUIDO: SER UN INGENIERO PETROLERO. A MIS HERMANAS: SAYRA Y ALMA NAYELY POR QUE HASTA HOY HE RECIBIDO ESE APOYO INCONDICIONAL; Y LO MAS VALIOSO QUE JAMAS DEJARE DE SENTIR SU AMOR CARNAL. A MI ESPOSA MONICA FONSECA POR COMPARTIR SU VIDA CONMIGO Y JUNTOS ABRIR BRECHAS PENSANDO VER EL RESPLANDECER DE UN NUEVO DIA. A MIS AMIGOS Y COMPAÑEROS POR LOS MOMENTOS COMPARTIDOS EN EL SALON DE CLASES Y EXTRACLASES DONDE APRENDIMOS A CONVIVIR A PESAR DE LAS DIFERENCIAS QUE HAY EN TODO HUMANO. A MIS PROFESORES DEL PLANTEL ESIA TICOMAN QUE A TRAVES DE SU VALIOSO CONOCIMIENTO COMPARTIDO HAN LOGRADO QUE LOS ALUMNOS DESCUBRAN LA MAGIA QUE POSEEN Y CONQUISTAR LOS SUEÑOS MAS ANHELANDOS. A MI ASESOR EL INGENIERO ALBERTO ENRIQUE MORFIN FAURE POR EL APOYO INCOMPARABLE EN LA REALIZACION DE ESTA TESIS. DE :LUIS ALBERTO ESCOBAR PIÑA INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 1 OBJETIVO El objetivo de esta tesis es proporcionar los conocimientos necesarios referentes a los registros geofísicos usados en la Ingeniería Petrolera en sus diversas especialidades para una toma de decisiones adecuada. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 2 RESUMEN Capítulo I. Se hace la recopilación de los parámetros petrofísicos que un ingeniero petrolero debe tener en la interpretación de registros geofísicos. Capítulo II. En este capítulo se tiene la configuración y principio de medición de las siguientes herramientas: AIT, GR, LDT, CNL y BHC. Capítulo III. Se analizan los registros geofísicos de los ejemplos del campo Agua Fría para la determinación de la litología y zonas de interés. Capítulo IV. Se comparan las ventajas - desventajas de las características de las herramientas utilizadas de acuerdo a las condiciones ambientales que presentan el pozo y formación. Capítulo V. Se realiza una recopilación de los capítulos vistos y analizados anteriormente para la toma de conclusiones - recomendaciones. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 3 ABSTRACT Chapter I. Is the collection of petrophysical parameters must be a petroleum engineer for the interpretation of geophysical logs. Chapter II. This chapter has the configuration and principle of measurement of the following tools: AIT, GR, LDT, CNL and BHC. Chapter III. Geophysical logs are analyzed examples Agua Fría field to determine the lithology and areas of interest. Chapter IV. Compares the advantages and disadvantages of the features of the tools used according to environmental conditions that present well and training. Chapter V. We present a collection of chapters previously seen and analyzed for making conclusions and recommendations.INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 4 PROLOGO Entre 1912 y 1926 Conrad Schlumberger físico francés y su hermano Marcel inventaron una técnica de prospección minera basada en mediciones eléctricas tomadas en la superficie de la Tierra. En 1927 se toma el primer registro eléctrico, a partir de medidas de resistividad de la formación adyacente al pozo y se registraron en un perfil grafico x-y. En 1931, el parámetro petrofísico Potencial Natural vino a complementar al registro de resistividad para facilitar la identificación de las rocas permeables. Los trabajos de perforación en la zona iniciaron en 1903 en el campo Furbero ubicado en el municipio de Cuatzintla donde se halla una placa de de los responsables de la explotación de primer pozo quienes fueron Percy y N.Y Frank Furbero. El municipio de Poza Rica inicio su desarrollo en 1932 cuando la trasnacional inglesa adquiere derechos, instalaciones y terrenos. En esos años se descubre la riqueza del nuevo yacimiento debido al brote del pozo Poza Rica 2. Este municipio se encuentra ubicado en la zona centro del estado, en las coordenadas 97° 27 ” norte 20° 33´00.32" y oeste 97° 28´14.31", a una altura 46.3 metros sobre el nivel del mar. Limita al norte con el INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 5 municipio de Papantla, al Sur con los municipios de Papantla y Coatzintla; al Este con el municipio de Papantla y al Oeste con el municipio de Tihuatlán (Río Cazones).La superficie que ocupa en la actualidad es de 42 km2. Figura.1 Localización del municipio de Poza Rica,Veracruz. El interés que se ha tenido en desarrollar una industria petrolera en Poza Rica es debido a su potencial en recursos naturales no renovables tales como petróleo y gas. Se han logrado grandes avances a través del tiempo implementando una industria petroquímica y la creación de instituciones para fomentar el avance tecnológico en los procesos y así lograr un mayor beneficio económico. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 6 INTRODUCCION. Para una buena explotación de un yacimiento es de sumo interés conocer las características litológicas de las formaciones y el contenido de fluidos atravesadas por los pozos. Las técnicas con las que se cuenta son: el muestreo de los pozos a través de muestras de formación o la introducción de cables conductores eléctricos que cuenta con un equipo electrónico capaz de medir los parámetros petrofísicos del yacimiento. Hasta los años 70 los registros geofísicos se obtenían con unidades de tipo convencional. Estas operaban con un cable electromecánico de 7 conductores .Dentro de la cabina de la unidad se encontraban los paneles electrónicos y una cámara registradora que proporcionaba mediciones en películas trasparentes. En México se introduce el sistema de inducción en 1964, el sistema de producción en 1967, densidad en 1969, echados 1971 al igual que el de microproximidad, en 1979 se introduce el doble lateral y el doble inducción. Para el año de 1979 fueron sustituidos los tableros de control por sistemas computarizados. En la actualidad al llevar acabo la toma de registros se utiliza una unidad móvil que contiene un sistema computarizado para la obtención INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 7 y procesamiento de datos .También cuenta con el envió de potencia y señales de comando al equipo que esta en el pozo conectado por un cable electromecánico. Los registros de pozo son técnicas para conocer la información de los parámetros petrofísicos y geológicos de las formaciones atravesadas por el pozo. El registro se extiende horizontalmente dividido por carriles donde se grafican las mediciones de los parámetros tales como: porosidad, resistividad, tiempo de tránsito, etcétera; y verticalmente se tiene la profundidad. El uso de componentes de mayor potencia de procesamiento permitió una mejor combinación de herramientas y alcanzar velocidades mejores de registro. Las aplicaciones de los sistemas sensoriales de las herramientas aumenta la adquisición de información en agujero descubierto, agujero entubado,y de producción, el despliegue de imágenes de pozo y la verificación de operaciones de terminación. Figura 3.-Unidad Móvil Computarizada. Figura 2.-Sistema Computarizado CSU. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 8 El registro se obtiene al hacer pasar los sensores de la sonda en la formación que se desplaza lentamente con un cable. Figura 4.- Diagrama Esquemático de la toma de Registros Geofísicos. El equipo de fondo contiene sensores y un cartucho electrónico; la función del cartucho electrónico es depurar la información que llega de los sensores y enviarla a superficie. Haciendo una clasificación física de los registros son de tipo: eléctrico, nuclear, acústico o electromagnético, cada uno cuenta con la información especifica de las propiedades físicas . De ahí que cuenten con diferentes tipos de fuentes: radiactiva, sónicas o de inducción. El análisis de las diferentes herramientas y la información adicional que se tenga del campo petrolero, permite obtener un registro de la INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 9 formación, estimar la cantidad de petróleo extraíble y por ende determinar si es de valor comercial Los registros de pozo llevados a cabo en los campos correspondientes a la región de Poza Rica obtienen la información necesaria de las propiedades petrofísicas, los cuales son: registro de inducción (AIT), radiactividad natural (GR); acústico (BHC); densidad (LDT); y de neutrón compensado (CNL).Fue necesario efectuar la toma de registros en combinación con el sistema radiactivo rayos gama y tener una mayor precisión en la interpretación y ubicación de zona arcillosas. Figura 5.- Herramientas de Fondo INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 10 CAPITULO I: PRINCIPIOS FÍSICOS INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 11 RESISTIVIDAD. La resistividad de una sustancia es su capacidad para impedir la circulación de una corriente eléctrica a través de sí misma, su unidad es el Ohm- m2; la resistividad de una formación es la resistencia en Ohms de un cubo de 1m2 de superficie por un metro de profundidad. POROSIDAD. La porosidad de una roca es la fracción de volumen total de la misma ocupada por poros o espacios vacíos. Su valor esta dado en porcentaje. Es considerada una de las propiedades más importantes de la rocas de almacenamiento de un yacimiento. La porosidad es efectiva o absoluta. POROSIDAD EFECTIVA. Es el volumen total de poros comunicados del volumen total de la roca. POROSIDAD ABSOLUTA. Es el volumen total de poros comunicados y no comunicados del volumen total de la roca. POROSIDAD PRIMARIA. La porosidad primaria, intergranular o intercristalina se desarrolla durante el proceso de depósitos de los sedimentos. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 12 POROSIDAD SECUNDARIA. La porosidad secundaria se desarrolla posteriormente al proceso de depósito de sedimentos. Puede ser de tipo vugular, generada por disolución y de tipo fracturas generadas mecánicamente. SATURACION DE AGUA. Es la fracción del espacio poroso ocupado por agua de formación y es igual a: pww vvs / Dónde: wv es el volumen de agua contenida en la roca. Si el espacio está invadido por agua wv = pv , por lo tanto SW =1=100% Archie determino experimentalmente que la Sw de una formación se expresa en términos de la resistividad verdadera de la formación Rt. RtFRS wW / Cuando la roca está saturada 100% con agua salada (Ro) se tiene como ecuación: Sw= Ro/Rt PERMEABILIDAD.La permeabilidad es la capacidad de un medio poroso de transmitir fluidos . La unidad de permeabilidad es el darcy, siendo éste una unidad muy grande, en la práctica se usa el milidarcy (mD), la milésima de darcy. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 13 Un darcy es aquella permeabilidad que permite el paso de un centímetro cúbico de fluido de un centipoise de viscosidad en un segundo, a través de una sección de un centímetro cuadrado y sometido a un gradiente de presión de una atmósfera por centímetro cuadrado. Para que una roca sea permeable, debe tener porosidad interconectada (pozos, cavernas, fracturas). La permeabilidad de un medio poroso al paso de un fluido homogéneo es constante, cuando el fluido no reaccione con la muestra ni cambie las características físicas de la misma. RADIACTIVIDAD. La radiactividad se define como la desintegración espontánea de átomos, acompañada por la emisión de radiación de partículas alfa (), partículas beta () y partículas gama (). Las partículas gama son cuantos de luz, su emisión ocurre cuando se absorbe un electrón o cuando el átomo cambia a un estado excitado de menor energía o estable .Su penetración es bastante grande debido a que no posee carga ni masa. ONDAS ACUSTICAS. Hay dos tipos fundamentales de ondas: longitudinales y transversales. Ambos tipos de ondas son alteraciones o disturbios en movimiento, INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 14 pero son diferentes por la manera en la que viajan o se mueven. Cuando una onda viaja a través de un medio, las partículas que constituyen este medio se alteran de su posición en equilibrio. En las ondas longitudinales, las partículas son alteradas en dirección paralela a la dirección que la onda se propaga. Después de que una onda pasa a través de un medio, las partículas vuelven a su posición de equilibrio. Por consiguiente, las ondas viajan a través de un medio sin un desplazamiento neto de las partículas del medio. Una onda longitudinal está compuesta de compresiones (áreas donde las partículas están cerca unas a las otras) y de rarefacciones (áreas donde las partículas están separadas unas de las otras). Las partículas se mueven en una dirección paralela a la dirección de la propagación de la onda. En una onda transversal las partículas se mueven en dirección perpendicular a la dirección de la propagación de la onda. Figura 6.-Onda Longitudinal INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 15 AMPLITUD (A) de onda es el desplazamiento máximo de una partícula desde su posición de equilibrio. Su medición es en metros. Figura 8.- Longitud y Amplitud de onda. Figura 7.-Onda Transversal INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 16 LONGITUD DE ONDA ( ) es la longitud de un ciclo de la onda. La longitud de onda se mide entre los espacios sucesivos, o entre dos puntos equivalentes de una onda. La longitud de onda se expresa en metros. PERIODO DE ONDA (T) es el tiempo (medido en segundos) que el punto requiere para completar un ciclo entero de su movimiento, desde su punto más alto a su punto más bajo y nuevamente al más alto. FRECUENCIA DE ONDA (f) es el número de ciclos de onda, completado por un punto a través de la onda en un periodo de tiempo. La frecuencia está relacionada con el periodo de la onda por la siguiente ecuación: Figura 9.- Identificación del Periodo de Onda. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 17 Dónde: f es la frecuencia y T es el período. La frecuencia se mide en ciclos por segundo o hertz (Hz). MODELO DE INVASION DE FLUIDOS. El modelo considera que el filtrado del fluido de control entra en la formación con un movimiento similar al de un pistón creando un límite que define las zonas virgen e invadida. La profundidad de investigación queda definida por el diámetro de invasión. Por lo que este modelo tiene tres incógnitas y en su solución combina las mediciones para determinar el valor de estas incógnitas. A partir de un eje horizontal se distinguen las siguientes zonas permeables: El pozo se encuentra lleno de lodo, la resistividad es Rm. b. Zona de enjarre ,su resistividad es Rmc. c. Zona lavada, es el área inmediata al pozo donde se ha efectuado el máximo desplazamiento de los fluidos propios de la roca, provocado por el filtrado de lodo su resistividad es Rxo. http://www.visionlearning.com/library/pop_glossary_term.php?oid=2210&l=s INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 18 d. Zona transicional, es la zona inmediata a la zona lavada y en ella se ha efectuado una invasión parcial del filtrado de lodo. e. Zona virgen o no contaminada, no existe filtrado del lodo conservando sus características originales de fluido, la resistividad es Rt. Figura. 10 En esta figura se observan las zonas aledañas al pozo donde la cantidad de puntos de color negro indica el grado de invasión de fluidos. Donde (a) corresponde a la zona lavada (existe una gran invasión de fluidos), (b) zona de transición (la invasión de fluidos es parcial) y (c) zona virgen (la invasión es nula). (b) (a) (c) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 19 CAPITULO II: CONFIGURACIÓN DE LA HERRAMIENTA Y PRINCIPIO DE MEDICIÓN INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 20 SISTEMA DE POTENCIAL NATURAL. El sistema de potencial natural mide la diferencia de potencial que existe en un electrodo colocado en superficie N y otro móvil colocado en el lodo del pozo M. La curva del potencial natural se ubica en el carril 1, en milivolts. Las corrientes se generan a partir del movimiento de los iones presentes en las sales de las aguas que se encuentran en los espacios de las rocas porosas. Esta corriente es detectada por la sonda dentro del pozo. Para lograr una buena expresión de este voltaje es necesario que se tengan diferencias de concentraciones salinas tanto de la formación como del lodo. En caso de lodo base aceite o salado el potencial no es confiable. El potencial natural identifica la litología (lutita y arena). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 21 SISTEMA DE RAYOS GAMA. La configuración de este sistema se indica en la figura 11, conectado al cable a través de una cabeza acopladora. Figura 11.-Configuración del sistema GR. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 22 PRINCIPIO DE MEDICIÓN El sistema de rayos gama naturales mide la cantidad de radioactividad natural de la roca, la cual se lleva a cabo mediante un detector de centelleo. Las radiaciones son consideradas por el isótopo radioactivo Potasio de peso atómico 40 y elementos radiactivos de la serie Uranio y Torio. En su paso por la formación los rayos gama pierden energía por colisiones fenómeno denominado EFECTO COMPTON y son absorbidos por los átomos de la formación liberando electrones fenómeno denominado EFECTO FOTOELECTRICO. En la siguiente figura se observan los principales elementos generadores de la radiactividad natural, que emiten rayos gama con diferente nivel de energía Figura 12.-Espectro de emisión por potasio, torio y serie de uranio. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 23 Los elementos radioactivos se encuentran en mayor concentración en las arcillas, en tanto que en rocas limpias, se tiene normalmente bajo contenido de radioactividad (arenas, areniscas, calizas y dolomías). El registro de rayos gama se presenta en carril 1 en unidades API, con el potencial natural en milivolts; incrementa su valor de izquierda a derecha y susdeflexiones tienen dirección opuesta al de potencial natural. Este registro se toma simultáneamente con otros en agujero vacío, llenos de lodo o en pozos entubados, en estos últimos no se toma en cuenta sus valores para fines de cálculo. . INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 24 Figura 13.- Configuración del Sistema BHC. SISTEMA SONICO DE POROSIDAD (BHC). La configuración del sistema sónico compensado se indica en la figura 13. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 25 La herramienta sónica de porosidad tiene dos transmisores de ondas acústicas (superior e inferior) con cuatro receptores ubicados entre los transmisores para eliminar los efectos de agujero (diámetro del pozo o inclinación de la sonda), así como un circuito oscilador que opera a una frecuencia de 20 kHz. PRINCIPIO DE MEDICION Cuando transmisor es activado por un pulso genera una onda de sonido que incide en la formación, el tiempo transcurrido en que se detecta el arribo de la onda en los detectores es llamado tiempo de tránsito ( t). El sistema con objeto de calcular la porosidad de formación procesa el tiempo de tránsito, el cual está vinculado con las propiedades de roca y el contenido de fluidos. En la figura 14, se presenta un conjunto de ondas llamado tren de ondas, cada una de ellas adquiere una forma debido a su velocidad de desplazamiento y al recorrido de transmisión de energía en el sistema roca-fluido. Son 4 tipos de ondas: compresionales, corte, de lodo y stonley. Las ondas P (compresionales) son las primeras en ser detectadas por el conjunto de bobinas receptoras, presentando bajas amplitudes; son de interés para obtener los datos de tiempo de tránsito del cual se puede inferir propiedades del yacimiento tales como: porosidad, presencia de fluidos, y litología. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 26 Figura 14.- Ondas sónicas. Existen formaciones con presión de fluidos demasiado altas, lutitas sobrepresionadas con exceso de agua dentro de sus poros que ocasionan problemas durante la perforación de pozos. En este caso la velocidad sónica es mayor que en las lutitas con compactación normal. De esta forma se usa este sistema para predecir las presiones anormales. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 27 SISTEMA DE DENSIDAD COMPENSADA (LDT). En la figura 15, se observa el sistema radiactivo de litodensidad. Figura 15.- Configuración Sistema LDT INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 28 Consta de una fuente radioactiva que emite rayos gama de mediana energía hacia la formación y dos detectores montados en un patín blindado que se mantiene contra la pared del pozo por medio de un brazo y un sistema hidráulico; en tal forma que se mueve en el pozo cortando el enjarre entre patín y formación. PRINCIPIO DE MEDICION Se basa en una fuente emisora de rayos gama de mediana energía (661kev) que colisionan con los electrones de la formación perdiendo energía secuencialmente pasando por el efecto “Compton,” hasta llegar a un nivel de energía en el que interactúan con los electrones de los átomos transfiriendo su energía denominado efecto “Fotoeléctrico”. Así es como el fenómeno de absorción ocurre al emitirse un electrón y la cantidad de rayos gama que logran llegar a los detectores depende de la cantidad de choques recibidos. La densidad electrónica es inversamente proporcional al conteo de rayos gama (cps). El registro de litodensidad se obtiene con una herramienta que mide simultáneamente el índice de absorción de captura fotoeléctrica (Pef) y la densidad de la formación (ρb). En la figura 16, se observa el efecto Compton y Fotoeléctrico, principios en los que se sustenta la medición realizada por el sistema de litodensidad, para registrar medidas de los parámetros densidad y absorción fotoeléctrica. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 29 Figura 16.-Interaccion del rayos gama. El sistema de densidad compensada realiza mediciones en cps (cuantos por segundo) de emisiones de radiación gama con energías de 0.250 a 0.600 MeV para efecto de calcular la densidad electrónica de la formación, y en otra medida la absorción fotoeléctrica de cps radiaciones de rayos gama con energía de 0.04 a 0.00 MeV. En la figura 17, aparecen dos ventanas: la ventana de rayos gama de energía alta utilizada para calcular la densidad electrónica y una ventana de rayos gama de energía baja para determinar el Factor Fotoeléctrico. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 30 Figura 17.- Espectro de energía de rayos gama y ventanas de medición. El Factor Fotoeléctrico se obtiene de los rayos gama detectados en las ventanas de baja energía y se utiliza para la detección de fracturas. No es recomendable el uso en lodo base barita por estar fuertemente afectada. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 31 SISTEMA DE NEUTRON COMPENSADO (CNL). En la figura 18, se tiene el sistema de neutrón compensado combinado con litodensidad y rayos gama. Figura 18.- Configuración del Sistema LDT-CNL-GR. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 32 PRINCIPIO DE MEDICION El objetivo de este sistema es determinar la densidad de los átomos de hidrógeno (índice de hidrógeno) que contiene la formación y de ahí derivar la porosidad. Los neutrones son partículas eléctricamente neutras cada una tiene una masa idéntica a la masa de un átomo de hidrógeno. Una fuente radiactiva en la sonda (Am-Be) emite constantemente neutrones de alta energía que producen choques con los núcleos de los materiales de la formación .Por cada colisión el neutrón va perdiendo energía. La cantidad de energía perdida en cada colisión depende de la masa relativa del núcleo con el que choca su neutrón, la pérdida de energía es mayor cuando el neutrón golpea con una masa prácticamente igual. Las colisiones con núcleo pesados no desaceleran mucho el neutrón. La desaceleración de neutrones depende en gran parte de la cantidad de hidrógeno de la formación. Debido a colisiones sucesivas en unos cuantos microsegundos los neutrones disminuyen su velocidad a velocidad térmica correspondientes a energías de 0.025eV. En la figura 19, se presentan los diferentes choques o colisiones de interacción del neutrón: elástico, inelástico y de absorción. Se observa que hay desprendimiento de neutrones de menor energía o en caso de absorción desprendimiento de radiación tipo gama. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 33 Figura 19.-Interacción del neutrón. Cuando presentan energía de 0.025 eV se propagan aleatoriamente sin perder más energía hasta que son capturados por los núcleos de los átomos como el cloro, hidrógeno o silicio. Debido a los choques elásticos, inelásticos y de captura en la figura 20 se observa que el neutrón pierde energía instantáneamente convirtiéndose en neutrones termales con energías de 0.025 eV; el sistema de medición realiza su captura para convertirlos en cps de rayos gama de este modo determinar el almacenamiento de fluidos tales como: hidrocarburo, gas y agua. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 34 Figura 20.-Decaimiento de la energía de neutrón. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 35 SISTEMA DE INDUCCION DE IMÁGENES (AIT). En la figura 21, se presenta la configuración del sistema AIT.Figura 21.- Configuración del Sistema AIT INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 36 La sonda AIT contiene 8 bobinas receptoras mutuamente balanceadas con espaciamiento de varias pulgadas .Un transmisor opera a tres frecuencias pero la medición se efectúa con dos de ellas y seis de los ocho arreglos ,de esta manera se miden sus componentes en fase (R) obteniendo 28 señales a intervalos de tres pulgadas de profundidad. Cada arreglo consta de una bobina receptora y una de enfoque. PRINCIPIO DE MEDICION La herramienta se basa en principios de inducción electromagnética .La señal de un circuito oscilador alimenta a una bobina transmisora, al pasar sobre una trayectoria cerrada genera una corriente formando un campo electromagnético que induce un voltaje en la bobina receptora. Este campo generado por la trayectoria cerrada en el núcleo de la bobina sirve como ejemplo equivalente de la formación que se tiene alrededor de la herramienta. DEFASAMIENTO ENTRE LAS CORRIENTES DE TRANSMISION (It) E INDUCCION EN LA FORMACION (IL) Es de interés saber el comportamiento y generación de las ondas electromagnéticas para reconocer posibles fallas en el funcionamiento del sistema. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 37 1. Se sabe que el transmisor produce un campo magnético primario cuya función es la siguiente: Induce una corriente que fluye en la espira de la formación sobre el eje longitudinal de la herramienta. Esta corriente se desfasa 90 grados respecto a la corriente del transmisor. Induce una corriente directamente en la bobina receptora de amplitud grande, y se conoce como señal de acoplamiento directo, como en la mayoría de las herramientas inductivas esta señal se cancela por el diseño de arreglos balanceados. 2.-La corriente que fluye a través de la espira de formación genera un segundo campo electromagnético. Figura 22.- Generación de Campo Electromagnético (Etapa I). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 38 PRINCIPIO DE INDUCCION (ETAPA 2) Este campo magnético secundario genera una corriente en la bobina receptora, la cual está defasada respecto a la espira de formación y 180 grados respecto a la corriente del transmisor. Esta señal R sirve para evaluar la conductividad de la formación dado que la magnitud de la corriente en el receptor es proporcional a ella. Figura 23.- Generación de Campo Electromagnético (Etapa II). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 39 PRINCIPIO DE INDUCCION (ETAPA 3) El campo propagado en la formación genera una corriente en la misma la cual es coaxial con el eje del pozo defasada 90 grados respecto a la corriente del transmisor .La corriente en la formación produce un campo magnético secundario el cual es detectado por las bobinas receptoras en forma de voltaje. Este voltaje es proporcional a la conductividad de la formación. A medida que aumenta la distancia entre transmisor y receptor la contribución al voltaje en el receptor ocasiona corrientes que circulan en la formación. En conductividades altas el defasamiento en cada uno de los pasos anteriores es mayor a 90 grados .Este defasamiento adicional se llama efecto pelicular dado que el voltaje en el receptor esta 180 grados fuera de fase respecto a la corriente del transmisor. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 40 Como se mencionó la conductividad medida por el sistema inductivo es proporcional a la magnitud de la corriente generada en el receptor; la cual se afecta por diversos factores que se compensan para tener una medición confiable y considerar lo siguiente. INDUCTANCIA MUTUA Reconoce los campos electromagnéticos generados por las espiras de la formación, debido a su interacción cambia de magnitud. Figura 24.- Generación de Campo Electromagnético (Etapa III). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 41 SEÑAL DE ACOPLAMIENTO DIRECTO La magnitud de la señal de acoplamiento directo es mayor que la señal R, la presencia de esta hace imposible la medición de la señal R en forma confiable. En la solución de este problema la señal de acoplamiento directo se elimina del sistema implementando bobinas receptoras balanceadas, lo cual se hace embobinando las bobinas en sentido opuesto y colocarlas en tal posición que impida la recepción de la señal. EFECTO PELICULAR En una medición inductiva el efecto pelicular disminuye la conductividad aparente, esto quiere decir que la resistividad determinada por la herramienta es errónea, este efecto tiene como peculiaridad aumentar con la conductividad. La señal R es proporcional a la conductividad de la formación y se defasa 180 grados con la corriente del transmisor. En la práctica este valor de 180 no es exacto, el valor real está dado por el efecto pelicular, el acoplamiento directo y la inductancia. La medida de la conductividad en la formación y el uso de un reciprocador determinan la resistividad. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 42 CAPITULO IV: PRESENTACIÓN DE LOS REGISTROS Y EJEMPLOS DE APLICACIÓN INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 43 EJEMPLO 1 En la figura 25, se tiene el registro de inducción de imágenes con rayos gama (AIT+GR). Figura 25.- Registro de inducción de imágenes combinado con rayos gama (AIT+GR). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 44 PRESENTACION Carril 1. AIT Resistivity (AORI) - Resistividad (ohms-metro). AIT Input Borehole Radius (AIBD)- Radio de pozo (pulgadas) Barra codificadora: Blanco – Sin fluido Rojo –Hidrocarburo Azul - Agua Carril 2 Tensión (TENS) – Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Gamma Ray (GR) – Rayos gama (grados API). Carril 3 AIT 10 inch investigation AT10 (ohmm). - Curva de resistividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation AT20 (ohmm).- Curva de resistividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation AT30 (ohmm).- Curva de resistividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation AT60 (ohmm).- Curva de resistividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation AT90 (ohmm).- Curva de resistividad de 90 pulgadas de investigación Carril 4 AIT 10 inch investigation conductivity ATCO10 (mm/m).- Curva de conductividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation conductivity ATCO20 (mm/m).- Curva de conductividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation conductivity ATCO30 (mm/m).- Curva de conductividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation conductivity ATCO60 (mm/m).- Curva de conductividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation conductivity ATCO90 (mm/m).- Curva de conductividad de 90 pulgadas de investigación INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 45 EXPLICACION En la figura 25 ,se tiene el registro inductivo de imágenes combinado con rayos gama para determinar la radiactividad de la roca ,resistividad y efecto de invasión del lodo a la formación; en el carril de profundidad se indican las curvas de rayos gama y tensión del cable como parámetros de referencia ; en el carril uno, se tiene la configuración de pozo y el efecto de invasión así como el contenido de fluidos a la formación, cabe mencionar que los fluidos están normados por una codificación a colores en la cual el rojo denota presencia de hidrocarburos y azul agua ; a la profundidad de 1240 a 1380 metros ;las resistividades denotan valores altos donde las conductividades disminuyen además la presencia de invasión y contenido de fluidos se incrementa así como la disminución de rayos gama;por otro lado se consideran los intervalos de 1240 a 1280, 1300 a 1320 y 1365 a 1380 metros; sin contenido de fluidos en la formación ,incremento de la conductividad y disminución de la resistividad así como el incremento del rayos gama, de lo anterior se deduce que estos intervalos son lutitas por la condición establecida. Se concluye que los intervalos donde se incrementa la resistividad presentan areniscas arcillosas con posibilidad de contener hidrocarburos pero se debe de confirmar con la correlación de los registros de litodensidad, neutrón compensado y sónico de porosidad. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 46 EJEMPLO 2 En la figura 26, se tiene el registro de inducción combinado con rayos gama (AIT +GR). Figura 26.- Registro de inducción combinado con rayos gama (AIT+GR). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 47 PRESENTACION Carril 1 Gamma Ray (GR) – Rayos gama (API). Carril 2 Tensión (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Profundidad del pozo.- (metros). Carril 3 AIT 10 inch investigation AT10 (ohmm). - Curva de resistividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation AT20 (ohmm). - Curva de resistividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation AT30 (ohmm). - Curva de resistividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation AT60 (ohmm). - Curva de resistividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation AT90 (ohmm). - Curva de resistividad de 90 pulgadas de investigación Carril 4 AIT 10 inch investigation conductivity ATCO10 (mm/m).- Curva de conductividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation conductivity ATCO20 (mm/m).- Curva de conductividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation conductivity ATCO30 (mm/m).- Curva de conductividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation conductivity ATCO60 (mm/m).- Curva de conductividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation conductivity ATCO90 (mm/m). - Curva de conductividad de 90 pulgadas de investigación EXPLICACION En la figura 26, se tiene el registro combinado de inducción con rayos gama para determinar la litología y presencia de zonas de interés; rayos gama con variación hasta 70 API ; resistividades en un rango de 0 a 20 ohms-mts y tendencia aumentar de 1275 a 1300 metros; de 1320 a 1365 metros la conductividad en estos intervalos con tendencia a disminuir; en el primer intervalo de 1380 a 1390 metros se tiene la máxima resistividad, indicativo de una zona con posibilidades de ser productora de hidrocarburos y la curva correspondiente de rayos gama a disminuir. Se concluye que la litología es de lutitas, arenas arcillosas de acuerdo al comportamiento de cada una de las curvas analizadas. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 48 EJEMPLO 3 En la figura 27, se tiene el registro combinado de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama. Figura 27.- Registro combinado de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama (LDT+CNL+GR) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 49 PRESENTACION Carril 1 Bit Size (BS) – Diámetro de la barrena (pulgadas). Gamma Ray (GR) – Rayos gama. (API) Caliper (HCAL) – Calibrador (pulgadas). Carril 2 Tension (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadradas) Profundidad de pozo – (metros). Carril 3 Neutron Porosity (NPHl) – Porosidad Neutrón (PU). Std. Res. Formation Density (RHOZ)- Densidad de Formación (gramos por centímetro cúbico). EXPLICACION En la figura 27,se tiene un agujero en condiciones favorables de acuerdo al desarrollo del caliper; rayos gama con tendencia irregular en valores de 30 a 70 API; tensión del cable en condiciones favorables de acuerdo a la operación ;de la relación de porosidad neutrón y densidad se observa una tendencia a medir más la porosidad neutrón que la densidad en los intervalos 1250 a 1290, 1300 a 1375 metros, sin embargo el intervalo de 1290 a 1300 metros con indicación al cruce de ρb y ΦN; disminución de rayos gama ,se concluye una posible zona de interés con litología de arena arcillosa y porosidad promedio de 21 UP . INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 50 EJEMPLO 4 En la figura 28, se tiene el registro sónico de porosidad combinado con rayos gama (BHC+GR). PRESEN Figura 28.- Registro sónico de porosidad combinado con Rayos Gama (BHC+GR) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 51 PRESENTACION Carril 1 Bit Size (BS) – Diámetro de la barrena (pulgadas). Gamma ray (GR) – Rayos gama (API). Caliper (HCAL) –Calibrador (pulgadas). Carril 2 Tensión (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Profundidad del pozo – (metros). Carril 3 y 4 Delta –T (DT) - Tiempo de Tránsito Compresional (microsegundos por pie). Sonic Porosity (SPHl) - Porosidad Sónica (UP). EXPLICACION En la figura 28, se tiene el registro combinado de sónico de porosidad con rayos gama para determinar la litología , porosidad y zonas de interés ;rayos gama con comportamiento similar a los ejemplo 1y 2; tiempo de tránsito con tendencia a aumentar a lo largo del registro por el efecto de lutita al igual que la porosidad sónica de lo cual se deduce que la litología es arenas arcillosa ,y una zona de interés de 1290 a 1300 metros, de acuerdo al comportamiento del tiempo de tránsito , porosidad y rayos gama. Se concluye que el intervalo mencionado corresponde a una arena arcillosa con posibilidad de contener hidrocarburos de acuerdo a la correlación con los registros de inducción, litodensidad y neutrón compensado. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 52 EJEMPLO 5 En la figura 29, se tiene el registro de inducción de imágenes combinado con rayos gama (AIT+GR). Figura 29.- Registro de inducción de imagen combinado con rayos gama (AIT+GR) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 53 PRESENTACION Carril 1. AIT Resistivity (AORI)- Resistividad (ohms-metro). AIT Input Borehole Radius (AIBD)- Radio de pozo (pulgadas) Barra codificadora: Blanco – Sin fluido Rojo –Hidrocarburo Azul - Agua Carril 2 Tensión (TENS) – Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Gamma Ray (GR) – Rayos gama (API). Profundidad de pozo – (metros). Carril 3 AIT 10 inch investigation AT10 (ohmm).- Curva de resistividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation AT20 (ohmm).- Curva de resistividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation AT30 (ohmm).- Curva de resistividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation AT60 (ohmm).- Curva de resistividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation AT90 (ohmm).- Curva de resistividad de 90 pulgadas de investigación Carril 4 AIT 10 inch investigation conductivity ATCO 10 (mm/m).- Curva de conductividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation conductivity ATCO 20 (mm/m).- Curva de conductividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation conductivity ATCO 30 (mm/m).- Curva de conductividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation conductivity ATCO 60 (mm/m).- Curva de conductividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation conductivity ATCO 90 (mm/m).- Curva de conductividad de 90 pulgadas de investigación INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 54 EXPLICACION En la figura29, se tiene el registro combinado de imágenes AIT con rayos gama para determinar resistividad, litología, zona de interés, efecto de invasión; en el carril 1; se tiene la presencia de la imagen de invasión de lodo de perforación ,así como la presencia de hidrocarburos en la zona de interés ;en el carril de profundidad rayos gama con tendencia variable de acuerdo a la litología ,la cual correlaciona con las variaciones de las curvas de resistividad-conductividad; los intervalos de 1520 a 1545 ,1567 a 1615,1637 a 1660 metros indican presencia de lutitas debido a que en la imagen de invasión no se tiene efecto alguno; las resistividades con tendencia al traslape y a su reducción; conductividades tienden aumentar ;como zona posible de interés se tiene 1610 a 1635 metros en la cual se manifiesta la presencia de invasión en la imagen correspondiente ,aumento de resistividad , disminución de conductividad y decaimiento del rayos gama. Se concluye que este último intervalo corresponde a una arena arcillosa con posibilidad de contener hidrocarburos lo cual se debe de certificar con la correlación de los registros de litodensidad, neutrón compensado y sónico de porosidad. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 55 EJEMPLO 6 En la figura 30, se tiene el registro de inducción combinado con rayos gama (AIT +GR). Figura 30.- Registro de inducción combinado con rayos gama (AIT+GR) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 56 PRESENTACION Carril 1 Gamma Ray (GR) – Rayos gama (API). Carril 2 Tensión (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Profundidad de pozo – (metros). Carril 3 AIT 10 inch investigation AT10 (ohmm). - Curva de resistividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation AT20 (ohmm). - Curva de resistividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation AT30 (ohmm). - Curva de resistividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation AT60 (ohmm). - Curva de resistividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation AT90 (ohmm). - Curva de resistividad de 90 pulgadas de investigación Carril 4 AIT 10 inch investigation conductivity ATCO10 (mm/m).- Curva de conductividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation conductivity ATCO20 (mm/m).- Curva de conductividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation conductivity ATCO30 (mm/m).- Curva de conductividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation conductivity ATCO60 (mm/m).- Curva de conductividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation conductivity ATCO90 (mm/m).- Curva de conductividad de 90 pulgadas de investigación EXPLICACION En la figura 30, se tiene el registro combinado de inducción con rayos gama; rayos gama presenta variaciones a lo largo del registro correlacionables con la resistividad-conductividad ,el intervalo de 1610 a 1635 metros indica tendencia a disminuir rayos gama, aumentar resistividad y disminución de conductividad; lo cual corresponde a una arena arcillosa con posibilidad de contener hidrocarburos debiendo correlacionarse con los registro de litodensidad ,neutrón compensado y sónico porosidad para su certificación; el registro reviste un control de calidad adecuado de acuerdo a la aplicación. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 57 EJEMPLO 7 En la figura 31, se tiene el registro combinado de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama (LDT+CNL+GR). Figura 31.- Registro combinado litodensidad, neutrón compensado y rayos gama (LDT+CNL+GR). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 58 PRESENTACION Carril 1 Bit Size (BS) – Diámetro de la barrena (pulgadas). Gamma Ray (GR) – Rayos gama. (API) Caliper (HCAL) – Calibrador (pulgadas). Carril 2 Tension (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadradas). Profundidad de pozo – (metros). Carril 3 y 4. Neutron Porosity (NPHl) – Porosidad Neutrón (UP). Std. Res. Formation Density (RHOZ)- Densidad de Formación (gramos por centímetro cúbico). EXPLICACION En la figura 31, se tiene el registro combinado de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama para determinar litología, porosidad y zonas de interés ;rayos gama con tendencia variable , relación de porosidad neutrón y densidad con tendencia a la separación como indicador de zonas arcillosas , el intervalo de 1610 a 1635 metros presenta disminución de rayos gama y tendencia al cruce de porosidad neutrón - densidad, lo cual es indicativo de una posible zona con contenido de hidrocarburos; así mismo la litología corresponde a una arena arcillosa que debe certificarse con los registros tomados en agujero descubierto. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 59 EJEMPLO 8 En la figura 32, se tiene el registro sónico de porosidad combinado con rayos gama (BHC+GR). Figura 32.- Registro sónico de porosidad combinado con rayos gama (BHC+GR). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 60 PRESENTACION Carril 1 Bit Size (BS) – Diámetro de la barrena (pulgadas). Gamma Ray (GR) – Rayos gama (API). Caliper (HCAL) –Calibrador (pulgadas). Carril 2 Tensión (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Profundidad del pozo – (metros). Carril 3 y 4 Delta –T (DT) - Tiempo de Tránsito Compresional (microsegundos por pie). Sonic Porosity (SPHl) – Porosidad Sónica (UP). EXPLICACION En la figura 32, se tiene el registro combinado de rayos gama con sónico de porosidad para determinar litología ,porosidad y zonas de interés; rayos gama en forma variable de acuerdo a la litología observada y correlacionable con el tiempo de tránsito; el intervalo de 1610 a 1635 presenta tiempo variable con tendencia a disminuir de acuerdo a la matriz y al contenido de fluido; se observa a lo largo de registro un incremento del rayos gama y aumento en el tiempo de tránsito indicativo de zonas arcillosas , caso contrario si el rayos gama disminuye el tiempo también. Se concluye que el intervalo mencionado de interés corresponde a una arena arcillosa con posibilidades de contener hidrocarburos, así mismo el registro presenta un buen control de calidad. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 61 EJEMPLO 9 En la figura 33, se tiene el registro de inducción de imágenes combinado con rayos gama (AIT+GR). Figura 33.-Registro de inducción de imágenes combinado con rayos gama (AIT+GR). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 62 PRESENTACION Carril 1. AIT Resistivity (AORI)- Resistividad (ohms-metro). AIT Input Borehole Radius (AIBD)- Radio de pozo (pulgadas) Barra codificadora: Blanco – Sin fluido Rojo –Hidrocarburo Azul - Agua Carril 2 Tensión (TENS) – Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Gamma Ray (GR) – Rayos gama (API). Profundidad del pozo – (metros). Carril 3 AIT 10 inch investigation AT10 (ohmm).- Curva de resistividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation AT20 (ohmm).- Curva de resistividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation AT30 (ohmm).- Curva de resistividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation AT60 (ohmm).- Curva de resistividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation AT90 (ohmm).- Curva de resistividad de 90 pulgadas de investigación Carril 4 AIT 10 inch investigation conductivity ATCO10 (mm/m).- Curva de conductividad de 10 pulgadasde investigación AIT 20 inch investigation conductivity ATCO20 (mm/m).- Curva de conductividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation conductivity ATCO30 (mm/m).- Curva de conductividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation conductivity ATCO60 (mm/m).- Curva de conductividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation conductivity ATCO90 (mm/m).- Curva de conductividad de 90 pulgadas de investigación INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 63 EXPLICACION En la figura 33, se tiene el registro inducción (AIT) combinado con rayos gama (GR) para determinar el efecto de invasión de lodo a la formación ,presencia de hidrocarburos ,litología ;de la imagen de invasión indicada en el carril uno se observa la ausencia de esta, así como de invasión de fluidos en la formación; rayos gama con tendencia aumentar, resistividades a disminuir y traslaparse ,conductividades al aumento .Se concluye que en este registro se tiene lutitas sin presencia de alguna zona de interés. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 64 EJEMPLO 10 En la figura 34, se tiene el registro de inducción combinado con rayos gama (AIT +GR). Figura 34.- Registro de inducción combinado con rayos gama (AIT+GR). INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 65 PRESENTACION Carril 1 Gamma Ray (GR) – Rayos gama (API) Carril 2 Tensión (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Profundidad del pozo – (metros). Carril 3 AIT 10 inch investigation AT10 (ohmm).- Curva de resistividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation AT20 (ohmm).- Curva de resistividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation AT30 (ohmm).- Curva de resistividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation AT60 (ohmm).- Curva de resistividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation AT90 (ohmm).- Curva de resistividad de 90 pulgadas de investigación Carril 4 AIT 10 inch investigation conductivity ATCO10 (mm/m).- Curva de conductividad de 10 pulgadas de investigación AIT 20 inch investigation conductivity ATCO20 (mm/m).- Curva de conductividad de 20 pulgadas de investigación AIT 30 inch investigation conductivity ATCO30 (mm/m).- Curva de conductividad de 30 pulgadas de investigación AIT 60 inch investigation conductivity ATCO60 (mm/m).- Curva de conductividad de 60 pulgadas de investigación AIT 90 inch investigation conductivity ATCO90 (mm/m).- Curva de conductividad de 90 pulgadas de investigación EXPLICACION En la figura 34, se tiene el registro combinado de inducción con rayos gama para determinar litología, contenido de fluidos y zonas de interés; rayos gama con tendencia a aumentar al igual que las conductividades y a disminuir las resistividades .Se concluye que en este registro no existen zonas de interés de acuerdo al comportamiento de las curvas consideradas. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 66 EJEMPLO 11 En la figura 35, se tiene el registro combinado de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama (LDT+CNL+GR). Figura 35.- Registro combinado de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama (LDT+CNL+GR) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 67 PRESENTACION Carril 1 Bit Size (BS) – Diámetro de la barrena (pulgadas). Gamma Ray (GR) – Rayos gama. (API) Caliper (HCAL) – Calibrador (pulgadas). Carril 2 Tension (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadradas) Profundidad de pozo – (metros). Carril 3 Neutron Porosity (NPHl) – Porosidad Neutrón (PU). Std. Res. Formation Density (RHOZ)- Densidad de Formación (gramos por centímetro cúbico). EXPLICACION En la figura 35, se tiene que el rayos gama presenta un gradiente de aumento de acuerdo a su comportamiento; la relación porosidad neutrón- densidad con tendencia a la separación debido al alto contenido de lutita en la formación .Se concluye que en este registro se observan arenas arcillosas sin contenido de hidrocarburos. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 68 EJEMPLO 12 En la figura 36, se tiene el registro sónico de porosidad combinado con rayos gama (BHC+GR). Figura 36.- Registro sónico de porosidad combinado con rayos gama (BHC+GR) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 69 PRESENTACION Carril 1 Bit Size (BS) – Diámetro de la barrena (pulgadas). Gamma Ray (GR) – Rayos gama (API). Caliper (HCAL) –Calibrador (pulgadas). Carril 2 Tensión (TENS) –Tensión del cable (libras por pulgada cuadrada). Profundidad del pozo – (metros). Carril 3 y 4 Delta –T (DT) - Tiempo de Tránsito Compresional (microsegundos por pie). Sonic Porosity (SPHl) – Porosidad Sónica (UP). EXPLICACION En la figura 36, se tiene el registro combinado de rayos gama con sónico de porosidad para determinar litología, fluidos y zonas de interés; rayos gama con tendencia aumentar en función de la profundidad, tiempo de tránsito promedio de 80 microsegundos por pie con tendencia aumentar, así como la porosidad correspondiente calculada con la ecuación de Wyllie .Se concluye la ausencia de zona de hidrocarburos de acuerdo a las curvas analizadas y una litología de arenas arcillosas. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 70 CAPITULO IV: VENTAJAS - DESVENTAJAS DE LAS HERRAMIENTAS INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 71 VENTAJAS - DESVENTAJAS. En la tabla 1, se tiene las condiciones operativas de los sistemas de registros geofísicos. HERRAMIENTAS AIT CNL GR BHC LDT LODO BASE AGUA ACEITE OP EN AGUJERO DESCUBIERTO OP EN AGUJERO ENTUBADO X X PRESION MAXIMA < 20000 PSI TEMPERATURA < 350 ° F DETERMINACION DE POROSIDAD X CAVERNAS X X X X X VOLUMEN DE ARCILLOSIDAD VELOCIDAD DE OPERACIÓN 3600 pie/hora 1500 pie/hora 1500 pie/hora 1500 pie/hora 1500 ft/hora COMBINABLE CON HERRAMIENTAS AIT+ GR+FMI GR +LDT+CNL GR+LDT+ CNL GR+BHC +DIL GR+LDT +CNL EXCENTRALIZACION X X RUGOSIDAD X X X DETERMINAR LITOLOGIA INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 72 DETERMINAR SATURACION DE FLUIDOS X FRACTURAS X X X X IDENTIFICADOR DE GAS X Tabla 1.- Condiciones operativas de los registros geofísicos. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 73 CAPITULO V: CONCLUSIONES - RECOMENDACIONES INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 74 CONCLUSIONES Es de suma importancia que el ingeniero petrolero considere la información de los registros geofísicos en los análisis petrofísicos de las formaciones atravesadas por el pozo. En la presente tesis a través de los ejemplos de aplicación se tiene la determinación de los siguientes parámetros: Medición de la conductividad y cálculo de la resistividad. Predicción de la presencia de aceite, gas y agua. Identificación de zonas permeables y porosas. Identificación de la litología y contactos litológicos Evaluación de la calidad de cementación. Determinación de la presión de poro y fracturamiento. Determinaciónde zonas anormales de presión. Determinación de zonas lutíticas y volumen correspondiente. Determinación de zonas radioactivas productoras de hidrocarburos. Determinación del espesor de la capa. Determinación del volumen de minerales. Determinación de la saturación de fluidos. Determinación del volumen de fluidos. Determinación del contacto de fluidos. Determinación de la porosidad. Determinación del avance de fluidos. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 75 Determinación de las características geomecánicas de las formaciones. Determinación de las características acústicas de la formación Asentamiento de tuberías de revestimiento. Control de calidad en las formaciones en la etapa de producción. Determinación de la corrosión en las tuberías. Determinación de zonas con contenido de fracturas. Determinación del efecto del lodo a la formación. Análisis en formaciones complejas y arenosas. Determinación de zonas con perdida de fluido de perforación Determinación de condiciones anormales del pozo. Determinación de la posición-orientación de pozo y formación. Es importante hacer énfasis que el uso de registros en la industria petrolera no ha dejado de ser inusual aun por sus costos, dado que la información es adquirida en tiempo real beneficiando en el programa de perforación y desarrollo del campo petrolero. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 76 RECOMENDACIONES La calidad de los datos registrados de los sistemas expuestos en esta tesis debe ser de prioridad en la aplicación de la metodología para la toma de decisiones .Se recomienda la obtención de los registros geofísicos de acuerdo al programa establecido con anterioridad con el objeto de evaluar correctamente los yacimientos productores de hidrocarburos, así mismo se sugiere la correlación de estos registros para certificar los datos obtenidos. Se considera la aportación de esta tesis a los estudiantes de GEOCIENCIAS sea de apoyo para su desarrollo y preparación a lo largo de su carrera. INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 77 ANEXOS . INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 78 LISTA DE FIGURAS. Figura 1 Localización del municipio de Poza Rica,Veracruz. 5 Figura 2 Sistema Computarizado CSU. 7 Figura 3 Unidad Móvil Computarizado. 7 Figura 4 Diagrama Esquemático de la toma de Registros. 8 Figura 5 Herramientas de Fondo. 9 Figura 6 Onda Longitudinal. 15 Figura 7 Onda Transversal. 16 Figura 8 Longitud y Amplitud de onda. 16 Figura 9 Identificación de Periodo de Onda. 19 Figura 10 Modelo de Invasión. 17 Figura 11 Configuración del sistema GR. 21 Figura 12 Espectro por emisión de potasio,torio y serie de uranio. 22 Figura 13 Configuración de sistema BHC. 24 Figura 14 Ondas sónicas. 26 Figura 15 Configuración del sistema LDT. 27 Figura 16 Interacción de rayos gama. 29 Figura 17 Espectro de energía de rayos gama y ventanas de medición. 30 Figura 18 Configuración de sistema LDT+CNL+GR. 32 Figura 19 Interacción de neutrón. 33 INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 79 Figura 20 Decaimiento de la energía de neutrón. 34 Figura 21 Configuración de sistema AIT. 35 Figura 22 Generación de Campos Electromagnéticos-ETAPA I. 37 Figura 23 Generación de Campos Electromagnético-ETAPA II. 38 Figura 24 Generación de Campos Electromagnéticos -ETAPA III. 39 Figura 25 Registro de inducción de imágenes combinado con rayos gama (AIT+GR). 43 Figura 26 Registro de inducción combinado con rayos gama (AIT+GR). 46 Figura 27 Registro de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama( LDT+CNL+GR ). 48 Figura 28 Registro sónico de porosidad combinado con rayos gama (BHC+GR). 50 Figura 29 Registro de inducción de imágenes combinado con rayos gama (AIT+GR). 52 Figura 30 Registro de inducción combinado con rayos gama (AIT+GR). 55 Figura 31 Registro de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama( LDT+CNL+GR ). 57 Figura 32 Registro sónico de porosidad combinado con rayos gama (BHC+GR). 59 Figura 33 Registro de inducción de imágenes combinado con rayos gama (AIT+GR). 61 Figura 34 Registro de inducción combinado con rayos gama (AIT+GR). 64 Figura 35 Registro de litodensidad, neutrón compensado y rayos gama( LDT+CNL+GR ). 66 Figura 36 Registro sónico de porosidad combinado con rayos gama (BHC+GR). 68 TABLA 1 Ventajas y Desventajas. 71 INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 80 NOMENCLATURA. SW Saturación de Agua. (%) SO Saturación de Aceite. (%) Sg Saturación de Gas. (%) Rw Resistividad del agua de Formación. Ohm-m Rt Resistividad medida de la Formación. Ohm-m Ro Resistividad Mojada de la formación. Ohm-m Rmc Resistividad de Enjarre. Ohm-m Rm Resistividad de Lodo. Ohm-m Rxo Resistividad de Zona Lavada. Ohm-m F Factor de Formación. Adimensional F Frecuencia. hertz T Periodo segundos ΔT Tiempo de Tránsito. μs/pie A Amplitud. metros λ Longitud de Onda. metros K Permeabilidad. milidarcy Φ Porosidad. (%) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 81 Pe Índice de Captura Fotoeléctrica. barns/electrón Ρb Densidad de la Formación. g/cm3 TENS Tensión lb/plg2 GR Rayos Gama. API AIT INPUT BOREHOLE RADIUS Radio de Pozo. pulgadas AT90, AT60; …………… Resistividad medida en diferentes radios de investigación. Ohm-m ATCO90, ATCO60; …………….. Conductividad medida en diferentes radios de investigación. mm/m HCAL Calibrador pulgadas BS Diámetro de Barrena. pulgadas NPHI Porosidad Neutrón. PU RHOZ Densidad de Formación. g/cm3 SHPI Porosidad Sónica. PU DT Tiempo de Tránsito Compresional. microsegundos/pie SP Potencial Natural. mV(milivolts) INGENIERIA PETROLERA REGISTROS GEOFISICOS 82 BIBLIOGRAFIA Guillermo Guillot ,2010. “Manual básico para la interpretación de registros geofísicos de pozo”, Tesis de Licenciatura, UNAM, México. Falla Villegas Elías John, 2010. “Interpretación de Registros de Pozos de Petroleó “, UNMSM, México. Glover Paul, 2010. “Petrophisycs MSc Course Notes” Valenzuela Cazares Jesús Martin; 1986. “Análisis e Interpretación de Registros Geofísicos y su Aplicación a la Ingeniería de Perforación”, Tesis de Licenciatura, IPN, México. Morfin Faure Alberto, 2007. “Interpretación de Registros para Perforación “, PEMEX, México. Schlumberger “Theory, measurement and interpretation of well log “, New York. 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