Schlumberger

Principios / Aplicaciones de la Interpretacin de Registros

SchlumbergerPrincipios/Aplicaciones de la Interpretacin de Registros

S S

C E

H R

L V

U M B E I C E S

R

G

E

R

E

D

U

C

A

T

I

O

N

A

L

Se reservan todos los derechos. Ninguna parte de este libro se puede reproducir, almacenar en un sistema, o transcribir en cualquier forma o por cualquier medio, electrnico o mecnico

sin previa autorizacin por escrito del editor.

Indice

1

Introduccin ............................................................................................................................. Historia ........................................................................................................................ La Operacin de Campo ............................................................................................... Adquisicin de Datos de los Registros .......................................................................... Procesamiento de Datos ................................................................................................ Transmisin de Datos .................................................................................................. Referencias ...................................................................................................................

1 1 3 5 5 6 7 9 9 9 10 10 11 11 12 13 13 14 15 15 15 16 17 18 18 18 18 20 20 20 21 21 21 22 23 23 24 24

2

Fundamentos de la Interpretacin Cuantitativa de Registros ................................................... Porosidad ..................................................................................................................... Saturacin ..................................................................................................................... Permeabilidad .............................................................................................................. Geometra de los Yacimientos ...................................................................................... Temperatura y Presin ................................................................................................. Interpretacin de Registros ........................................................................................... El Proceso de Invasin ............................................. .................................................... Resistividad................................................................................................................... Factor de Formacin y Porosidad ................................................................................. Saturacin de Agua ....................................................................................................... Registro de Resistividad ...................................................................................... Resistividades del Agua ....................................................................................... Porosidad ............................................................................................................. Formaciones Arcillosas ....................................................................................... Referencias ...................................................................................................................

3

Registros de Potencial Espontneo y de Rayos Gamma Naturales .......................................... Curva SP ....................................................................................................................... Origen del SP ....................................................................................................... Componente Electroqumico del SP .................................................................... Componente Electrocintico del SP ..................................................................... SP en Funcin de Permeabilidad y Porosidad....................................................... SP Esttico ........................................................................................................... Determinacin del SSP ............................................................................... Forma de la Curva del SP .................................................................................... Formaciones de muy Alta Resistividad ............................................................... Corrimientos de la Lnea Base de Lutitas ............................................................ Anomalas en el SP Relacionadas con las Condiciones de Invasin Anomalas en el SP-Ruido .................................................................................... Registro de GR.............................................................................................................. Propiedades de los Rayos Gamma ...................................................................... Equipo ............................................................................. Calibracin ......................................................................

Indice

Curvas de Correccin por Condiciones de Pozo Aplicaciones .................................................................... El Registro NGS ....................................................................... Principio Fsico ............................................................... Principio de Medicin ..................................................... Presentacin del Registro ................................................ Curvas de Correccin por Efectos de Pozo ..................... Interpretacin .................................................................. Aplicaciones.................................................................... Referencias ..............................................................................4

Determinacin de la Resistividad del Agua de Formacin.. de Catlogos de Agua .........................................................Rw de Anlisis Qumicos ........................................................... Rw del SP.... .......... .... ................................................................ Determinacin del Rmft ........................... ......................... Determinacin de Rw .........................................................

Precauciones y Correcciones por el Medio Ambiente Sales Diferentes al NaCl............................................................ Anomalas de SP ....................................................................... Rw a Partir de Registros de Resistividad-Porosidad.. Registro ........................................................................... Ploteo de SP ..................................................................... Ploteo de Resistividad-Porosidad ............................................. Rw a Partir de Rxo y R, ...................................................... Referencias ............................................................................... Registros de Porosidad Registros Snicos .................................................................................................... Principio ......................................................................................................... Equipo ............................................................................................................ Presentacin del Registro ............................................................................... Velocidades Snicas en las Formaciones ....................................................... Determinacin de la Porosidad (Ecuacin de Wyllie de Tiempo Promedio) ....................................................................................................... Areniscas Compactas y Consolidadas ................................................... Carbonatos ........................................................................................... Arenas No Compactadas........................................................................ Ecuacin Emprica Basada en Observaciones de Campo ......................

Correlaciones con la Curva t ................................................................................... Presiones Anormales de Formacin ........................................................................ Interpretacin de la Onda de Cizallamiento .......................................................... Registros de Densidad .......................................................................................................

40 40 40 41

Indice

Principio .................................................................................................................... Equipo ....................................................................................................................... Registro en Agujeros Vacios ................................................................................... Presentacin del Registro ........................................................................................ Calibracin ............................................................................................................... Efecto de Agujero ..................................................................................................... Densidad de Electrones y Densidad Total ............................................................... Porosidad a Partir del Registro de Densidad .......................................................... Efecto de Hidrocarburos ................................................................................ Efecto de Arcilla .............................................................................................. Efecto de Presin............................................................................................ Registro Litho-Densidad* ........................................................................................ Equipo .............................................................................................................. Absorcin Fotoelctrica .................................................................................. Respuesta de la Herramienta ......................................................................... Registros Neutrnicos........................................................................................................ Principio .................................................................................................................... Equipo ....................................................................................................................... Presentacin del Registro ........................................................................................ Calibracin ............................................................................................................... Caractersticas de Investigacin ............................................................................. Respuesta de la Herramienta .................................................................................. Indice de Hidrgeno del Agua Salada .................................................................... Respuesta a los Hidrocarburos ................................................................................ Arcillas, Agua Ligada .............................................................................................. Efecto de Litologa .................................................................................................. Determinacin de la Porosidad a Partir de Registros de Neutrones .............................................................................................................. Correcciones del SNP .............................................................................................. Medicin de Neutrones Trmicos ............................................................................ Aplicaciones .............................................................................................................. Referencias .........................................................................................................................

41 42 42 43 43 43 43 44 45 45 46 46 47 47 49 49 49 49 51 51 52 52 52 53 54 54 54 54 55 55 55

Determinacin de Litologa y Porosidad

5757 58 59 59 60 G1 61 61 61 62 63 65

Grficas de Registros Neutrnico y de Densidad ............................................................ Grfica de Registros de Densidad-Snico ........................................................................ Grficas de Registros Snico y Neutrnico ..................................................................... Grficas de Densidad vs. Seccin Transversal Fotoelctrica ......................................... Grficas del NGS ...................................................................................... !. ..................... Efecto de la Arcillosidad en las Grficas ...................................................................... Efecto de la Porosidad Secundaria en las Grficas ....................................................... El Registro de Indice de Porosidad Secundaria ............................................................ Efecto de los Hidrocarburos en las Grficas ................................................................. Grfica de M-N ........................................................................................................... Grfica MID ................................................................................................................. Grfica MID pmao en Funcin de Umaa ..........................................................................

Indice

Mezclas Complejas de Litologas ................................................................................. Programa Litho-Anlisis .............................................................................................. Presencia de Evaporitas ................................................................................................ Identificacin de Fluidos .............................................................................................. Referencias ................................................................................................................... Registros de Resistividad 70 Registros Elctricos Convencionales ............................................................................ Principio .............................................................................................................. Dispositivos de Resistividad ................................................................................ Curvas Normal y Lateral ..................................................................................... R, en Base al Registro ES.................................................................................... Registro con Electrodos de Enfoque............................................................................. Laterolog 7 .......................................................................................................... Laterolog 3 ........................................................................................................... Laterolog 8 .......................................................................................................... Sistema Doble Laterolog-Rxo................................................................................ Efecto de Delaware .................................................................................... Efecto de Groningen................................................................................... Escalas................................................................................................................. Registro Esfrico de Enfoque .............................................................................. Influencia de las Variables de Pozo y Correcciones de Registros.... Efecto de Pozo............................................................................................ Efecto de Capas Adyacentes ....................................................................... Factores Pseudogeomtricos ...................................................................... Correccin de Invasin ................ .............................. ............................... Registro de Induccin .................................................................................................... Principio de Medicin ......................................................................................... Factor Geomtrico ............................................................................................... Enfoque Herramientas Multibobinas.................................................................... Deconvolucin .................................................................................................... Efecto de Piel ..................................................................................................... Equipo ................................................................................................................. Presentacin del Registro y Escalas ..................................................................... Correcciones Ambientales................................................................................... Correccin del Efecto de Agujero .............................................................. Correccin de Efecto de Capa Adyacente .................................................. Correccin de la Invasin ........................................................................... Formaciones de Alta Resistividad .............................................................. Efecto de Capas Inclinadas ........................................................................ Agujeros Grandes ....................................................................................... Anillo ......................................................................................................... Lodos Salinos .............................................................................................. Mediciones de Induccin Contra las de Laterolog .............................................. Instrumentos de Mic.roresistividad .............................................................................. Microlog ............................................................................................................. Principio .................................................................................................... Interpretacin ............................................................................................ Microlaterolog .................................................................................................... Principio .................................................................................................... Respuesta ...................................................................................................

65 67 68 69 69

70 70 70 71 73 73 74 74 76 77 78 78 78 79 80 80 80 80 81 81 81 82 82 82 83 83 84 85 85 85 85 86 86 86 87 88 88 90 91 91 91 92 92 92

Indice

Registro de Proximidad ....................................................................................... Principio .................................................................................................... Respuesta ................................................................................................... Resolucin Vertical ................................................................................... MicroSFL ........................................................................................................... Correcciones Ambientales .................................................................................. Interpretacin de Resistividad ............................................................................ Determinacin de Rxo ........................................................................................... Correcciones de la Resistividad por Invasin ..................................................... Referencias .................................................................................................................. Determinacin de la Saturacin 96 Introduccin ................................................................................................................ Formaciones Limpias .................................................................................................. Curvas de Resistividad Contra Porosidad ............................................................ Curvas de Microresistividad Contra Porosidad .................................................. Comparacin Rwa ................................................................................................ Superposiciones Logartmicas ...................................................................................... Superposicin de Log F y Log Rdftp .................................................................... Superposicin de R0 y Superposicin de F .......................................................... Mtodos de Relacin de Resistividad .......................................................................... Mtodos de Zona Lavada.................................................................................... Mtodos de Zona Invadida ................................................................................. Balance de Porosidad.......................................................................................... Otros Diagramas de Relacin...... ........................................................................ Mtodos de Relacin con Correccin por Invasin ............................................. Superposicin de Rxo/Rt ....................................................................................... Anlisis Rpido Rxo/Rt ......................................................................................... Diagrama de Petrleo Movible F-MOP ......................................................................... Porosidad y Saturacin de Gas en Agujeros Vacios ........................................................ Formaciones Arcillosas .................................................................................................. Modelo Simplificado de Arena y Arcilla Laminados ........................................... Modelo Simplificado de Lutita Dispersa ............................................................... Relacin Total de Lutita ........................................................................................ Modelos Saraband* y Coriband* .................................................................................... Modelo Saraband ................................................................................................... Modelo Coriband ................................................................................................... Modelo de Doble Agua .................................................................................................. Modelo VOLAN* ................................................................................................. Programa Cyberlook* ........................................................................................... Mtodo GLOBAL* ........................................................................ ............................... Referencias ..................................................................................................................... Registros de Propagacin Electromagntica .............................................................................. Introduccin ................................................................................................................... Registro EPT .................................................................................................................. Mtodos de Interpretacin .................................................................................... Mtodo CRIM .............................................................................................. 127

92 92 92 93 93 94 94 94 94 95

96 96 96 98 99 100 100 100 102 102 102 103 104 104 105 105 107 107 108 109 110 110 111 111 113 115 117 119 121 125

5

127 128 129 130

Indice

Mtodos pi y Ac ............................................................................................. Mtodo ipo ..................................................................................................... Registro DPT.................................................................................................................. Efectos Ambientales ............................................................................................. Mtodos de Interpretacin .................................................................................... Mtodo Modificado tpo .................................................................................. Mtodo Modificado de Doble Agua tpo......................................................... Grfica Pa en Funcin de Ra ........................................................................ Mtodo de Saturacin Doble ........................................................................ Referencias ..................................................................................................................... Permeabilidad y Productividad ................................................................................................ 139

130 131 133 134 135 135 135 136 136 138

6

Permeabilidad.................................................................................................................. Saturaciones Irreductibles ..................................................................................... Zona de Transicin: Efectos de Presin Capilar .................................................... Permeabilidad en Base a Gradientes de Resistivididad .......................................... Estimaciones de la Permeabilidad en Base a y Sw{ .......................................... Permeabilidad y Registro de Magnetismo Nuclear ................................................ Principio ...................................................................................................... Aplicaciones/Interpretacin ......................................................................... Permeabilidades Efectiva y Relativa ..................................................................... Prediccin del Corte de Agua ............................................................................. Permeabilidad en Base a Presencias de Minerales Derivados de Manera Geoqumica ............................................................................................ Permeabilidad a Partir de los Probadores de Formaciones .................................. Anlisis del Decremento de Presin .......................................................... Anlisis del Incremento de Presin ............................................................ Productividad .............................................................................................................. Registro de Productividad .................................................................................. Referencias ..................................................................................................................7

139 139 140 140 141 143 143 144 145 145 145 145 146 148 149 151 151

Ssmica de Pozo...................................................................................................................

153 153 153 153 155 156 159 159 161 161 161 162

Introduccin ................................................................................................................. Equipo Ssmico para Pozos ......................................................................................... Adquisicin Digital de Disparos de Verificacin ......................................................... Conversin de Tiempo a Profundidad y Perfil de Velocidad .............................. Procesamiento Geogram .............................................................................................. Perfil Ssmico Vertical ................................................................................................ Procesamiento ..................................................................................................... Perfil Ssmico Vertical Sinttico ......................................................................... Perfil Ssmico Vertical con Desplazamiento ...................................................... Principales Aplicaciones del VSP ...................................................................... Referencias ..................................................................................................................8

Servicios Geolgicos ...........................................................................................................

163 163

Introduccin ....................................................................................................... .........

Indice

Correlacin ................................................................................................................. Informacin Estratigrfica a Partir del Registro de Echados...................................... Herramienta de Echados HDT ............................................................................ Herramienta de Echados Estratigrficos............................................................. Procesamiento a Boca del Pozo del lugar del Pozo ............................................. Programa Dipmeter Advisor* ............................................................................ Servicio Microbarredor* de Formaciones .......................................................... Identificacin de Electrofacies .................................................................................... Clculo Faciolog ................................................................................................. Despliegue Geocolumn ....................................................................................... Servicios de Descripcin de Yacimientos .................................................................... Datos Faltantes .................................................................................................... Estimacin de la Permeabilidad .......................................................................... Concentracin de Datos ...................................................................................... Matrices y Mapas ............................................................................................... Referencias .................................................................................................................. Propiedades Mecnicas de Rocas 187 Fracturas Naturales ...................................................................................................... Detecccin de Fracturas ....................................................................................... Mediciones Snicas ................................................................................... Mediciones de Calibrador de Pozos ........................................................... Mediciones de Densidad ............................................................................ Mediciones de Resistividad ........................................................................ Medicin de Absorcin Fotoelctrica ......................................................... Medicin de Echado .................................................................................. Herramienta de Teleobservacin de Agujeros ........................................... Microbarredor* de Formaciones ................................................................ Otras Mediciones ........................................................................................ Conclusin .......................................................................................................... Constantes Elsticas .................................................................................................... Anlisis de Esfuerzo ............................................................................................ Anlisis de la Fuerza de la Arena ....................................................................... Anlisis de Altura de Fracturas Hidrulicas ........................................................ Referencias .................................................................................................................

164 168 170 171 175 175 176 177 178 178 181 182 182 184 185 186 187 187 187 189 189 190 190 191 192 192 192 192 193 193 195 196 198

INTRODUCCION

1Hace ms de medio siglo se introdujo el registro elctrico de pozos en la industria petrolera. Desde entonces, se han desarrollado y utilizado, en forma general, mucho ms y mejores dispositivos de registro. A medida que la ciencia de los registros de pozos petroleros avanzaba, tambin lo haca el arte de la interpretacin de datos. Hoy en da, el anlisis detallado de un conjunto de perfiles cuidadosamente elegido, provee un mtodo para derivar e inferir valores precisos para las saturaciones de hidrocarburos y de agua, la porosidad, el ndice de permeabilidad, y la litologa de la roca del yacimiento. Se han escrito cientos de artculos tcnicos que describen los diferentes mtodos de registro, su aplicacin y su interpretacin. Esta abundante literatura es abrumadora en cuanto a contenido y, frecuentemente, inaccesible para los usuarios comunes de registros de pozos. Por lo tanto, este documento presenta una resea de estos mtodos de registros de pozos y de las tcnicas de interpretacin. Trata en detalle los diversos servicios de pozo abierto que ofrece Schlumberger, as como mtodos esenciales de interpretacin y aplicaciones bsicas. La presentacin es la ms breve y la ms clara posible, con un mnimo de ecuaciones matemticas. Se espera que el documento sea til como libro de consulta para cualquier persona interesada en el registro de pozos. Para aquellos que estn interesados en material ms detallado, pueden consultarse las referencias que aparecen al final de cada captulo, as como otra literatura al respecto.

HISTORIAEn el ao de 1927 se realiz el primer registro elctrico en el pequeo campo petrolero de Pechel- bronn, Alsacia, provincia del noreste de Francia. Este registro, una grfica nica de la resistividad elctrica de las formaciones rocosas atravesadas por el pozo, se realiz por el mtodo de estaciones. El instrumento de medicin de fondo (llamado sonda), se detena en intervalos peridicos en el agujero, se hacan mediciones, y la resistividad calculada se trazaba manualmente en una grfica. Este procedimiento se repeta de estacin en estacin hasta que se grabara todo el registro. Una parte de este primer registro se muestra en la Fig. 1-1. En el ao de 1929, el registro de resistividad elctrica se introdujo comercialmente en Venezuela, Estados Unidos y Rusia y, un poco ms tarde, en las Indias Orientales Holandesas. Rpidamente se reconoci en la industria petrolera la utilidad de la medicin de la resistividad para propsitos de correlacin y para la identificacin de las capas potenciales portadoras de hidrocarburo. En 1931, la medicin del potencial espontneo (SP) se incluy con la curva de resistividad en el registro elctrico. En ese mismo ao, los hermanos Schlumberger, Marcel y Conrad, perfeccionaron un mtodo de registro continuo y se desarroll el primer trazador grfico.

Fig. 1-1. El primer registro: puntos trazados en papel grfico por Henri Dol.

La cmara con pelcula fotogrfica se introdujo en 1936. En ese entonces, el registro elctrico consista en la curva de la SP y en las curvas de resistividad normal

posos. El registro snico, proporcionaba na medicin de la porosidad; los registros de resistividad enfocados, una medicin de la resistividad real de la formacin virgen no invadida, Las mejoras posteriores en el registro snico incluyeron el registro snico compensado, por efecto de pozo, BHC, el registro snico de espaciamiento largo I,SS*, y las herramientas Snico de Arreglo, SDT. Estas ltimas herramientas permiten registrar el tren de ondas completo. En base al anlisis del tren de onda, es posible obtener los tiempos de trnsito de las ondas de Stoneley y de cizallamiento adems del tiempo de trnsito de las ondas compresionales. El registro de la densidad de la formacin, otra medicin que depende bsicamente de la porosidad de la formacin, se introdujo en el mercado a principios de los aos sesrnta. Un registro de densidad de formacin compensada FDC'*, que compensa la presencia del enjarre segua rpidamente en 1964. En 1981, el registro de Litho-Densidad* proporcion una mejor medicin de la densidad y una medicin de la seccin transversal de absorcin fotoelctrica, sensible a la litologa. La recuperacin de muestras fsicas de rocas y de muestras de lquidos de formacin por medio de herramientas de cable tambin tiene un amplio historial. Desde 1937 se encuentra en operacin el saca muestra de pared que dispara una bala cilindrica, hueca en la formacin y que la recupera al jalarla. Por supuesto, dicha tcnica ha sufrido continuas mejoras durante el medio siglo posterior a su introduccin. En el caso de rocas muy duras, existen herramientas de muestreo mecnico que perforan y sacan las muestras de rocas. En 1957 se introdujo un probador de formaciones. Recuperaba una muestra de los lquidos de la formacin y se meda la presin de poro durante el proceso de muestreo. Posteriormente surgieron el probador de formacin por intervalos, FIT, y el multiprobador de formacin, RFT*. Las herramientas ms antiguas slo podan llevar a cabo una medicin de presin y recuperar una muestra de lquido por viaje en el poio: la herramienta RFT puede efectuar un nmero ilimitado de medida de presin y recuperar dos muestras de lquido por viaje. Para manejar el caso de formaciones donde el agua de formacin es dulce o vara en salinidad, o en la cual la salinidad se desconoce, se han desarrollado mediciones dielctricas. En 1978, se introdujo la herramienta de propagacin electromagntica, EPT*, y en 1985 la herramienta de propagacin profunda, DPT*. El resumen histrico anterior de ningn modo cubre todas las mediciones llevadas a cabo en la actualidad con artefactos de registro por cable. Otras mediciones de registro incluyen la resonancia magntica nuclear, la espectrometra nuclear (natural e inducida) y numerosos parmetros de agujeros revestidos.

LA OPERACION DE CAMPOLos registros elctricos por cable se llevan a cabo desde un camin de registros, al que en ocasiones se llama laboratorio mvil (Fig. 1-3). El camin transporta los instrumentos de medicin de fondo, el

F

i

g

1-2. Operacin de registro por cable

cable elctrico y un malacate que se necesita para bajar los instrumentos por el pozo, as como el equipo de superficie necesario para alimentar las herramientas de fondo y para recibir y procesar sus seales, y tambin el equipo necesario para efectuar una grabacin petma-

tcnicas de registro prevalecientes y han modificado

Cuadro 1-1

20.0 Bits/Segundo Herramienta Ssmica para Po*o Tren de Ondas de 5 Segundos 80.0 Bits/Segundo

PROCESAMIENTO DE DATOSEl procesamiento de seales puede efectuarse en, por lo menos, tres niveles: en el pozo (en la herramienta), a la boca del pozo (en el camin) y en un centro de cmputo central. El lugar donde se lleva a cabo el procesamiento depende de dnde se pueden producir los resultados deseados con mayor eficacia, dnde se necesita primero la informacin extrada, dnde se encuentran los expertos, o dnde lo exigen las Consideraciones tecnolgicas. Cuando es conveniente, se disea la herramienta de registro para que los datos se procesen en el fondo y la seal procesada se transmita a la superficie. Esto sucede cuando se prevee una escasa utilidad en el futuro para los datos primarios o cuando la cantidad de datos primarios impide su transmisin. Sin embargo, en la mayora de los casos es preferible llevar los datos primarios medidos a la superficie para su grabacin y procesamiento. De este modo, los datos originales estn disponibles para un procesamiento posterior o para presentacin y se preservan permanentemente para su uso futuro. Un sistema de computacin digital en el poso, llamado unidad CSU*, se encuentra en todas las unidades Scliluiuberger de todo el mundo (Fig, 1-4). Dicho sistema proporciona la capacidad de manejar grandes cantidades de datos. Supera muchas de las limitaciones anteriores de los sistemas de registro combinados (el apilainiento o combinacin de mltiples sensores de medicin en una sola cadena de herramientas de registro), Tambin agiliza las operaciones en el campo. La calibracin de las herramientas se efecta con mayor rapidez y exactitud y la operacin se controla de manera ms eficiente. El sistema C'SU proporciona el potencial obvio para el procesamiento de datos en el lugar del pojo. Tambin ya se lleva a cabo el procesamiento de las ondas snicas para obtener las velocidades compresionales y de ciza- llainiento, as como el procesamiento de los espectros de energa nuclear para obtener la composicin elemental y luego la composicin qumica. Es posible utilizar

Fig, 1-4 El

CSU es

un sistema computaritado integra] para In adquisicin y

el

procesamiento de datos. Sus principales elementos son: Derecha: pantalla y unidades de pelculas pticas para registrar datos, Centro- teclado/unidad impresora debajo de tres lectoras de cinta. Izquierda: computadoras gemelas DEC 11Si rada una con memoria de 256 K Parte superior: lectora dual de disco duro con capacidad de 42 megabytes y una unidad de cinta de respaldo de 4* megabytes.

nuestras ideas con respecto al rumbo de los nuevos descubrimientos. Se han mejorado los sensor, la electrnica de fondo, el cable, la telemetra de cable y el procesamiento de las seales en la superficie. Mediciones de registro bsicas pueden contener grandes cantidades de informacin. Anteriormente, no se registraba parte de dichos datos debido a la falta de sensores y de electrnica de fondo de alta velocidad, a la incapacidad de transmitir los dalos por el cable y a la incapacidad de grabarlos en la unidad de registro. Del mismo modo, dichas limitaciones han evitado o retardado el uso de nuevas mediciones y herramientas de registro. Con la telemetra digital, se ha presentado un importante aumento ett la cantidad de datos que pueden enviarse por el cable de registro. Las tcnicas de registro digital dentro de la unidad de registro proporcionan un aumento substancial en la capacidad de grabacin de datos. El uso de seales digitalizadas tambin facilita la transmisin de seales de registro por radio, satlite o lnea telefnica a centros de cmputo ti oficinas centrales. Elt el Cuadro 1-1 se compara la velocidad de transmisin de datos de una de tas herramientas ms antiguas, la combinacin induccin-snico, con los requisitos de transmisin de datos de algunas de las nuevas. Esto muestra el gran aumento en la cantidad de datos que pueden manejar los ms recientes sensores, el cable de registro y los instrumentos de tierra; todo como resultado de las tcnicas digitales. Requisitos de transmisin de datos de algunas herramientas de registro de pozos. ISF Induccin - Snico 200 Bits/Pies de Pozo Echado de Alta Resolucin 10 Canales de Microresistividad 25.0 Bits/Pies de Pozo Snico de Arreglo Onda Completa 60.0 Bits/Pies de Pojo Espectroscopia Inelstica Espectro de Energa

5

pailones de deconvohlcin y filtracin de seales ms complejas con el sistema CSU. Prcticamente, todos los modelos y ecuaciones comunes para la interpretacin de registros pueden ejecutarse en la unidad CSU. Aunque no sean tan completos como los programas de interpretacin de registros disponibles en centros de cmputo, los programas de interpretacin en el lugar del posso superan de manera importante lo que puede efectuarse manualmente. Hay programas en el pozo que sirven para conocer la porosidad y las saturaciones en litologa simple y compleja, para identificar la litologa, calcular los echados de la formacin, calcular la permeabilidad y determinar muchos ms parmetros petrofsicos, adems, pueden representarse los datos (ya sea grabados, procesados o computados) de la manera que mejor convenga al usuario. Sin duda alguna, aumentar la demanda de evaluacin de formaciones por medio del procesamiento en el pozo y los programas sern ms sofisticados. El centro de cmputo ofrece una computadora ms potente, expertos en anlisis de registros, ms tiempo, y la integracin de ms datos. Los centros de cmputo Schlumberger se encuentran en los centros petroleros ms importantes de todo el mundo. Proporcionan procesamiento de seales y anlisis de la formacin ms completos que aquellos del sistema CSU en el pozo. Los programas de evaluacin varan en su alcance desde la evaluacin de un solo pozo, a una serie de productos de aplicacin especiales o hasta servicios de descripcin de yacimientos que evalan campos completos. Es posible utilizar de manera ms amplia, tcnicas estadsticas tanto para la seleccin de parmetros como para los clculos reales. El procesamiento de registros parece encaminarse cada vez ms al tratamiento integrado y simultneo de todas las mediciones de registro. Se disean programas para que reconozcan que los parmetros de registro de un volumen determinado de rocas se encuentren interrelacionados de manera predecible, y para que se preste atencin a dichas relaciones durante el procesamiento. Ahora, nuevos programas pueden usar datos provenientes de ms fuentes como muestras, verificacin de presin y produccin y modelaje de yacimientos,

centro de cmputo Schlumberger y de all por telfono al hogar u oficina del usuario. Ya que el sistema es bidireccional, se pueden transmitir registros computados o registros de pozo vecinos al pozo.' El sistema tambin proporciona comunicacin vocal bidireccional. Hay varios modelos de estacin re-

TRANSMISION DE DATOSEl sistema CSU puede transmitir registros con un enlace de comunicacin adecuado. La estacin receptora puede ser otro sistema CSU, una terminal de transmisin o un centro de cmputo principal. Se pueden editar o formatear los datos antes de la transmisin a fin de reducir el tiempo de transmisin o para adaptar los datos a l&s exigencias del destinatario. Verificaciones de la calidad de la transmisin aseguran que la informacin transmitida sea confiable. Con la red de comunicaciones LOGNET* es posible transmitir va satlite datos o cintas de registro desde el pozo a muchos lugares (Fig. 1-5). Dicho servicio est disponible en toda la parte continental de Estados Unidos y Canad en HuG tierra o en Wellsite las plataformas marinas. De hecho, cualquier telfono puede convertirse en estacin receptora. Una pequea antena de comunicaciones porttil en el pozoFig 1-5 Diagrama del sistema de comunicaciones LOGNET

permite transmitir va satlite los dalos de registros del pozo al

6

ceptora: Una mquina FAX digital estndar recibir dato* grficos de registro directamente en la oficina. Una telecopiadora porttil Pilot 50* conectada a una toma telefnica en la oficina o el hogar permite a los clientes aprovechar el servicio las 24 horas del da. Es posible instalar lina estacin de registro Pilot 100* en la oficina del cliente para que reciba grficas de registro y de cinta y para hacer copias mltiples de las grficas de registro. Ya que esta estacin es automtica, puede recibir datos sola. Puede instalarse una ELITE 1000* en la oficina del cliente a fin de que reciba datos provenientes de la red de comunicacin LOGNET. Junto con esta estacin de trabajo, se encuentran disponibles un acervo completo de correcciones ambientales as como toda la serie de productos avanzados de Schlumberger. Se puede montar un centro de emputo Pilot 2000* en la oficina del cliente para realizar en ella misma la interpretacin computamada de los registros. El Pilot 2000 incluye personal, un analista de registros y un tcnico. Este centro tiene acceso a todos los programas comunes de interpretacin de registros Schlumberger, Existen otros sistemas de transmisin locales en diferentes partes del mundo que utilizan comunicaciones por telfono, radio y/o satlite. En algunos casos, es posible transmitir desde el pozo. En otros, la transmisin debe originarse desde una estacin de comunicaciones ms permanente. Con una planeacin previa, pueden transmitirse datos de registro prcticamente desde cualquier lugar del mundo hacia otro.

19 20

, AIME. 189 Doll. H G "The Laterolog- A New Resistivity Logging Method with Electrodes Using an Automatic Focusing System, J. Pet, Tech. (Nov. 1951) 3, No. 11; Pet. Trans, AIME, 102 Schuster, N A , Badon, J.D-, and Robbins, E H.: "Application of the ISF/Sonic Combination Tool to Gulf Coast Formations, Trans , Gulf Coast Assoc. Geol. Soc. (Oct 1971). Doll, H.G.: The Microlaterolog," J.Pet. Tech. (Jan. 1953), 5, No.l; Pet Trans., AIME, 108 Doll, H.G., Dumanoir, J.L , and Martin, M.,- Suggestions for Belter Electric Log Combinations and Improved Interpretations, Geophys. (April 1960) 25, No.4.

21 22

23 24 25 26 27 28 29

Stripling, A A : "Velocity Log Characteristics," J Pet. Tech. (Sept 1958), 10, No 9; Pet. Trans, AIME, 213 Aron, J., Murray, J., and Seeman, B "Formation Com- prexsional and Shear Interval-Ttansit-Time Logging by Means of Long Spacing* and Digital Techniques, paper SPE 7446 presented at the 1978 SPE Annual Meeting Faul, II and Tittle, C.W : ' Logging of Drill Holes by the Neutron-Gamma Method, and Gamma Ray Scattering, Geophys. (1951) 10 Wahl, J.S., Tittman, J., Johnstone, C.W., and Alger, R.P.: "The Diial Spacing Formation Density Log, J, Pet. Tech. (Dec. 1964) 10, No- 12, Gardner, J.S. and Dumanoir, J.L.: Litho-Density Log Interpretation, Trans., 1980 SPWLA Annual Logging Symp Lock, G A. and Hoyer, Wr.A.: Natural Gamma Ray Spectral Logging," The Log Analyst (Sepl.- Ocl. 1971) 12, No. 5. Serra, O., Baldwin, J., and Quirein, J.: Theory, Interpretation, and Practical Applications of Natural Gamma Ray Spectroscopy, Trans., 1980 SPWLA Annual Logging Symposium

REFERENCIAS1 2 3 4 5 6Schlumberger, C.t Schlumberger, M., and Leonurdon, E-G.: "Blectrcal Coring; A Method of Determining Bottom-Ilole Databy Electrical Measurements, AlME T.P 492; Geophys. Prosp Trans., AIME (1932) 110 Schlumberger, C , Schlumberger, M-, and Dol, H.G.: "The Blectromagnetic Teleclinometer and Dipmeter,'* Proc., First World Petroleum Congress, London {July 1933). Dol, II.G.: "The SP Dipmeter," Pet. Tech. (Jan. 1943)0 Stratton, E.F. and Hamilton, R.G.: "Application of Dipmeter Surveys, paper presented at 1947 AIME Annual Meeting, Tulsa, Oct. 810. DeChambrier, P : The Microlog Continuous Dipmeter, Geophys. (April 1953) 18, No.4. Allaud, LA. and Ringot, J.:M

The High-Resolution Dipmeter Tool," The Log

Analyst (May-June 1969) 10, No. 3. 7 Pontecorvo, B ; Neutrn Well Logging - A New Geological Method Based on Nuclear Physics, OLI and Gas J (Sept. 1941) 40, No 18 8 Titile, C.W., Faul, H., and Goodman, C.: Neutrn Logging of Drill Holes: The Neutron-Neutron Method," Geophys. (April 1951) 10, No.4 9 Ruase 11, J.H. and Bishop, B O Quantitative Evaluation of Rock Porosity by Neutron-Neutron Method,, Pet Eng. J (April 1954). 10 Bush,1R.E. and Mardock, E.S.: "The Quantitative Interpre- tation of Radioactivity Logs, ' J Pet. Tech. (1951) 3. No. 7; Pet. Trans , AIME. 102 11 Russell, W-L-: "Interpretation of Neutron Well Logs, Bull., AAPG (1962) 30, No,2. 12 Wyllie, M.R.J.: "Procedures for the Direct Employment of Neutron Log Data in Electric-Log Interpretation," Geophys. (April 1952J 17, No.4. 13 Allen, L.S., Tittle. C W, Mills, W R , and Caldwell, R L : "Dual-Spaced Neutron Logging for Porosity, Geophys (Jan 1967) 32, No 1. 14 Alger, R.P., Locke, S , Nagel, W.A.. and Sherman, H.: "The Dual-Spacing Neutron Log * CNL, J. Pet. Tech. (Sept 1972 ) 24, No 9 15 Doll, H.G. Introduction to Induction Logging and Application to Logging of Wells Drilled With Oil-Bas- Muds/ J. Pel. Tech. (June 1949Pet. Trans , AIME, 180. 16 Dumanoir, J.L., Tixier, M.P., and Martin, M.: 'Interpretation of the InductionElectrical Log in Fresh Mud, J, Pet. Tech. (July 1957), 9, No. 7; Trans , AIME, 210 17 Tixier, M.P , Alger, R.P., Bigg*, W.P., and Carpenter, B.N.: "Dual InductionLaterolog: A New Tool for Reniatjvity Analysis, paper SPE 713 presented at the 1963 SPE Annual Meeting, New Orleans, Oct. 1963 18 Doll, H.G.: "The Microlog A New Electrical Logging Method for Detailed Determination of Perm^nMr Beds, J Pet Tech. (June 1950), 2, No 6; Pet. Trans

7

Casi toda la produccin de petrleo y gas en la actualidad *r extrae de acumulaciones en los espacios porosos de las rocas del yacimiento, generalmente areniscas, calizas o dolomitas. La cantidad de petrleo o gas contenida en una unidad volumtrica del yacimiento es el producto de su porosidad por la saturacin de hidrocarburos. Adems de la porosidad y de la saturacin de hidrocarburos, se requiere el volumen de la formacin que condene hidrocarburos para calcular las reservas totales y determinar si la reserva es comercial. Es necesario conocer el espesor y el rea del yacimiento para calcular su volumen. Para evaluar la productividad del yacimiento, es necesario saber con qu facilidad puede fluir el lquido a travs del sistema poroso. Esta propiedad de la toca que depende de la manera en que los poros estn intercomunicados, es la permeabilidad. Los principales parmetros petrofsicos requeridos para evaluar un depsito son entonces su porosidad, saturacin de hidrocarburos, espesor, rea y permeabilidad. Adems, la geometra, la temperatura y la presin del yacimiento, as como la biologa pueden desempear un papel importante en la evaluacin, terminacin y produccin de un yacimiento.

2

hay una reduccin en el volumen de la matriz y un aumento correspondiente en el volumen de los poros. Se pueden presentar tensiones en la formacin causando redes de grietas, fisuras o fracturas, que se agregan al volumen de los poros. Sin embargo, en general, el volumen real de las fracturas es relativamente pequeo. Estas normalmente no aumentan la porosidad de la roca de manera significativa, aunque s pueden aumentar su permeab FUNDAMENTOS DE LA INTER- ilidad en PRETACION CUANTITATIVA DE gran REGISTROS medida.

SATURACIONLa saturacin de una formacin es la fraccin de su volumen poroso que ocupa el lquido en consideracin. Por lo tanto, la saturacin de agua es la fraccin o porcentaje del volumen poroso que contiene agua de formacin. Si slo existe agua en los poros, una formacin tiene una saturacin de agua del 100%. El smbolo de saturacin es S; se utilizan varios subndices para denotar la saturacin de un lquido en particular (S, saturacin de agua; S saturacin de petrleo; Si, saturacin de hidrocarburos, etc.). La saturacin de petrleo o gas es la fraccin del volumen poroso que contiene petrleo o gas. Los poros deben saturarse con algn lquido. De este modo, la suma de todas las saturaciones de una

POROSIDADLa porosidad es el volumen de los poros por cada unidad volumtrica de formacin; es la fraccin del volumen total de una muestra que es ocupada por poros o huecos. El smbolo de la porosidad es . Una substancia densa y uniforme, como un pedazo de vidrio, tiene una porosidad cero; por otro lado, una esponja tiene una porosidad muy alta. Las porosidades de las formaciones subterrneas pueden variar en alio grado. Los carbonatos densos (calizas y dolomitas) y las evaporitas (sal, anhidrita, yeso, silvita, etc.) pueden tener una porosidad prcticamente de cero; las areniscas bien consolidadas pueden tener una porosidad del 10 al 15%; las arenas no consolidadas pueden llegar a 30% o ms de porosidad, las lutilas o arcillas pueden tener una porosidad con contenido de agua de ms de 40%, sin embargo los poros individuales son generalmente tan pequeos que la roca es impermeable al flujo de lquidos. * Las porosidades se clasifican segn la disposicin fsica del material que rodea a los poros y a la distribucin y forma de los poros. En una arena limpia, la matriz de la roca se compone de granos de arena individuales, con una forma ms o menos esfrica, y apiados de manera que los poros se hallan entre los granos. A esta porosidad se le llama porosidad intergranular, sucrsica o de matriz. Por lo general, ha existido en las formaciones desde el momento en que se depositaron. Por esta razn, tambin se le conoce como porosidad primaria. Segn la forma en que fueron depositadas, las calizas y dolomitas tambin pueden mostrar porosidad intergranular. Asimismo, pueden tener porosidad secundaria en forma de pequeas cavidades. La porosidad secundaria se debe a la accin de aguas de formacin o fuerzas tectnicas en la matriz de roca despus del depsito- Por ejemplo, las aguas de infiltracin ligeramente acidas pneden crear y agrandar los espacios porosos al desplatarse a travs de los canales de interconexin en las calizas; y los caparazones de pequeos crustceos atrapados en el interiot pueden disolverse y formar cavidades. Por otro lado, las aguas de infiltracin ticas en minerales pueden formar depsitos que sellen parcialmente varios poros o canales de una formacin. De este modo, reducen la porosidad de la formacin y/o alteran la geometra de los poros. Las aguas ricas en sales de magnesio pueden infiltrarse a travs de la calcita, reemplazando gradualmente el calcio por magnesio. Ya que el reemplazo se efecta tomo por tomo, mol por mol, y el volumen de un mol de dolomita es 12% menor que el de la calcita, el resultado es que 8

determinada roca de formacin debe ser igual al 100%. Aunque existen casos poco comunes de lquidos de saturacin aparte del agua, el petrleo y el gas (como bixido de carbono o simplemente aire), la presencia de una saturacin de agua menor al 100% generalmente implica una saturacin de hidrocarburos igual al 100% menos la saturacin de agua (o sea 1 - ). La saturacin de agua de lina formacin puede variar de un 100% hasta un valor muy pequeo; sin embargo, muy rara vez es nula. Sin importar qu tan rica sea la roca del yacimiento de petrleo o gas, siempre habr una pequea cantidad de agua capilar que el petrleo no puede desalojar; generalmente dicha saturacin se conoce como saturacin de agua irreductible o connata. Del mismo modo, en el caso de una roca de yacimiento con presencia de petrleo o gas, es imposible retirar todos los hidrocarburos por medio de las tcnicas de evacuacin y recuperacin ms comunes. Alguna cantidad de hidrocarburos permanece atrapada en partes del volumen poroso; esta saturacin de hidrocarburos se conoce como saturacin de petrleo residual. En un yacimiento que contenga agua en el fondo y petrleo en la parte superior, la demarcacin no siempre ser clara; se presenta una transicin ms o menos gradual de un 100% de agua hasta un mayor contenido de petrleo. Si el intervalo con contenido de petrleo es suficientemente espeso, la saturacin de agua en la parte superior se aproxima a un valor mnimo llamado saturacin de agua irreductible, S u ,,. Debido a las fuerzas capilares, cierta cantidad de agua se adhiere a los granos y no es posible desalojarla. Una formacin con saturacin de agua irreductible producir hidrocarburos sin presencia de agua. Dentro del intervalo de transicin se obtendr un poco de agua junto con el petrleo; la cantidad de agua aumenta al parejo del . Debajo del intervalo de transicin, la saturacin de agua es igual al 100%. Por lo general, mientras sea ms baja la permeabilidad de la roca de yacimiento, mayor ser el intervalo de transicin. Por el contrario, si el intervalo de transicin es corto, la permeabilidad ser alta.

anchos o estrechos, espesos o delgados, grandes o pequeos. Los yacimientos gigantes, como algunos cn_el Medio Oriente, pueden abarcar cientos de kilmetros cuadrados y tener varios miles de pies de espesor. Otros son minsculos, demasiado pequeos para ser perforados. Sus configuraciones varan desde una simple forma de lente hasta algunas excesivamente

PERMEABILIDADLa permeabilidad es una medicin de la facilidad con que los lquidos fluyen a travs de una formacin. En una determinada muestra de roca y con cualquier lquido homogneo, la permeabilidad ser una constante siempre y cuando el lquido no interacte con la roca en s. La unidad de permeabilidad es el darey que es muy grande. Por lo tanto, comnmente se utiliza la milsima parte: el milidarcy (md). El smbolo de la permeabilidad es fc. Una roca debe tener fracturas, capilares o poros interconectados para ser permeable. As, existe cierta relacin entre la porosidad y la permeabilidad. Por lo general, tina permeabilidad mayor se acompaa de una porosidad mayor; sin embargo, esto no es por ningn concepto una regla absoluta. Las lutita-s y ciertas clases de arena tienen altas porosidades, sin embargo, sus granos son tan pequeos que los caminos que permiten el paso de lquidos son escasos y tortuosos. Por lo tanto, sus permeabilidades pueden ser muy bajas. Otras formaciones, como la caliza, pueden presentar pequeas fracturas o fisuras de una gran extensin. La porosidad de dicha formacin ser baja, pero la permeabilidad de una fractura puede ser muy grande. Como resultado, las calizas fracturadas pueden tener bajas porosidades pero permeabilidades muy altas.

Anticline

Piercement Salt Dome

Low-Permeability Barrier

GEOMETRIA DE LOS YACIMIENTOSLas formaciones productivas (yacimientos) se presentan en una cantidad casi ilimitada de formas, tamaos y orientaciones. La Fig, 2-1 muestra algunos de los principales tipos de yacimiento; tambin es posible que se forme casi cualquier combinacin de dichos tipos. La orientacin y forma fsica de un yacimiento pueden influir seriamente en su productividad. Los yacimientos pueden serChannel Fill Lenticular Traps

Fig, 2-1. Algunas de las formas y orientaciones ms comunes de yacimientos.

9

complejas. La mayora d1, la mayora de las muestras de formacin presentan un exponente de saturacin de ms o menos 2. Por lo tanto, en la prctica /FR U , de interpretacin 5" = de registros, n se considera l/ R, igual a 2 a menos que se conozca otro valor. Aceptando que n = 2, la Ec. 2-4a se escribe como (Ec.2 - 4b) A esta ecuacin frecuentemente se le llama ecuacin de saturacin de agua de Archie. Es la piedra angular de la mayora de las tcnicas elctricas de interpretacin de registros. En la Ec. 2-3, FR W es igual a ?0| la resistividad de la formacin cuando est saturada al 100% con agua de resistividad R. La ecuacin de saturacin de agua, Ec. 2-4b, puede entonces expresarse as: Carta Sw-1 resuelve de manera grfica la ecuacin de saturacin(Ec. 2-5)

de agua de Archie. La saturacin (filtrado de lodo) de agua, S to , de la zona lavada puede expresarse tambin por medio de la frmula de Archie (Ec. 2-4a) como _ [FR, donde R m f es la resistividad del filtrado de lodo y R JO es la resistividad de la zona lavada. S xo es igual a (1 -S(,T), S), T es la saturacin residual de hidrocarburo en la zona lavada. La Si,, depende hasta cierto grado de la viscosidad de los hidrocarburos; aumenta, por lo general, junto (Ec.2 - 6) con la viscosidad. La comparacin de las saturaciones de agua obtenidas en la zona lavada (Ec. 2-6) y en la zona no invadida (Ec. 24b) determina la fraccin del petrleo en el volumen total que el proceso de invasin desplaza. Ya que Sj, = (1 S.) y Shr (1 io). 1 volumen total del petrleo desplazado es (S IO S,). La capacidad del filtrado de lodo para desplazar petrleo durante el proceso de invasin indica que la formacin muestra permeabilidad relativa en relacin con el petrleo. De la misma manera, puede obtenerse produccin petrolfera cuando la explotacin del yacimiento se pone en marcha. Las Ecuaciones 2-4b y 2-6 tambin pueden combinarse para producir la relacin de saturacin en la zona virgen, no contaminada con respecto a la saturacin en la zona lavada. Al dividir la primera ecuacin entre la segunda, obtenemos1/J

(Ec.2 - 7) Las observaciones empricas sugieren que SI0 ~ 1 ^5. Al substituir esta relacin en la Ec.2-7 da=(

JW Rt \

V

i/ (Ec.2 - 8)

Rmf j Rw /

Las primeras interpretaciones cuantitativas de registro, de tipo elctrico utilizaban esta frmula. Simplemente implicaba la comparacin de la fi|, registrada en una roca de yacimiento con presencia potencial de hidrocarburo con la R Q , registrada en una roca de yacimiento conocida y con un contenido de agua del 100%. Su uso supone que ambas capas tienen factores de formacin y porosidad similares y contienen aguas de formacin con salinidad parecida. La aplicacin ms apropiada de la Ec. 2-5 es, por lo tanto, en una roca de yacimiento espeso, con porosidad constante, y que tenga una columna de agua en su base y una columna de petrleo en su parte superior. La proporcin Rt/Ro se conoce como ndice de resistividad. Un ndice de resistividad de uno supone una saturacin de agua del 100%; un ndice de resistividad de 4 corresponde a una saturacin de agua del 50%; un ndice de 10 a una saturacin de agua del 31.6%; un ndice de 100, a un 10% de saturacin de agua etc. La La Carta Sw-2 muestra una solucin grfica de esta ecuacin. La carta tambin proporciona soluciones para S, cuando la saturacin de petrleo residual difiere del trmino medio. Este mtodo para determinar la saturacin de agua algunas veces se conoce como mtodo de la relacin. No se necesita conocer el factor de formacin ni la porosidad. Sin embargo, implica valores finitos para dichos parmetros. Los valores implicados pueden obtenerse recurriendo otra vez a la Ec. 2-4b (o Ec. 2-6) que da la solucin de F, y entonces de ip, una vez que se determina S. (o S xo ) en base a la Ec. 2-8 (y Ec. 2-7). Dichas ecuaciones son buenas aproximaciones pata formaciones limpias, con una distribucin moderadamente regular de porosidad (inteigranulat o

cristalina). En el caso de formaciones que sufren fiacturas o cavidades, todava se aplican las ecuaciones, pero la exactitud quita ya no sea tan buena. (Ver Captulo 8).

13

Registro de ResistividadEl evaluar un yacimiento para encontrar su saturacin de agua y de hidrocarburos incluye conocer la resistividad del agua de saturacin el factor de formacin P o la porosidad y la resistividad de formacin Tcal R,. La resistividad de la zona invadida, R zo , tambin reviste importancia ya que puede utilizarse para obteneT el S., si se desconoce la porosidad, a fin de indicar la movilidad de los hidrocarburos y cuando la invasin es profunda, a fin de obtener un mejor valor de R t . El parmetro de resistividad de mayor importancia es R t , debido a su relacin con la saturacin de hidrocarburos en la regin virgen y no invadida La determinacin de R t es por lo tanto de gran importancia. Al determinar el R, y el R I0 a partir de los registros de resistividad, se deben tomar en cuenta varios factores perturbadores que afectan las lecturas de los registros. Estos son: el pozo, lleno de lquido, las formaciones adyacentes, y la influencia del R IO (invasin) en la medicin del Ri y viceversa. Los efectos de los dos primeros factores pueden minimizarse al usar herramientas de registro diseadas para reducir el efecto del pozo al mnimo y para proporcionar una buena definicin vertical. El tercer factor se resuelve al utilizar varios artefactos de resistividad con diferentes profundidades de investigacin (ver Captulo licuando R zo > R y las resistividades de formacin varan de baja a moderada, se recomienda utilizar el registro de doble induccin DIL* para la determinacin del R,. Esta medicin que se compone de un registro de induccin profundo, un registro de induccin medio, y tin registro de resistividad poco profundo, dar buenos valores de R, en capas con espesor mayor a 4 5 pies si la invasin no es demasiado profunda. Al agregar un registro de microresistividad a la serie de mediciones permitir una mejor evaluacin de R T O y /?,. En formaciones con invasin ms profunda, cartas de interpretacin tambin se encuentran disponibles para corregir diferentes registros por los efectos del poo, las capas adyacentes y la invasin. Cuando R xo < R t y las resistividades de formacin son altas, se recomienda para la determinacin de R t} el registro doble laterolog DLL* (ver Fig. 2-4). Este registro provee de un laterolog profundo y uno somero. Al agregar un registro de microresistividad a la serie de mediciones, permitir una mejor evaluacin de R x y R,. Cartas de interpretacin se encuentran disponibles para corregir los efectos del pozo, de capas adyacentes y la invasin.

o R mt , la Carta Gen-7 da una aproximacin. Ya que la resistividad de un material es una funcin de la temperatura, la i?,, la /?,/, y la R mc deben corregirse de acuerdo a la temperatura de la fotmacin, (Carta Gen-9). Puede mejorarse la exactitud de dichos valores al utilizar la sonda auxiliar de medicin AMS; sta lleva a cabo mediciones continuas en el agujero de R m y de la temperatura en funcin de la profundidad. Puede describirse la resistividad del agua de formacin, R., en base a la curva SP, catlogos de agua, muestras de agua producida, o por la ecuacin (E-c. 2-4a) de saturacin de agua en una formacin que contenga 100% agua. En una formacin limpia, la respuesta de la curva SP es SP--K log , (Ec. 2-9)

donde K es una constante que depende de la tempera tura. Las Cartas SP-1 y -2 muestran la solucin de la e-

Fig. 2-4. Gamas preferid! de aplicacin de los registros de induccin y laterologs

Resistividades del AguaAdems del factor de formacin o de la porosidad, se requieren los valores de la resistividad del agua de formacin R w y la resistividad del filtrado de lodo R m , para los clculos de saturacin de agua. La resistividad del lodo, R, la resistividad del enjarre i?mc, y la R m j, por lo general, se miden en el momento del estudio de una muestra de lodo tomada de la lnea de (lujo o del pozo de lodo. Dichos valores se registran en el encabezado del registro. Si no se encuentra disponible un valor medido de R m porosidad a fin de definirla y proporcionar un valor preciso de la porosidad. Los registros de porosidad tambin son en cierto grado sensibles a la naturaleza del (los) lquido(s) de saturacin en el interior de los potos que la herramienta examina. Algunas veces, una combinacin de dos registros de porosidad puede detectar la presencia de gas o petrleo ligero en la formacin. La herramienta snica mide el tiempo de trnsito por intervalos (P es insignificante (en formaciones que llevan agua dulce o en lodo salado; es decir cuando Rmj ~ ?B.),-o24

Generalmente se supone que las formaciones estn en equilibrio secular, es decir que los istopos hijos se desintegrnn en la misma proporcin en la que son producidos por los istopos padres. Esto significa que las proporciones relativas de elementos padres e hijos en una serie en particular permanecen bastante constantes; entonces, al considerar la poblacin de rayos gamma en una parte particular del espectro es posible deducir la poblacin en cualquier otro punto. De esta menera se puede determinar la cantidad de istopos padres. Una vez que se conoce la poblacin de istopos padres, tambin se puede encontrar la cantidad de istopos 110 radioactivos. La proporcin entre potasio 40 y potasio total es muy estable y constante en la tierra, mientras que, a excepcin del torio 232, los istopos de torio son muy raros, por lo que se puede no tomarlos en cuenta. Las proporciones relativas de los istopos de uranio dependen en cierta forma del medio ambiente y tambin hay un cambio gradual debido a sus distintas vidas medias; en la actualidad la proporcin de uranio 238 a uranio 235 es de cerca de 137.

Principio de MedicinLa herramienta NGS utiliza un detector de centelleo de yoduro de sodio contenido en una caja de presin que durante el registto se mantiene contra la pared del pozo por medio de un resorte inclinado. Los rayos gamma emitidos por la formacin casi nunca alcanzan el detector directamente. Ms bien, estn dispersos y pierden energa por medio de tres interacciones posibles con la formacin: efecto fotoelctrico, dispersin de Coinpton, y produccin de pares. Debido a estas interacciones y a la

respuesta del detector de centelleo de yoduro de sodio, los espectros originales de la Fig. 3-8 se convierten en los espectros algo manchados de la Fig. 3-9. La parte de alta energa del espectro detectado se divide en tres ventanas de energa, Wl, W2 y W3; cada una cubre un pico caracterstico de las tres series de radioactividad (Fig. 39). Conociendo la respuesta de la herramienta y el nmero de conteos en cada ventana es posible determinar las cantidades de torio 232, uranio 238 y potasio 40 en la formacin. Hay relativamente pocos conteos en la gama de alta energa donde es mejor la discriminacin mxima, por lo tanto, las mediciones estn sujetas a grandes variaciones estadsticas, aun con bajas velocidades de registro. Al incluir una contribucin de energa con alta velocidad de conteo de la parte baja del espectro (ventanas W4 y W5), pueden reducirse estas grandes variaciones estadsticas en las ventanas de alta energa por un factor de 1.5 a 2. Las estadsticas se reducen an ms por otro factor de 1.5 a 2, utilizando una tcnica de filtrado que compara los conteos a una profundidad particular con los valores anteriores de tal manera que los cambios irrelevantes se eliminen, y al mismo tiempo se retengan los efectos de los cambios en la formacin. Normalmente, slo se presentan en la pelcula los datos finales filtrados, aunque los datos primarios sin filtrar siempre se registran en la cinta.

Presentacin del RegistroEl registro NGS proporciona nn registro de las cantidades (concentraciones) de potasio, torio y uranio en la formacin. Estos generalmente se presentan en las Pis-

Energy (MeV) I W1 I W2 I W3 l W4 | W5 ISchlumberger1,388

Fig. 3*9. Curvas de respuesta de potasio, torio y uranio (detector de cristales de Nal).

25

tas 2 y 3 del registro (Fig. 3-10). Las concentraciones de torio y uranio se presentan en partes por milln (ppm) y la concentracin de potasio en porcentajes (%). Adems de las concentraciones de los tres elementos radioactivos individuales, nna curva de GR total (estndar) se registra y se presenta en la Pista 1. La respuesta total se determina por medio de una combinacin lineal de las eonceutraciones de potasio, torio y uranio. Esta curva estndar se expresa en unidades API. Si se desea, tambin S puede proporcionar una medicin libre de uranio" (CGR) que slo es la suma de los rayos gamma del torio y del potasio.

Curvas de Correccin por Efectos de PozoLa respuesta de la herramienta NGS no es slo una funcin de la concentracin de potasio, sodio y uranio, sino tambin de las condiciones del agujero (tamao del agujero y peso del lodo) y de las interacciones de los tres elementos radioactivos entre s. Las Cartas NGScoi -1 y -2 proporcionan esas correcciones para varias situaciones especficas.

InterpretacinLa concentracin promedio de potasio en la corteza terrestre es de aproximadamente 2.6%. Para el uranio, cerca de 3 ppm y para el torio, cerca de 12 ppm. Es obvio que las formaciones individuales pueden tener cantidades significativamente mayores o menores y algunos minerales especficos por lo general tienen concentraciones caractersticas de torio, uranio y potasio. Por lo tanto, las curva? del registro NGS < un frecuencia se puedan utilizar individual o colectivamente para identificar minerales o el tipo de mineral, La Carta CP- 1!) presenta una carta del contenido de potasio comparado con el contenido de torio para varios minerales y se puede utilizar para la identificacin de minerales al tomar valores directamente de tas curvas registradas. A menudo, el resultado es ambiguo por lo que se requieren otros datos. En particular son tiles, el coeficiente de absorcin fotoelctrica en combinacin con las relaciones de las familias radioactivas: Th/K, U/K, Th/U. Debe tenerse cuidado al trabajar con estas relaciones ya que no son las relaciones de los elementos dentro de la formacin, sino la relacin de los valores obtenidos en el registro NGS sin tomar en cuenta las unidades de medicin. La Carta CP-18 compara el coeficiente de absorcin fotoelctrica con el contenido de potasio o la relacin de potasio a torio para efectos de identificacin del mineral.

AplicacionesEl registro NGS se puede utilizar para detectar, identificar y evaluar minerales radioactivos y tambin para identificar el tipo de arcilla y calcular los volmenes de arcilla. Esto, a su ve*, puede proporcionar una perspectiva de la fuente, el medio ambiente del depsito, la historia diagentica y las caractersticas petrofsicas (rea de la superficie, estructura de los poros, etc.) de la roca, La respuesta del torio y el potasio o nicamente la respuesta del torio en el registro NGS, es frecuentemen-

Fig. 3-10, Registro NGS* de espectrometrn de rayo& gaitumt naturales

26

Te mejor indicador de la presencia de arcilla que el registro de (lt sencillo 11 oros indicadores de presen- cid de arcillas. Por lo tanto, loa programas de identificacin de arenas arcillosas (como SARABAND*, C'ORIBAND**, VOLAN*, GLOBAL*) pueden beneficiarse de su disponibilidad. El registro de NGS tambin puede emplearse para correlacin donde existan capas que contengan torio y potasio, La combinacin del registro NGS con otras mediciones sensibles a la litologa (como absorcin fotoelctrica, densidad, neutrones, snica) permite el anlisis mineral volumtrico de mezclas litolgicas muy complejas, permite que los minerales se identifiquen con ms certeza y los volmenes se calculen con mayor precisin. La respuesta del uranio del registro NGS a veces es til como indicador de fluido movido" para posos perforados en yacimientos previamente explotados. Asimismo, las capas permeables pueden tener un mayor contenido de sal de uranio que los intervalos menos permeables.

(1956).

21

Baldwin, J L , Quirein, J.A., and Serra, O.: Theory and Practical Application of Nntural Gamma Ray Spectroscopy/* Trans , 1980 SPWLA Annual Logging Symposium

22

Quirein, J A.f Gardner, J.S., and Wratson. J.T.: Combined Natural Gamma Ray Spectral/Litho-Density Measurements Applied to Complex Lithologies," paper SPE 11143 presented at the 1982 SPE Annual Technical Conference and Exhibition

.*23Ellis. D.V.: "Correction of NGT Logs for the Presence of KC1 and Barite Muds," Trans , 1982 SPWLA Annual Logging Symposium.

24

Log Interpretation Charts. Schlumberger Well Services, Houston (1986).

REFERENCIAS1 Schlumberger, C , Schlumberger, M , and Leonardon, E.G.: "A New - La interseccin dar el valor

para C r . Si se conoce que una aretm est limpia y llena de lquido, entonces Cp = 4>sv Mtodo de neutrones: Para aplicar los dos mtodos anteriores se requiere de arena limpia. Si las arenas contienen arcilla, no se puede utilizar con seguridad niuguno de los dos mtodos. Si se dispone de un registro de neutrones SNP o CNL*, puede compararse n con tpsv ( con t) utilizando la Carta Por-3. Las diferencias entre 4>n y 4>sv en arenas llenas de agua se deben a la falta de compactacin. Para dichas arenas, Cp = En algunas rocas de alta porosidad invadidas ligeramente con alta saturacin de hidrocarburos, la porosidad del snico puede ser muy alta debido al efecto del fluido. Tanto el aceite como el gas transmiten el sonido a velocidades menores (tiempos de trnsito mayores) que el agua. Por lo tanto, la transformacin del tiempo de trnsito a porosidad, que supone que el agua es el fluido que satura los poros, algunas veces sobreestima

38

la potosidad de la toca. En estos casos, la porosidad derivada del tiempo promedio se multiplica por 0.9 en formaciones que llevan aceite y por 0.7 en formaciones que llevan gas. Estas correcciones de fluido slo se aplican cuando la porosidad derivada del tiempo promedio es evidentemente muy alta. Ecuacin Emprica Basada en Observaciones de Campo. Los problemas constantes con el uso de la ecuacin de tiempo promedio, asociados con las numerosas comparaciones del tiempo de trnsito snico contra porosidad. dieron lugar a la propuesta de una transformacin emprica de tiempo de trnsito a porosidad, la cual tambin se muestra en la Carta Por-3. La transformacin es emprica y se basa por completo en comparaciones de tiempo de trnsito snico contra una medicin de porosidad independente. La transformacin emprica presenta varias caractersticas sobresalientes. Primero, sucede que todas las areniscas de cuarzo puro pueden caracterizarse por una velocidad de la matriz nica un poco menor a 18,000 pies/seg. Se sugiere un valor de 17,850 pies/seg (o t ,i = 56 /(s/' pie). Caliza y dolomita ^tambin parecen presentar velocidades de matriz nicas: para la caliza 20,500 pies/seg (o ma = 49 ;s/pie) y para la dolomita 22,750 pies/seg (o = 44 /rs/pies). Para la arrnisca, la transformacin da valores de porosidad algo mayores en el rango de porosidad baja o media (es decir, entre el 5 y el 25%) que los que se obtienen con la ecuacin de tiempo promedio utilizando una velocidad de 18,000 pies/seg. De hecho, cnn un 15% de porosidad, la transformacin indica una porosidad similar a la que da la ecuacin de tiempo promedio si se utiliza una velocidad de 19,500 pies/seg. Por lo tanto, parece que las matrices de mayor velocidad que se emplearon en la interpretacin snica en el pasado, se seleccionaron para forzar a que la ecuacin de tiempo promedio diera una porosidad ms real en un rango de bajo a medio; esto se aplica tanto a las areniscas como a los carbonatos. Para arenas de porosidad moderadamente alta (30%), la transformacin emprica propuesta por lo general corresponde a la ecuacin de tiempo promedio cuando se utiliza t' m = 18,000 pies/seg. Sin embargo, con una porosidad mayor al 35%, el tiempo de trnsito snico aumenta mucho ms rpido que la porosidad, y su respuesta se desva rpidamente de la predicha por la ecuacin de tiempo promedio. Aques donde la ecuacin requerir una correccin por "falta de compaetacin. El nuevo proceso elimina la necesidad del factor de correccin y proporciona directamente la porosidad. Este proceso emprico puede aproximarse en todo el rango de porosidades que se encuentran normalmente mediante la siguiente ecuacin. s~ T \L0G ~ ) te 1 e 4>SV - c ------- --------- . (Ec.5 - 4 ) HOC El valor de la constante C puede fluctuar entre 0.625 a 0.7 dependiendo del investigador. La Carta Por-3 emplea 0.7 para C que fue el valor propuesto originalmente. Sin embargo, comparaciones ms recientes de tiempo de trnsito a porosidad indican que 0.67 es ms adecuado. Para el caso de una roca de yacimiento saturada de gas, C se convierte en 0.6 y se debe utilizar cuando la roca investigada por la herramienta snica contiene una cantidad considerable de hidrocarburos en fase gaseosa (vapor). Debido a la poca profuudidad de investigacin, esta condicin slo existe

normalmente en areniscas de mayor porosidad (mayor al 30%).

Correlaciones con la Curva tLas variaciones de velocidad, en diferentes tipos de tocas, producen una curva snica que puede correlacionarse, Adems, la buena definicin vertical del registro snico y a la reduccin del efecto de agujero debido a la compensacin por efecto de agn.Kt0- hace que este registro sea excelente para la correlacin. Es muy til en algunos casos donde otros registros dan malos resultados (secciones arcillosas gruesas y evaporitas). Adems, algunos tipos de formaciones, en particular las evaporitas, pueden identificarse fcilmente a partir de sus valores t.

Presiones Anormales de FormacinLas formaciones que tienen presiones de fluido anormalmente altas, con frecuencia estn sobreyacidas por arcillas sobrepresionadas que tienen un exceso de agua en los poros. El tiempo de trnsito snico es mayor en estas arcillas que en las que se compactan normalmente. Por lo tanto, puede empicarse un registro snico para predecir la posibilidad de sobrepresin. Normalmente, el tiempo de trnsito snico decrece en las arcillas al aumentar la profundidad. Un grfico de esta tendencia, i lfl contra profundidad, define la compactacin normal. Las desviaciones de esta tendencia hacia valores ms altos sugieren una seccin anormal sobrepresionada (Fig. 510). Si se tiene experiencia en el rea, la magnitud de la sobrepresin puede frecuentemente relacionarse con la diferencia entre el tiempo de trnsito real en la arcilla y el espetado de la lnea de tendencia de compactacin normal.

Interpretacin de la Onda de CizallamientoToda la discusin precedente se ha ocupado de la interpretacin del tiempo de trnsito de compresin. Con la herramienta Array-Sonic y el registro de la forma de onda completa, es posible ahora obtener mediciones de tiempo de trnsito de onda de cizallamiento de una forma tutinaria. Actualmente, se empieza a explorar la aplicacin de la onda de cizallamiento en la evaluacin de las formaciones. Es obvio que los datos de velocidad de la onda de cizallamiento resultarn tiles para calcular propiedades de elasticidad e inelasticidad de la roca y como complemento de los datos ssmicos de cizallamiento. Los datos del tiempo de trnsito de la onda de cizallamiento tambin son tiles para identificar los minerales de las matrices y los fluidos de los

39

Fig. 5-11. Grficas de Al c ompr - Ai, poios (Fig. 5-11).

Por ejemplo, un diagrama del tiempo de trnsito de compresin (c.5 - 5 (que indica cunta compensadnde densidad se ha aplicado para corregir el efecto de enjarre y la rugosidad del agujero) por lo general se registra en la Pista 3. El calibre se registra en la Pista 1. En la Pista 1 tambin puede registrarse simultneamente una curva de rayos gamma (GR). Si se corre un registro neutrnico compensado en combinacin con el registro FDC, tambin se graba en las Pistas 2 y 3. Los estndares de calibracin primarios para la herramienta FDC son formaciones de laboratorio de caliza saturadas con agua dulce y de mucha pure*a y densidades conocidas. Los estndares secundarios (calibracin en taller) son grandes bloques de aluminio y ajufre en los que se inserta la sonda. Estos bloques ' son de un diseo geomtrico y de una composicin cuidadosa y sus caractersticas se relacionaron con las formaciones de caliza, Para verificar la correccin automtica por enjarre se utilizan dos diferentes espesores de enjarre artificiales con los bloques.

donde EZs es la suma de los nmeros atmicos de los tomos que constituyen la molcula (igual al nmero de electrones por molcula) y Peso Mol. es el peso molecular.

42

Para la mayora He las sustancias de formacin, las cantidades entre parntesis de las Ecuaciones 5-5a y 5- 5h se acercan lincho a la unidad (Columna 4 de los Cuadros 5-2 y 5-3). Cuando la herramienta de densidad se calibra en formaciones de caliza saturadas con agua dulce, la densidad total aparente, p a , como es leda por la herramienta est relacionada con el ndice de densidad de electrones p r , por; A, = 1.0704 p t - 0.1883. (Ec.5 - (5) Cuadro 5-2 2 Elemento A Z !

Cuadro 5-3Para areniscas, calizas y doloma saturadas de fluido, la lectura de la herramienta p a, es prcticamente idntica a la densidad total real p h . Para unas cuantas sustancias, como silvita, sal, yeso, anhidrita, carbn y para formaciones que llevan gas, son necesarias las correcciones que se muestran en la Fig, 5-15 para obtener valores de densidad total a partir de las lecturas del registro de densidad.

Porosidad a Partir del Registro de DensidadPara una formacin limpia con una matriz de densidad conocida pma, que tenga una porosidad , que contenga un lquido de densidad promedio p, la densidad total de la formacin ph, ser: Pb -4> Pf + (1 - )p m a . (Ec.b - 7o)

11 C O Na Mg Al Si S Cl It Ca

1.008 12.011 1(5.000 22.990 24.320 26.980 28.090 32.070 35.4(50 39.100 40.080

1 6 8 11 12 13 14 16 17 19 20

1.9841 0.9991 1.0000 0.9569 0,9868 . 0.9637 0.9968 0.9978 0.9588 0.9719 0.9980

Para fluidos usuales en poros (excepto gas e hidrocarburos ligeros) y para minerales comunes de las matrices de yacimiento, la diferencia entre la densidad aparente p ai que lee el registro de densidad y la densidad total, pb, es tan pequea que no se toma en cuenta. De la Ecuacin 5-7a, extraemos a ' Pma ~ Pb ----------- ,Pma Pf

,

(C.5

donde pb p a (con las excepciones observadas). Compuesto Frmula Densidad H-eal p h Peso Molec. Pt Pt (como lo capta la herramienta) 2.648 2.710 2.876 2.977 1.863 2.032 2.351 1.355 1.796 1.173 1.514 1.000 1.135 0.850 1.335pme(h~0.188

Cuarzo Calcita Dolomita Anhidrita Sil vita Halita Yeso Carbn Antracita Carbn Bituminoso Agua Dulce Agua Salada Aceite Metano Gas

SiO, C0CO3 CaC0 3 MgC0 3 CaSOt KCI NaCl CaSO^HiO

2.654 2.710 2.870 2.960 1.984 2,165 2.320 1.400 1.800 1.200 1.500

0.9985 0.9991 0.9977 0.9990 0.9657 0.9581 1.0222 1.0300 1.0300 1.0600 1.0600 1.1101 1.0797 1.1407 1,2470 1.238

2.650 2.708 2.863 2.957 1.916 2.074 2.372 1.442 1.852 1.272 1.590 1.110 1.237 0.970 1 -247pmcth 1.238p 3

H2O

1.000 1.146 0.850 Pmeth Pi

200,000 ppm n(C/f2) C'H To e. 1 c a. O 0 95

, ^ X,N

\