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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISIÓN DE POSTGRADO
PROGRAMA DE POSTGRADO EN INGENIERÍA DE PETRÓLEO
CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL YACIMIENTO C-SUPERIOR,VLE-198
Trabajo de Grado presentado como requisito para optar al Grado Académico de:
MAGÍSTER SCIENTIARIUM EN INGENIERÍA DE PETRÓLEO
Autor: Ing. Belkys N. Chacín C.
Tutor: Ing. Américo Perozo, MSc.
Maracaibo, junio de 2005
AAPPRROOBBAACCIIÓÓNN
Este Jurado aprueba el Trabajo Especial de Grado titulado "CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL YACIMIENTO C-SUPERIOR, VLE-198", que la Ing. Belkys Nereida Chacin Carrasquel, C.I.: 9.772.376 presenta ante el Consejo de Técnico de la División de Postgrado de la Facultad de Ingeniería en cumplimiento del Articulo 51, Parágrafo 51.6 de la Sección Segunda del Reglamento de Estudios para Graduados de la Universidad del Zulia, como requisito para optar al Grado Académico de
MAGÍSTER SCIENTIARUM EN INGENIERÍA DE PETRÓLEO
_______________________ Coordinador del Jurado
Américo Perozo V-2.880.248
_______________________ _______________________
Orlando Zambrano Renato Acosta V-7.548.612 V-4.523.957
________________________
Director de la División de Postgrado Carlos Rincón
Maracaibo, Junio de 2005
AGRADECIMIENTO Quiero agradecer especialmente y dar mis más sinceras gracias al Profesor Américo Perozo el cual pudo brindarme su apoyo, asistencia en los momentos que más requería, así como el compartir sus experiencias en la elaboración de este trabajo de investigación. Así mismo, agradecer a todas aquellas personas que de una u otra forma colaboraron para hacer posible este logro.
Gracias
Belkys N. Chacín Carrasquel. “Caracterización Geomecánica del Yacimiento C-Superior, VLE-198”. (Junio 2005). Trabajo de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. División de Postgrado. Departamento de Ingeniería de Petróleo, Escuela de Petróleo, Maracaibo, República Bolivariana de Venezuela, Tutor: Ing. Msc. Américo Perozo.
RESUMEN
El objetivo principal de esta investigación fue la caracterización geomecánica a través de registros acústicos dipolares en el yacimiento C-Superior del área VLE-198 mediante la evaluación de diversos parámetros que permitieron la relación de los esfuerzos con resistencia de la formación, asociados con eventos operacionales que tienen gran influencia en cualquier problema de estabilidad de hoyo, arenamiento, fracturamiento y actividades de perforación direccional. Para el área en estudio se contó con información de registros especiales: (acústicos, imágenes, etc) y ensayos geomecánicos a nivel de laboratorio realizados en áreas vecinas las cuales permitieron establecer correlaciones en el área de estudio. Entre los parámetros evaluados y correlaciones matemáticas establecidas durante la realización de este análisis, se mencionan la ecuación sintética que estima la onda de corte (∆t s ), módulo de Young y Relación Poisson (estáticos con dinámicos). Se estableció los parámetros del tensor de campo de esfuerzos resultando ser el esfuerzo vertical (σV) promedio 0,89 lpc/pie, los esfuerzos horizontales mínimo (σh ) y máximo (σH ) promedio entre 0,87 lpc/pie y 1,06 lpc/pie respectivamente, la anisotropía de esfuerzos (σH>σv≈σh) relacionan un comportamiento rumbo-deslizante e inverso. En relación a las direcciones de los esfuerzos horizontales resulto ser N71ºW (σh ) y N29ºW (σH ). Se definió la ventana operacional para estabilidad de hoyo de perforación con un peso mínimo de lodo permisible para las sub-unidades C-20 al C-24 entre 5,8 - 7,0 lbs/gal. De igual manera se analizó el fenómeno de caída de presión critica (drawdown) permisible entre 1000 y ≤ 2500 lpc como límite seguro y mayor 2500 lpc como límite de riesgo. Producto del análisis efectuado en el presente estudio se recomienda de los núcleos existentes tomar tapones para ensayos geomecánicos especiales triaxiales y paleomagneticos que permita definir con mayor exactitud los esfuerzos y validar los parámetros obtenidos en el presente trabajos. Palabras Clave: caracterización, geomecánica, propiedades mecánicas dinámicas E-mail: [email protected]
Belkys N. Chacin Carrasquel. “Geomechanical Characterization of C-Superior,VLE-198 Reservoir. (June 2005). Thesis. University of Zulia. Faculty of Engineering. Division of Post-Degree. Petroleum Engineering Department, Petroleum School, Maracaibo, Bolivarian Republic on Venezuela. Tutor: Eng. Msc. Américo Perozo.
ABSTRACT The main objective of this investigation was the geomechanical characterization through the dipolar acustical logs of the C-Superior reservoir of VLE-198 area, through the evaluation of several parameters that related the stresses with formation strength asociated operational events that have a big influence in any problem of borehole stability, sand problem, breaking and directional drilling. The area studied has information about special logs: (acoustic, imagen, among other) and geomechanical lab tests to neighbor areas which permited establish correlations in the area studied. Among the parameters evaluated and establish mathematics correlations during the execution of this analysis, It was established arithmetical equations that allow us to estimate the shear wave (∆Ts), static young’s modulus and static Poisson’s relation. Since at the area studied there wasn’t any geomechanical study realized with core, there was estabilished the parameters of dinamics Young’s modulus. It was determined the vertical stress (σv) =0,89 psi/ft average, minimum (σh) and maximum (σH) average horizontal stress = 0,87 psi/ft and 1,06 psi/ft respectively, the anisotropy of stress (σH>σv≥σh) relation of strike-slide, also, the directions of the minimum horizontal stress results N71°W (σh) and maximum N29°W (σH). it was defineted operational windows for established of hole, the mud weight permissible between (5,8 – 7,0) psi/gal for the C-20 to C-24 sub-units. Of same form, it was analysis the pressure drop permissible (drawndown) between 1000 and ≤ 2500 psi as a sure limit and > 2500 psi as a dangerous limit like sand control. Product of analysis realized in the present study this work it’s recommending make specials geomechanical lab tests: triaxial stress and paleomagnetism with core of the area studied for have more exactly the stresses and to confirm the parameters obtained in the present study. Key word: characterization, geomechanical, dynamic mechanical properties. E-mail: [email protected]
TABLA DE CONTENIDO Página RESUMEN……………………………………………………………………..………........ 3
ABSTRACT…..…………………………………………………………….……………...... 4
AGRADECIMIENTO………………………………………………………………….......... 5 TABLA DE CONTENIDO ……………………………………………………………..…… 6 LISTAS DE TABLAS………………….……………………………................................ 10 LISTAS DE FIGURAS……………………………………………………………..……… 12
INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….. 15
CAPÍTULO
I ASPECTOS GENERALES Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..17
1.1 Aspectos Generales………..……………………………………….... 18
1.2 Ubicación Geográfica……….……………....................................... 19
1.3 Aspectos estructurales…………………………………………..…… 20
1.4 Aspectos estratigráficos….………….............................................. 21
1.5 Planteamiento del Problema…...................................................... 26
II MARCO TEÓRICO..............................................................................28
2.1 Registro acústicos.......................................................................... 29
2.1.1 Registros acústicos dipolares……………………….….......30
2.1.2 Módulo elásticos a partir de registros acústicos…............31
2.1.3 Módulos elásticos estáticos y dinámicos………...………..33
2.2 Módulos elásticos……………………………………………………...34
2.2.1 Módulo de Young………..…………………………………..34
2.2.2 Relación de Poisson………………………………………...34
2.2.3 Módulo de corte ……………………………………………..35
2.2.4 Módulo volumétrico…………………..................................35
2.3 Definición de esfuerzo ….………………….…………………………35
2.4 Definición de deformación……………………….……………………36
2.5 Definición de resistencia……………….…….……………………….37
2.6 Determinación de magnitudes y dirección de los esfuerzos…...…38
2.6.1 Esfuerzo vertical o sobrecarga..........................................38
2.6.1.1 Magnitud del esfuerzo vertical.............................39
CAPÍTULO Página
2.6.1.2 Dirección del esfuerzo vertical.............................41
2.6.2 Esfuerzos horizontales......................................................43
2.6.2.1 Esfuerzo horizontal mínimo…………...….………43
2.6.2.2 Esfuerzo horizontal máximo………………………43
2.6.2.3 Dirección del esfuerzo horizontal máximo…..…46
2.7 Presiones normal y anormal de formación……………..…………...46
2.7.1 Presión de la formación.................................................... 46
2.7.1.1 Presión normal de la formación...........................48
2.7.2.2 Presión anormal de la formación……………..….48
2.7.2.3 Presión subnormal de la formación……………...48
2.8 Importancia de los ensayos geomecánicos…………………...........49
2.8.1 Ensayo para el coeficiente de Biot………..…………...…..50
2.8.2 Compresión de resistencia mecánica……………….…….51
2.8.2.1 Compresión no confinada (UCS)………………...51
2.9 Enfoque geomecánico del arenamiento …….................................52
2.9.1Concepto de drawdown crítico...........................................56
2.9.2Análisis métodos Shell………………………………….........58
III MARCO METODOLÓGICO……………………………………………….61
3.1 Tipo de investigación......................................................................62
3.2 Universo o población…….…………………………………..….….…63
3.3 Muestra…………………………………………….………….…...…....63
3.4 Metodología empleada …………………………..………….………..63
3.4.1Recopilación de la información……………….………...…...64
3.4.2 Determinación de la ecuación sintética (Δts)………..........64
3.4.3 Determinación de propiedades geomecánicas…….…......65
3.4.3.1 Radio de Poisson……………………………..……65
3.4.3.2 Módulo de Young………………………….….……65
3.4.3.3 Módulo de corte……………………..……………..66
3.4.3.4 Módulo volumétrico………………………………...66
3.4.3.5 Módulo de compresibilidad…………………..…...66
3.5 Determinación del campo de esfuerzos ………………………….... 66
3.6 Parámetros para el análisis de presión ……………………….…….67
CAPÍTULO Página
3.6.1 Método sónico…………….……………….…………………67
3.6.2 Localización de zonas de presión anormales………….....67
3.7 Determinación de presiones criticas (condición de arenamiento). 67
IV DETERMINACIÓN DE ECUACIÓN SINTETICA (Δt )shear …………………69
4.1 Determinación de la ecuación sintética para el tiempo de tránsito de
cizallamiento ………………….........................................................70
V CORRELACIONES Y CALIBRACION MÓDULOS ESTÁTICOS /
DINÁMICOS………………………………………………………..…………73
5.1 Generación de correlaciones con el pozo VLE-1308 del área VLE-
305..................................................................................................74
VI DETERMINACIÓN PROPIEDADES MECÁNICAS DINÁMICAS DE LA
ROCA…………………………………………………………………….…….79
6.1 Determinación de propiedades mecánicas a partir de registros
Petrofísicos……………………………………………………………. 80
6.1.1 Pozo VLE-797……………………………………………….. 82
6.1.2 Pozo VLE-850…………………………………………..…… 85
6.1.3 Pozo VLE-888………………………………….……………. 88
6.1.4 Pozo VLE-907………………………………………………...91
6.1.5 Pozo VLE-1196…………………………………………….…94
VII DETERMINACIÓN DEL CAMPO DE ESFUERZOS…………………….97
7.1 Determinación de la magnitud del campo de esfuerzo en sitio…...98
7.2 Magnitud de esfuerzos vertical…………………………………….....98
7.2.1 Pozo VLE-797…………………………………………….…100
7.2.2 Pozo VLE-850………………….……………………………101
7.2.3 Pozo VLE-888…………………………………………….…102
7.2.4 Pozo VLE-907…………………………………………….…103
7.2.5 Pozo VLE-1196………………………………………..……104
7.3 Esfuerzo horizontal mínimo...........................................................106
7.4 Esfuerzo horizontal máximo..........................................................109
7.5 Relación entre esfuerzo horizontal máximo y esfuerzo horizontal
mínimo.........................................................................................110
CAPÍTULO Página
7.6 Dirección de los esfuerzos Horizontales…………………………...111
7.7 Determinación de presión de poro…............................................113
7.7.1 Sub-unidad C-20……………….............................................114
7.7.2 Sub-unidad C-21…………….................................................115
7.7.3 Sub-unidad C-22……...........................................................116
7.7.4 Sub-unidad C-23…………....................................................117
7.7.5 Sub-unidad C-24…………….................................................119
VIII CONTROL DE ARENAMIENTO…………………………………………124
8.1 Determinación de caída de presión crítica………………………...125
8.2 Drawdown crítico en Bloque V Centro……………………………...126
CONCLUSIONES………..………………...………………………………………….…129
RECOMENDACIONES…….…..…..……………………………………………………132
BIBLIOGRAFÍA…………......….………................................................................…133
LLIISSTTAASS DDEE TTAABBLLAASS
TTaabbllaass PPáággiinnaa
11ªª yy 11bb
CCootteejjoo ddee pprrooppiieeddaaddeess mmeeccáánniiccaass ((EE,,vv)) mmuueessttrraa aannaalliizzaaddaa eenn
llaabboorraattoorriioo,, ssóónniiccoo bbiippoollaarr yy ccaallccuullaaddoo aa ttrraavvééss ddee ccoorrrreellaacciioonneess
ppaarraa ee ppoozzoo VVLLEE--11330088………………………………………………………….................................................... 7766
22 PPrrooppiieeddaaddeess mmeeccáánniiccaass ddiinnáámmiiccaass yy eessttááttiiccaass pprroommeeddiioo ddeell
ppoozzoo VVLLEE--779977………………………………………………………………………………………………………………........ 8822
33 PPrrooppiieeddaaddeess mmeeccáánniiccaass ddiinnáámmiiccaass yy eessttááttiiccaass pprroommeeddiioo ddeell
ppoozzoo VVLLEE--885500………………………………………………………………………………………………………………...... 8855
44 PPrrooppiieeddaaddeess mmeeccáánniiccaass ddiinnáámmiiccaass yy eessttááttiiccaass pprroommeeddiioo ddeell
ppoozzoo VVLLEE--888888………………………………………………………………………………………………………………...... 8888
55 PPrrooppiieeddaaddeess mmeeccáánniiccaass ddiinnáámmiiccaass yy eessttááttiiccaass pprroommeeddiioo ddeell
ppoozzoo VVLLEE--990077………………………………………………………………………………………………………………...... 9911
66 PPrrooppiieeddaaddeess mmeeccáánniiccaass ddiinnáámmiiccaass yy eessttááttiiccaass pprroommeeddiioo ddeell
ppoozzoo VVLLEE--11119966…………………………………………………………………………………………………………...... 9944
77 MMaaggnniittuudd ddeell eessffuueerrzzoo vveerrttiiccaall yy ggrraaddiieennttee ddee ssoobbrreeccaarrggaa eenn eell
ppoozzoo VVLLEE--779977………………………………………………………………………………………………………………...... 110000
88 MMaaggnniittuudd ddeell eessffuueerrzzoo vveerrttiiccaall yy ggrraaddiieennttee ddee ssoobbrreeccaarrggaa eenn eell
ppoozzoo VVLLEE--885500………………………………………………………………………………………………………………...... 110011
99 MMaaggnniittuudd ddeell eessffuueerrzzoo vveerrttiiccaall yy ggrraaddiieennttee ddee ssoobbrreeccaarrggaa eenn eell
ppoozzoo VVLLEE--888888………………………………………………………………………………………………………………...... 110022
1100 MMaaggnniittuudd ddeell eessffuueerrzzoo vveerrttiiccaall yy ggrraaddiieennttee ddee ssoobbrreeccaarrggaa eenn eell
ppoozzoo VVLLEE--990077………………………………………………………………………………………………………………...... 110033
1111 MMaaggnniittuudd ddeell eessffuueerrzzoo vveerrttiiccaall yy ggrraaddiieennttee ddee ssoobbrreeccaarrggaa eenn eell
ppoozzoo VVLLEE--11119966…………………………………………………………………………………………………………...... 110044
1122 IInnffoorrmmaacciióónn ddee ttrraabbaajjooss ddee mmiinnii ffrraaccttuurraass yy ffrraaccttuurraammiieennttooss
hhiiddrrááuulliiccooss ddee BBllooqquuee VV ccaammppoo CCeennttrroo………………………………………………………… 110077
1133 IInnffoorrmmaacciióónn ddee ttrraabbaajjooss ddee mmiinnii ffrraaccttuurraass yy ffrraaccttuurraammiieennttooss
hhiiddrrááuulliiccooss ddee zzoonnaass vveecciinnaass ddee BBllooqquuee VV ccaammppoo CCeennttrroo……………… 110088
TTaabbllaass PPáággiinnaa
1144 RReessuummeenn ddee ggrraaddiieenntteess ddee eessffuueerrzzooss eenn eell áárreeaa ddee BBllooqquuee VV
CCeennttrroo…………………………………………………………………………………………………………………………………… 111100
1155 RReellaacciióónn ddeell eessffuueerrzzoo hhoorriizzoonnttaall mmíínniimmoo,, mmááxxiimmoo yy vveerrttiiccaall ddeell
CC--SSuuppeerriioorr,,VVLLEE--9988………………………………………………………………………………………………………… 111100
1166 PPrreessiioonneess mmeeddiiddaass eenn CC--2200 eenn llooss ppoozzooss áárreeaass EEssttee yy
OOeessttee……………………………………………………………………………………………………………………………………...... 111144
1177 PPrreessiioonneess mmeeddiiddaass eenn CC--2211 eenn llooss ppoozzooss áárreeaass EEssttee yy
OOeessttee……………………………………………………………………………………………………………………………………...... 111155
1188 PPrreessiioonneess mmeeddiiddaass eenn CC--2222 eenn llooss ppoozzooss áárreeaass EEssttee yy
OOeessttee……………………………………………………………………………………………………………………………………...... 111166
1199 PPrreessiioonneess mmeeddiiddaass eenn CC--2233 eenn llooss ppoozzooss áárreeaass EEssttee yy
OOeessttee……………………………………………………………………………………………………………………………………...... 111177
2200 PPrreessiioonneess mmeeddiiddaass eenn CC--2244 eenn llooss ppoozzooss áárreeaass EEssttee yy
OOeessttee……………………………………………………………………………………………………………………………………...... 111188
2211 PPrreessiioonneess mmeeddiiddaass eenn llaass ssuubb--uunniiddaaddeess ddeell yyaacc CC--
SSuuppeerriioorr,,VVLLEE--119988………………………………………………………………………………………………………….. 112200
2222 EEssttiimmaacciióónn ddee vveennttaannaass ooppeerraacciioonnaall ((llbbss//ggaall)) ddeell yyaacc.. CC--
SSuuppeerriioorr,,VVLLEE--119988………………………………………………………………………………………………………….. 112222
2233
VVaalloorreess pprroommeeddiiooss ddeell ttiieemmppoo ddee ttrraannssiittoo ddee llaa oonnddaa
ccoommpprreessiioonnaall yy llooss vvaalloorreess ddrraawwnnddoowwnn ccoonnsseerrvvaaddoorr yy lliibbeerraalleess
eenn eell ccaammppoo cceennttrroo ,, sseeggúúnn SSHHEELLLL………………………………………………………………...... 112277
LLIISSTTAASS DDEE FFIIGGUURRAASS
FFiigguurraass PPáággiinnaa
11 UUbbiiccaacciióónn ggeeooggrrááffiiccaass ddeell áárreeaass qquuee ccoonnffoorrmmaann BBllooqquuee VV
CCeennttrroo…………………………………………………………………………………………………………………………………… 1188
22 UUbbiiccaacciióónn ggeeooggrrááffiiccaass ddeell yyaacciimmiieennttoo CC--SSuuppeerriioorr,,VVLLEE--119988………….. 1199
33 MMooddeelloo eessttrruuccttuurraall ddee BBllooqquuee VV CCeennttrroo bbaassaaddoo eenn 33DD…………………….. 2211
44 CCoolluummnnaa eessttrraattiiggrrááffiiccaa ddeell áárreeaa………………………………………………………………………… 2222
55 UUnniiddaadd ddee fflluujjoo qquuee ccoommppoonneenn aa llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--22 aarreennaa ““CC””...... 2233
66 MMooddeelloo eessqquueemmááttiiccoo ddee llaa ddeeppoossiittaacciióónn ddee llaa FFMM MMiissooaa,, aarreennaa
CC--22………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2244
77 MMooddeelloo ddeeppoossiittaacciioonnaall aassoocciiaaddoo CC--SSuuppeerriioorr,, VVLLEE--119988…………………….. 2244
88 MMaappaa ddee ffaacciieess BBllooqquuee VV CCeennttrroo ddiirreecccciióónn yy mmaaggnniittuudd ccaannaalleess
eessttuuaarriinnooss ddiissttaalleess…………………………………………………………………………………………………….... 2255
99 SSeecccciióónn eessttrraattiiggrrááffiiccaass ddee BBllooqquuee VV CCeennttrroo ccoommpplleejjiiddaadd
eessttrraattiiggrrááffiiccaass………………………………………………………………………………………………………….............. 2255
1100 PPrriinncciippiioo ddee ooppeerraacciioonneess ddee uunn ttrraannssmmiissoorr ddiippoollaarr eenn llaa
hheerrrraammiieennttaass aaccúússttiiccaass…………………………………………………………………………………………...... 3300
1111 CCoommppoonneenntteess ddeell tteennssoorr eessffuueerrzzoo…………………………………………………………………… 3366
1122
GGrraaddiieenntteess ddee eessffuueerrzzooss vveerrttiiccaalleess ppaarraa ppoozzooss ddee llaa ccuueennccaa
ddeell GGoollffoo ddee MMeexxiiccoo,, eell ccaammppoo CCeeuuttaa yy eell ccaammppoo BBaarrúúaa ddee llaa
ccuueennccaa ddeell LLaaggoo ddee MMaarraaccaaiibboo…………………………………………………………………………..
4400
1133
MMooddeelloo ddee ffaallllaass ggeeoollóóggiiccaass sseeggúúnn AAnnddeerrssoonn mmoossttrraannddoo llaa
rreellaacciióónn eennttrree ffaallllaass nnoorrmmaalleess,, iinnvveerrssaass yy ttrraannssccuurrrreenntteess eenn
ffuunncciióónn ddee llaa ddiirreecccciióónn ddeell eessffuueerrzzoo pprriinncciippaall mmaayyoorr…………………………..
4422
1144 ZZoonnaass ddee ppeerrttuurrbbaacciióónn ddeell yyaacciimmiieennttoo aallrreeddeeddoorr ddee uunn ppoozzoo
pprroodduuccttoorr ddee aarreennaa…………………………………………………………………………………………………….... 5533
1155 ZZoonnaass ddee ddaaññoo aallrreeddeeddoorr ddee uunn ppoozzoo………………………………………………………….... 5544
1166 CCiirrccuulloo ddee MMoohhrr mmoossttrraannddoo eessttaaddoo ddee eessffuueerrzzooss rraaddiiaalleess yy
ttaannggeenncciiaalleess…………………………………………………………………………………………………………………….... 5555
FFiigguurraass PPáággiinnaa
1177
EEffeeccttoo ddeell aauummeennttoo ddeell ddrraawwddoowwnn ssoobbrree llaass eessffuueerrzzooss ddee ccoorrttee
eenn aarreennaa ddéébbiilleess yy ffuueerrtteess mmoossttrraannddoo llaa rreellaacciióónn eennttrree llooss
ccíírrccuullooss ddee MMoohhrr yy llooss áánngguullooss ddee ffrriicccciióónn iinntteerrnnaa yy llaa
ccoohheessiióónn……………………………………………………………………………………………………………………………… 5566
1188 CCrriitteerriiooss ddee ddrraawwddoowwnn ccrriittiiccoo vvss ΔΔtt ccoommpprreessiioonnaall ((VVeeeekkeenn yy
oottrrooss,,11999911))……………………………………………………………………………………………………………….............. 6600
1199 DDeetteerrmmiinnaacciióónn ddee eeccuuaacciióónn ssiinnttééttiiccaass ((ΔΔtt )shear ……………………………………...... 7711
2200 CCoorrrreellaacciioonneess eennttrree vvaalloorreess eessttááttiiccooss yy ddiinnáámmiiccooss ppaarraa mmóódduulloo
YYoouunngg ((EE))((xx1100^̂66)) ppssii……………………………………………………………………………………………….... 7755
2211 CCoorrrreellaacciióónn eennttrree vvaalloorreess eessttááttiiccooss yy ddiinnáámmiiccooss ppaarraa llaa rreellaacciióónn
ddee PPooiissssoonn ((vv)) aaddiimmeennssiioonnaall…………………………………………………………................................ 7755
2222 MMóódduulloo ddee YYoouunngg yy RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn ((eessttááttiiccaa,, ddiinnáámmiiccaass yy
aannáálliissiiss ddee llaabboorraattoorriioo VVLLEE--11330088 ((CC--22,,VVLLEE--330055))………………………………...... 7777
2233 MMóódduulloo ddee YYoouunngg yy RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn ((eessttááttiiccaa,, ddiinnáámmiiccaass))
ddeell ppoozzoo VVLLEE--779977………………………………………………………………………………………………………… 8833
2244ªª MMóódduulloo ddee ccoorrttee ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--779977………………………………………….. 8844
2244bb MMóódduulloo vvoolluummééttrriiccoo ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--779977………………………………...... 8844
2244cc CCoommpprreessiibbiilliiddaadd ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--779977………………………………………….. 8844
2255ªª MMóódduulloo YYoouunngg ddiinnáámmiiccooss ,, eessttááttiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--885500………………...... 8866
2255bb RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn eessttááttiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--885500……………………………….... 8866
2255cc RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn ddiinnáámmiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--885500……………………………… 8866
2266ªª MMóódduulloo ddee ccoorrttee ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--885500………………………………………….. 8877
2266bb MMóódduulloo vvoolluummééttrriiccoo ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--885500………………………………...... 8877
2266cc CCoommpprreessiibbiilliiddaadd ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--885500………………………………………….. 8877
2277ªª MMóódduulloo YYoouunngg ddiinnáámmiiccooss ,, eessttááttiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--888888………………...... 8899
2277bb RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn eessttááttiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--888888……………………………….... 8899
2277cc RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn ddiinnáámmiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--888888……………………………… 8899
2288ªª MMóódduulloo ddee ccoorrttee ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--888888………………………………………….. 9900
2288bb MMóódduulloo vvoolluummééttrriiccoo ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--888888………………………………...... 9900
2288cc CCoommpprreessiibbiilliiddaadd ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--888888………………………………………….. 9900
FFiigguurraass PPáággiinnaa
2299ªª MMóódduulloo YYoouunngg ddiinnáámmiiccooss ,, eessttááttiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--990077………………...... 9922
2299bb RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn eessttááttiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--990077……………………………….... 9922
2299cc RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn ddiinnáámmiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--990077……………………………… 9922
3300ªª MMóódduulloo ddee ccoorrttee ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--990077………………………………………….. 9933
3300bb MMóódduulloo vvoolluummééttrriiccoo ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--990077………………………………...... 9933
3300cc CCoommpprreessiibbiilliiddaadd ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--990077………………………………………….. 9933
3311ªª MMóódduulloo YYoouunngg ddiinnáámmiiccooss ,, eessttááttiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--11119966……………….. 9955
3311bb RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn eessttááttiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--11119966……………………………… 9955
3311cc RReellaacciióónn ddee PPooiissssoonn ddiinnáámmiiccooss ddeell ppoozzoo VVLLEE--11119966………………………….. 9955
3322ªª MMóódduulloo ddee ccoorrttee ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--11119966……………………………………...... 9966
3322bb MMóódduulloo vvoolluummééttrriiccoo ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--11119966……………………………….. 9966
3322cc CCoommpprreessiibbiilliiddaadd ddiinnáámmiiccoo ddeell ppoozzoo VVLLEE--11119966……………………………………...... 9966
3333 EEssffuueerrzzoo vveerrttiiccaall oo ssoobbrreeccaarrggaa ppaarraa llooss ppoozzooss VVLLEE--779977,,VVLLEE--
885500,,VVLLEE--888888,,VVLLEE--990077 yy VVLLEE--11119966……………………………………………………………….... 110055
3344 MMooddeellooss ddee ddeeffoorrmmaacciióónn aassoocciiaaddooss aa eessffuueerrzzooss eenn eell hhooyyoo………… 111111
3355 DDiirreecccciióónn ddee eessffuueerrzzooss hhoorriizzoonnttaall mmíínniimmoo yy mmááxxiimmoo ……………………...... 111122
3366 GGrraaffiiccaa tteennddeenncciiaa ddee pprreessiióónn ddee ppoorroo ddee llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2200…….... 111144
3377 GGrraaffiiccaa tteennddeenncciiaa ddee pprreessiióónn ddee ppoorroo ddee llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2211…….... 111155
3388 GGrraaffiiccaa tteennddeenncciiaa ddee pprreessiióónn ddee ppoorroo ddee llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2222…….... 111166
3399 GGrraaffiiccaa tteennddeenncciiaa ddee pprreessiióónn ddee ppoorroo ddee llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2233…….... 111188
4400 GGrraaffiiccaa tteennddeenncciiaa ddee pprreessiióónn ddee ppoorroo ddee llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2244…….... 111199
4411
GGrrááffiiccaa ddee tteennddeenncciiaa ddee pprreessiióónn ddee ppoorroo yy ddeennssiiddaadd ddeell llooddoo aa
uuttiilliizzaarr aa lloo llaarrggoo ddee llaa ccoolluummnnaa eessttrraattiiggrrááffiiccaa ddeell yyaacciimmiieennttoo CC--
SSuuppeerriioorr,, VVLLEE--119988……………………………………………………………………………………………………...... 112200
4422 GGrraaffiiccoo ddee VVeeeekkeenn yy oottrrooss ((DDrraawwddoowwnn CCrrííttiiccoo)) ddee BBllqq.. VV
CCeennttrroo…………………………………………………………………………………………………………………………………… 112288
__________ Introducción
15
______________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
La geomecánica es la disciplina que estudia las características mecánicas de los
materiales geológicos que conforman la roca de formación. Está disciplina está basada
en los conceptos y teorías de mecánica de rocas y mecánicas de suelos que relacionan
el comportamiento de la formación bajo los cambios de esfuerzos producto de las
operaciones petroleras de perforación, completación y producción de pozos. La
geomecánica aunque no siempre es practicada en la industria petrolera, es cada vez
más aceptada ya que brinda muchos beneficios a la hora de la planificar pozos, al
diagnostico, al modelado y el control de las deformaciones de las rocas a lo largo del
ciclo de explotación y producción, en conjunto con otros estudios relacionados como
petrofísica, geología, entre otros.
Por tal motivo, es de gran importancia realizar un análisis geomecánico para
poder entender y conocer las características mecánicas de los materiales geológicos
que conforman la roca presentes en formación, estas características pueden ser
propiedades geomecánicas dinámicas y estáticas de la roca y relacionan los esfuerzos
con el comportamiento de la formación.
Al hablar de perforaciones inclinadas y estimulaciones a través de fracturamiento
hidráulico entre otros, es gran utilidad tener dichas caracterización geomecánicas que
permitan conocer la magnitud y dirección de los esfuerzos en sitio, para definir la
trayectoria de mayor estabilidad, los esfuerzos mínimos y máximos para el incremento
de la mayor productividad.
El análisis geomecánico realizado trata de problemas donde se relacionan
esfuerzos con resistencia de la formación por lo que es de esperar que las operaciones
de pozos afecten y causen daño a la formación, en el orden de estabilidad de hoyo,
arenamiento, fracturamiento y otros. Por lo que es de mucha importancia realizar un
__________ Introducción
16
______________________________________________________________________________
análisis de operaciones negativas desde el punto de vista de la formación, para luego
optimizar en función de las características de la roca.
Así mismo, el estudio de las presiones en la formación es de vital importancia ya
que permite un mejor diseño del lodo de perforación a fin de evitar arremetidas o
pérdidas de circulación durante el proceso ó el causar daño al principal valor el cual es
el yacimiento.
Los problemas de producción de arena producto de los esfuerzos
desestabilizadores que actúan sobre la formación (tasa de flujo y gradiente de presión)
son mayores que la resistencia mecánicas de la formación ocasionando el
desprendimiento de granos causando así el arenamiento. Este estudio permitirá
conocer el estado de los esfuerzos y envolventes de falla de la formación para
determinar el gradiente de producción (drowdawn) crítico que no cause producción de
arena en el yacimiento estudiado.
Por lo tanto, a los fines de caracterizar el estudio del yacimiento C-Superior del
VLE-198 geomecánicamente, se realizaron todos estos análisis para determinar las
ventanas operacionales de densidad de lodos a su vez empleadas en la construcción
de pozos horizontal ó altamente inclinados en la arena C-2. Las caracterización de los
módulos dinámicos / estáticos que soportan los proyectos de estimulación a través de
fracturamiento hidráulico así como la determinación del drowdawn críticos para evitar
desprendimiento de granos de material de la formación.
Por lo que el objetivo de esta investigación persigue en presentar los resultados
del estudio geomecánico, así como las recomendaciones y guías operacionales par
perforaciones de pozos horizontales en la arena del yacimiento C-Superior,VLE-198,
que asegure la estabilidad del hoyo durante la perforación, faciliten las operaciones en
taladros y soporten la estimulaciones a través de fracturas hidráulicas, por ende evitar el
encarecimiento de los pozos por tiempo improductivos
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
18
CCAAPPÍÍTTUULLOO II
AASSPPEECCTTOOSS GGEENNEERRAALLEESS YY PPLLAANNTTEEAAMMIIEENNTTOO DDEELL PPRROOBBLLEEMMAA 1.1. ASPECTOS GENERALES El Campo Bloque V Centro está ubicado en la zona Sur Central del Lago de
Maracaibo en la región Occidental de Venezuela y ocupa una superficie aproximada de
77Km2. Está limitado al norte con el Bloque VI, al Sur con una zona libre y el Bloque XIII,
al Este y al Oeste con una zona libre. El campo Centro de bloque V fue descubierto en
el año 1957 con la perforación de los pozos LSG-001 y VLE-198. De acuerdo a la
distribución de fluidos dentro de los yacimientos del campo, este se encuentra dividido en
tres grandes regiones, como son: región central, este y oeste. Cada una de estas
regiones abarca las siguientes áreas: región central: área VLE-198 este y oeste; región
este: áreas VLE-707 y LSG-001; región oeste: área VLE-271 y área VLE-1119. La razón
de esta división es definir la posible compartamentalización del campo, debido a
diferencias existentes en cuanto al comportamiento de producción de los pozos.
Figura 1. Ubicación geográfica del áreas que conforman a Bloque V Centro
N.1.077.000N.1.077.000
N.1.076.000N.1.076.000
N.1.074.000N.1.074.000
N.1.072.000N.1.072.000
N.1.070.000
VLE842 VLE782VLE828
VLE801
VLE9 83
VLE714
VLE390VLE686
VLE797
VLE380
VLE310VLE845VLE8 88
VLE1064
VLE981
VLE100 2
VLE344
LSG-8
LSG-1 3
LSG-6
LSG-3
LSG-12
VLE1045
VLE1043LSG-9
VLE920VLE1024
VLE1071
VLE1083
VLE578VLE414
VLE625
VLE1119
VLE271
VLE385
VLE102 2
VLE975
VLE359
VLE1060
LSG-110VLE1003
VLE1 033
VLE643
VLE1099
VLE1000VLE108 8
VLE1 010
VLE971
VLE1095
VLE110 0
VLE1017
VLE1081
VLE1098
VLE112 6
VLE1104
VLE415
VLE319
1340
0'13
500'
1360
0'13
700'
13800
'
13400'
1 3500'
1 3600'
13700'
13200'
1 3300'
12800'12900'
13000'13100'
1340
0'
13400 '
13500'
13100'
13200 '13300'
1290
0 '
1240
0'12
300'
130
00'
131
00'
129
00'
12800
'
12900
'
128
00'
1290
0'
1300
0'1
3100
'
13100 '
13200
'
12900'
13000'
13100'
13200'
129
00'
126
00'
129
00'
120
00'
12300 '
12200'
123
00'
124
00'
125
00'
126
00'
12400 '
12500 '
1250
0'
1260
0'
12700
'
12800
'
12900'
13000 '
13100'
1230
0'
124
00'
12500
'
1260
0'
12700
'
12800
'
12900
'
13000'
13100'
13200'
12800
'
129
00'
1 3000
'
13000'
12900 '
12800 '
127 00'
12500 '
12700 '
12900'
12800'
128
00'
12700'
12700 '
12800 '
12900'
13000'
1300
0'
13000
'
12700'
12900'
12800 '
13000 '
13200'
12700 '
12500'
12600 '12700'
12400 ' 12400'
12300'
122
00'
1 2688'
NP
NP
6 °
NP
NP
NP
NP
NP
NP
12469'
12466'12433'
12581'
12524'
VLE1160
NP
6 °
3°
12273'
7°
VLE114 2
12150'
1 2325'
12472'
9 °
12405 '
12361 '
VLE1154
VLE979
122 95'
1 2377'
2 °
124 46'
12650'
12694 '
12758'
126 20'
VLE114 3
NP
7 ̂
NP
NP
NP
12636'
12585'
VLE1149
NP
14487 '
12525'
12500'
6 ̂
12305'
VLE990
12386'
12184'
1 2350'
12167 '
4°
1 2235'
VLE1136
12094'
1 2322'
123 80'
12551'
12140 '
8°
12°
VLE1015
10°
NP
128 16'15 °
VLE1156
12789'
12775'
11 ^
13242'
5 ^
1 3145'
12704 '
3 ̂
12635'1 2605'
11 ^
12865'9 ̂130 72'6 ̂
13136'6 ̂
132 40'
VLE747
8 ̂
VLE518
8 ̂
12930'
1 2644'
E.222.000 E.224.000 E.226.000 E.228.000
13000 '
E.222.000 E.224.000 E.226.000 E.228.000 E.230.00 0 E.232.000
LAGO DE MARACAIBOBLOQUE V, CENTRO
MAPA ESTRUCTURAL
TOPE C-3
F IGURA 1 1
VLE1169
VLE1175
VLE1189
VLE1190
VLE907
-12 272'
VLE399
1 2600'
1 2104'
12040'12046'
VLE1196
121 14'
VLE1077STYVLE1077
VLE1 036
VLE1164
12237'
12198'
VLE8 11 VLE1030
VLE1 084
123 55'
VLE7 07
VLE923
125 97' 12496 '
VLE850
122 97'
VLE907ST VLE1013
12371'
129 04'
VLE112 4
VLE109 6
12428'
12342'
12363'VLE980
12966 '
LSG-1
12427 '
1220
0'12
300'
12181' VLE1287
12372'
VLE198
12239'
130 10'
13000'
VLE1275
VLE130 3
VLE1227
VLE1 232VLE1 264
VLEVLE-198 E-198 E
VLEVLE-707-707
VLE
VLE-
198 O
-198
O
VLEVLE-271-271
VLEVLE-1119-1119 MAPA ESTRUCTURAL
TOPE C-2
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
19
1.2. UBICACIÓN GEOGRÁFICA
El yacimiento C-SUP VLE-198 se encuentra en la región Central área VLE-198 de
Bloque V, Unidad de Explotación Lagocinco, Distrito Lagunillas, PDVSA. Este
yacimiento esta limitado hacia el norte del área VLE-707, de mayor complejidad
estratigráfica que se extiende hacia el límite sur del área de Centro Lago.
El área VLE-198 esta constituida por dos intervalos productores: arena C-
Superior conformada por las arenas B-6/9, Santa Barbara y C-2 y el intervalo C-Inferior,
conformado por las arenas C-3, C-4 y C-5. Enfocado el estudio en la arena C-Superior
(C-2).
Figura 2. Ubicación geográfica del yacimiento C-SUP VLE-198
ALTAGRACIACABIMAS
MENE GRANDE
BARUA-MOTATAN
MARACAIBO
I
IIVIIIIX
VIV
XIIIV XI
III
VIIIV
XIVXII
Lago deMaracaibo
N
.
BLOQUEBLOQUE VIII VIII
BLOQUE VIBLOQUE VILAGOCINCOLAGOCINCO
BLOQUE V BLOQUE V LAMARLAMAR
BLOQUE V BLOQUE V CENTROCENTRO
LAGUNILLAS
BACHAQUERO
Yacimiento C-SUP VLE-198Yacimiento C-SUP VLE-198
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
20
1.3. ASPECTOS ESTRUCTURALES
La estructura de la Región Central del área VLE-198 (Yacimiento C-SUP VLE-
198) presenta un anticlinal fallado, con una dirección NNE-SSO, donde los flancos
presentan buzamientos moderados, entre 10 y 26 grados. El Flanco este tiene un
buzamiento suave de 2 a 7 grados hacia el Sur-Este. Esta estructura originada por un
evento compresivo de dirección SE-NO generó un frente de corrimiento llamado Falla
Central. En el modelo estructural se reconocen dos eventos tectónicos principales, esto
incluye las estructuras en flor que se formaron en respuestas a la transpresión a lo largo
del pliegue transpresivo (flor positiva) (fault restraining bend), estructuras de fosas o
“pull appart” que se formaron como respuesta a la transtensión a lo largo del pliegue
transpresivo (flor negativa) (fault releasing bend), estructuras inversas y fallas de tijera.
Estas son conocidas como estructuras en Flor: la Flor V-Centro, la Flor VLE-801 y
parte de la Flor LRF-83, la cual se encuentra en el limite entre Bloque V-Centro y
Bloque VI-Lamar ,figura 3.
La estructura en flor V-Centro, corresponde a una estructura positiva en flor y un
anticlinal elongado que forma la parte oeste de la principal área productora de Bloque
V-Centro. Esta estructura en flor es cortada por numerosas fallas normales e inversas,
cuyo desplazamiento es significante, a nivel del Cretáceo, donde convergen.
La estructura en flor VLE-801, se encuentra aproximadamente hacia el norte del
VLE-801 y hacia el sur del VLE-385 y esta ubicada completamente en Bloque V-
Centro. Es una estructura en flor relativamente pequeña, de aproximadamente 1
kilometro de largo por 0.5 Km. de ancho y se origina en la falla Lama-Sur.
Resumiendo la complejidad estructural de todo Bloque V Centro tenemos que la
misma esta conformada por un ramal de la falla Lama-Icotea creando dos tendencias
de fallas: una en sentido norte sur y otra en sentido noroeste sureste. Estos sistemas de
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
21
fallas crean estructuras complejas como la estructura en flor en el área de Bloque V-
Centro y la del sistema de fallas del VLE-400. Tanto en el área de Bloque V Centro
como en la parte centro-norte del Bloque V-Lamar, la mayoría de estas fallas son
sellantes creando entonces barreras estructurales en sentido areal.
Figura 3. Modelo estructural de Bloque V Centro basado en sísmica 3D
1.4. ASPECTOS ESTRATIGRÁFICOS
Entre los aspectos estratigráficos el yacimiento C-SUP VLE-198 del campo Centro la
mayoría de los pozos perforados atraviesan, siguiendo un orden de sedimentación,
desde los intervalos “C” de la Formación Misoa de edad Eoceno hasta los sedimentos
mas recientes de la Formación El Milagro.
Existen algunos pozos en el área que perforaron hasta la Formación Guasare de edad
Paleoceno. Sobre esta se sedimentaron en forma discordante las unidades
LSG0001VLE0310
VLE1119
VLE0271VLE0198
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
22
estratigráficas del Miembro “C” y “B” de la Formación Misoa, luego le sigue en forma
discordante los sedimentos de las Formaciones La Rosa, Lagunillas y La Puerta durante
el Mioceno. Por último y también en forma discordante la cuenca se termino de rellenar
de sedimentos de la Formación El Milagro de edad reciente, figura 4.
MIOCENO
INF.Fm LA ROSA
MEDIO
SUP.
Fm. LAGUNILLAS
Fm. LA PUERTA
PLEISTOCENO Fm. EL MILAGRO
C-5
PALEOCENOFm.
GUASARE
EOCENO
SUP.
INFERIOR
Fm. M I S O A
ARENAS “B”
ARENAS “C”
C-2
C-4
C-3
C-1
MIOCENO
INF.Fm LA ROSA
MEDIO
SUP.
Fm. LAGUNILLAS
Fm. LA PUERTA
INF.Fm LA ROSA
MEDIO
SUP.
Fm. LAGUNILLAS
Fm. LA PUERTA
PLEISTOCENO Fm. EL MILAGRO
PLEISTOCENO Fm. EL MILAGRO
C-5
PALEOCENOFm.
GUASAREPALEOCENOFm.
GUASARE
EOCENO
SUP.
INFERIOR
Fm. M I S O A
ARENAS “B”
ARENAS “C”
C-2
C-4
C-3
C-1
Figura 4. Columna estratigráfica del área
De esta serie de formaciones atravesadas por los pozos del área VLE198, la de
mayor interés corresponde a la Formación Misoa, por poseer ésta los intervalos de
arenas más prospectivos en toda la secuencia sedimentaria.
Operacionalmente la formación se encuentra actualmente dividida en dos miembros
informales, las arenas “C” y las arenas “B” de más antiguo a más joven respectivamente.
El miembro informal “C”, se encuentra dividido actualmente en cinco unidades
conocidas como C-1, C-2, C-3, C-4 y C-5, figura 5; a su vez la unidad C-2 se subdivide
oficialmente en cuatro unidades de flujo denominadas C-20, C-21, C-22, C-23 (Figura
1.5).
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
23
C-5
E O
C E
N O
MED
IOIN
FER
IOR
Fm.
M I
S O
A
ARENAS “B”
ARENAS
“C”
C-2
C-4
C-3
C-1
C-5
E O
C E
N O
MED
IOIN
FER
IOR
Fm.
M I
S O
A
ARENAS “B”
ARENAS
“C”
C-2
C-4
C-3
C-1
Figura 5. Unidad de flujo que componen a la sub-unidad C-2, de las arenas “C”
Entre los aspectos sedimentarios, la unidad C-2 fue depositada durante un importante
ciclo transgresivo que se acentúa hacia el tope de la secuencia con el depósito de las
lutitas de C-1, dentro de este gran ciclo transgresivo se presentaron diferentes pulsos
progradantes, uno de estos pulsos esta asociado con el depósito de las areniscas de C-
2, estas arenas fueron depositadas en un ambiente de sedimentación fluvio-deltáico
(complejo de canales), con tendencia transgresiva donde tuvo lugar algunos pulsos
progradantes que presentan mejores desarrollos de areniscas hacia las unidades
estratigráficas C-21 y C-20. Aunque la unidad estratigráfica C-21 representaría el máximo
de este pulso progradante.
En la figura 6, se muestra de manera esquemática el modelo que predominó en el
depósito de la Formación Misoa, y de las arenas C-2 durante el Eoceno Inferior a Medio.
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
24
CC--22CC--22
Figura 6. Modelo esquemático de la depositación de la Formación Misoa, específicamente las arenas C-2
Mientras que en la figura 7, se muestra de manera más especifica el ambiente bajo el
cual sedimentaron las areniscas del yacimiento C-2, un gran delta con dirección de
sedimentación SW-NE.
AREANAS (CANALE S)HETEROLITICAS ARENOSASHETEROLITICAS ARCILLOSAS
AREANAS (CANALE S)HETEROLITICAS ARENOSASHETEROLITICAS ARCILLOSAS
Figura 7. Modelo depositacional asociado a C-Superior,VLE-198
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
25
Según el nuevo modelo, en el área de Bloque V-Centro, los depósitos a lo largo de la
columna, están compuestos en general por pequeños canales estuarinos dístales, los
cuales cortan sedimentos de anteplaya superior e inferior (hacia el noreste), figura 8.
Debido a lo lenticular que se encuentran los depósitos de canal, no existe gran
comunicación lateral en el área, lo cual crea una compartamentalización estratigráfica en
la misma, figura 9.
(a) (b)(a) (b)
Figura 8. Mapas de facies en Bloque V Centro mostrando la dirección y magnitud de los canales estuarinos distales (a) C-Superior y (b) C-Inferior
AUMENTO DE LA RELACION ARENISCA LUTITADISMINUCION DE LA DENSIDAD DE RELLENO DE CANAL
300 m 600 m
Figura 9. Sección estratigráfica general de Bloque V Centro, mostrando la complejidad estratigráfica en el área
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
26
1.5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En lo anterior expuesto, el área VLE-198 representa la de mayor complejidad
estatigráfica y mayor acumulación de reservas a nivel de C-Superior, con un POES de
354,7 MMbls de petróleo. Este yacimiento esta constituido por arenas consolidada
conformadas por sub-unidades C-20, C-21,C-22,C-23, de crudo liviano con gravedad
Api de 30° y actualmente se encuentra saturado, cuyo principal mecanismo de
producción es expansión gas en solución. Se descubrió en Julio 1958 con la perforación
del pozo VLE-198, siendo la presión original de 5400 lpc y la presión actual se ubica en
el orden de 1600-1800 lpc. Esta conformado actualmente por un total de 43 pozos
activos e inactivos divididos en dos áreas (área Oeste VLE-198 y área Este VLE-198).
El problema más común que presenta esta área es el arenamiento (migración de
finos) el cual tiene origen cuando los esfuerzos desestabilizadores (esfuerzos de arrastre
y gradientes de presión) son mayores que la resistencia mecánica de la formación y
ocurre una inestabilidad, causando desprendimiento del material de la formación. Este
desprendimiento de partículas no ocurre todo súbitamente, sino que va aumentando
hasta llegar a cantidades catastróficas. En algunos casos, no hay manera de detener la
producción de la misma. Así mismo, son arenas lenticulares de baja permeabilidad (7-
45)md, porosidad (17-19)%, lo que se caracteriza por ser arenas bastante apretadas,
cuya deformación fue causada por los esfuerzos compresivos de la roca.
Por ser un área que cuenta con proyectos a futuro de perforación de pozos desviados,
fracturamiento hidráulicos y pozos inyectores de agua entre otros, hace necesario
realizar una descripción geomecánica en el yacimiento C-Sup,VLE-198 utilizando
registros acústicos dipolares, que permita la estimación de parámetros geomecánicos de
deformabilidad y resistencia de la roca mediante los registros existentes. Esto permitirá el
análisis de estabilidad del hoyo, mitigando los eventos que conducen al aumento del
tiempo de perforación de un pozo debido a problemas operacionales, definir las mejores
zonas para la perforaciones de pozos horizontales ó pozos direccionales. Este análisis
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
27
permitirá además, realizar cañoneos reorientados dependiendo de los esfuerzos
máximos ó mínimos y medir los valores de esfuerzos y presiones necesarias para
diseñar adecuadamente las estimulaciones a través de fracturamiento hidráulico que
permita optimar la explotación y mejorar el recobro de las reservas del yacimiento.
Capítulo I ____ Aspectos Generales y Planteamiento del Problema
28
Capítulo II __________ Marco Teórico
29
CCAAPPIITTUULLOO IIII
MMAARRCCOO TTEEÓÓRRIICCOO
La geomecánica es la disciplina que estudia las características mecánicas de los
materiales geológicos que conforman las rocas de formación. Esta disciplina está basada
en los conceptos y teorías de mecánica de rocas y mecánica de suelos, que relacionan el
comportamiento de la formación bajo los cambios de esfuerzos producto de las
operaciones petroleras de perforación, completación y producción de pozos. Aunque las
bases de la geomecánica fueron realizadas a principios de siglo XX, las aplicaciones
petroleras empiezan a tener mayor divulgación al comienzo de la década de los 70, y por
lo tanto esta es una disciplina novedosa para la ingeniería de petróleo. La geomecánica
utiliza resultados experimentales de campo y laboratorio conjuntamente con soluciones
analíticas para resolver problemas particulares. El fundamento teórico para muchos
diseños de completación reposa en la mecánica de las rocas.
Esta investigación se basa en la generación de un modelo geomecánico dinámico
donde se obtendrá a partir de los registros petrofísicos compuestos por ondas, tales
como:
2.1 RREEGGIISSTTRROOSS AACCÚÚSSTTIICCOOSS Existen una serie de bases teóricas para la obtención de parámetros geomecánicos a
partir de los registros petrofísicos. Los registros petrofísicos están compuestos por
sondas que tienen varios emisores y receptores de ondas acústicas que permiten evaluar
el tiempo de tránsito de las ondas P y S en la formación. Esto proviene de la teoría
tradicional de propagación de ondas en medios elásticos continuos y las modificaciones
que se hace de ella utilizando materiales poro-elásticos. Los módulos elásticos de la
formación equivalen a valores dinámicos debido al elevado intervalo de frecuencia al que
Capítulo II __________ Marco Teórico
30
trabajan los emisores de ondas; sin embargo, el interés de la geomecánica generalmente
está asociado a problemas que son de naturaleza cuasi-estática. Afortunadamente, es
posible corregir los valores de los módulos dinámicos obtenidos a través de registros
acústicos mediante la calibración con ensayos geomecánicos en núcleos.
2.1.1 Registros acústicos dipolares Las herramientas acústicas dipolares fueron creadas para medir los tiempos de
tránsito de la onda de corte en formaciones de poca rigidez. Esta herramienta utiliza
emisores direccionales en forma de pistones que crean un aumento de presión en un
lado del pozo y una disminución de presión en el otro lado. Este cambio de presión causa
una perturbación de tipo dipolar (por ello su nombre), la cual crea una pequeña flexión de
las paredes del hoyo tal como se muestra en la Figura 10. Esta pequeña flexión del hoyo
se propaga como una onda flexural que es dispersiva, ya que a bajas frecuencias tiene la
misma velocidad de la onda de corte y a frecuencias más altas tiene valores de velocidad
mayores. Las herramientas dipolares pueden medir estas ondas flexurales hasta en las
formaciones menos rígidas y por lo tanto su uso en este tipo de formación se hace
obligatorio.
Figura 10. Principio de operación de un transmisor dipolar en las herramientas acústicas.
Capítulo II __________ Marco Teórico
31
2.1.2 Módulos elásticos a partir de registros acústicos.
Las herramientas para las mediciones acústicas de tiempo de transito de ondas
existen desde hace muchos años, sin embargo la primera generación de las mismas
solo median el tiempo de llegada de las ondas compresionales (ondas P), estas
herramientas solo tenían un solo emisor y un solo receptor. Se inventó luego la segunda
generación de herramientas que contaba con varios emisores y receptores llamados
registros compensados que permitían corregir el efecto de la centralización de las
herramientas en el hoyo y el efecto de la calidad del hoyo ya que permitían escoger el
tiempo de llegada de la onda P viendo la forma de la onda grabada. A mediados de los
años 80 aparece la tercera generación de herramientas llamados sónicos digitales que
permitían procesar el tren de ondas completo (ondas P, S y Stoneley) por lo que fueron
las primeras herramientas de donde se podían obtener parámetros geomecánicos ya
que permitían medir el tiempo de transito de las ondas compresionales P y las ondas de
corte S.
Utilizando la ecuación de onda para medios elásticos continuos y la teoría de
elasticidad se pudo observar que las velocidades de propagación de las ondas P y S
son función de los módulos elásticos, esto significa, que si se conocen las velocidades
de propagación se puede entonces calcular los módulos elásticos.
Utilizando las velocidades de propagación de onda Vs onda de corte y Vp onda
compresional se pueden definir los módulos elásticos.
Tradicionalmente, los valores medidos por la compañias de servicio vienen dados en
unidades de rapidez, que se expresa generalmente en unidades de tiempo sobre
longitud y por lo tanto es el inverso de la velocidad. Las unidades tradicionalmente
usadas por las compañías de servicios son el microsegundo por pie (μseg/pie).
Capítulo II __________ Marco Teórico
32
Para ecuaciones de trabajo se utilizan directamente las unidades de los registros y
las relaciones de la teoría de elasticidad, se pueden entonces expresar los módulos de
la siguiente manera:
Módulo de Corte (libras/pulg 2 ): astbG *2Δ
=ρ
(2.1)
Relación de Poisson
1
2
1*21
2
−Δ
Δ=
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
ΔΔ
ptst
p
s
tt
υ (2.2)
Módulo de Young (psi) )1(*2 vGE += (2.3)
Módulo de volumétrico (psi) a
ttK
spbb *
341
22 ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
Δ−
Δ= ρ
(2.4)
.
Compresibilidad b
b KC 1
= (2.5)
Donde a = 1.34 x 10 10 si la densidad ρ b está expresada en gr/cc y los tiempos de
tránsito de la ondas Δt están expresadas en μseg/pié.
Capítulo II __________ Marco Teórico
33
Sin embargo, los módulos calculados de esta forma son llamados dinámicos y dan
resultados diferentes a los resultados obtenidos en el laboratorio las cuales son
realizados en condiciones estáticas, y son estos últimos los necesarios para realizar los
diferentes análisis geomecánicos.
2.1.3 Módulos elásticos estáticos y dinámicos
Se pueden calcular los módulos elásticos a partir de velocidades de propagación de
ondas; y debido a que estas ondas son generadas a frecuencias altas, a los módulos
calculados se les conoce como módulos elásticos dinámicos. Los resultados obtenidos
en estas ecuaciones son generalmente distintos de los módulos medidos en los
ensayos mecánicos de laboratorio (módulos estáticos), donde se utiliza la relación entre
esfuerzos axiales σx y las deformaciones axiales εx y laterales εy, donde la tasa de carga
oscila alrededor de 103 segundos. Este tipo de carga monotónica en el laboratorio es
cuasi-estática, sin embargo, tradicionalmente se conoce como estática.
Aunque las investigaciones analíticas y experimentales no han permitido entender
completamente el fenómeno; sí está establecido que los módulos dinámicos son
mayores o iguales a los módulos estáticos. El módulo de Young dinámico puede ser
hasta 4 veces mayor que el módulo de Young estático y la relación de Poisson dinámica
puede ser hasta 3 veces mayor que la relación de Poisson estática; dependiendo del
material.
El único lugar donde es posible medir los módulos elásticos estáticos y dinámicos es
el laboratorio. Esto se logra sometiendo a una muestra de núcleo a un ensayo triaxial,
donde el equipo esté instrumentado para realizar mediciones dinámicas. Durante el
proceso de compresión triaxial se obtendrá la curva esfuerzo - deformación de donde se
pueden calcular los módulos estáticos y haciendo mediciones de propagación de ondas
en diferentes instantes durante el proceso de compresión, se podrán calcular los
módulos dinámicos. Ya que se dispone de la medición de los módulos elásticos en sus
Capítulo II __________ Marco Teórico
34
dos formas (estáticas y dinámicas) pueden establecerse correlaciones de manera que,
una vez obtenido los módulos dinámicos de manera continua a lo largo de toda la
sección de hoyo que dispone de registros sónicos puede convertirse mediante la
correlación calculada en módulos elásticos estáticos de manera continua para toda la
sección de hoyo. Esta metodología es la que se aplicará en este trabajo a fin de
obtener un análisis de módulos tanto estáticos como dinámicos en toda la sección para
la cual se dispone de registros sónicos.
2.2 MMÓÓDDUULLOOSS EELLÁÁSSTTIICCOOSS 2.2.1 Modulo de Young (E)
Es la relación entre la deformación axial debido al esfuerzo axial, mide la resistencia
de la roca cuando es comprimida axialmente.
a
a
σεE = (2.6)
Un Modulo de Young bajo indica un material con alta Deformabilidad, mientras que
si E es alto, es señal de baja deformabilidad.
2.2.2 Relación de Poisson (υ )
Relaciona la deformación transversal con la deformación longitudinal.
x
y
εε=υ (2.7)
Otros parámetros son obtenidos por relaciones de los dos anteriores tales como:
Capítulo II __________ Marco Teórico
35
2.2.3 Modulo de corte (G)
Medida de la resistencia de la muestra la deformación de corte.
2.2.4 Modulo volumétrico (K)
Medida de la resistencia de la muestra a la compresión hidrostática.
vεσK p= (2.8)
Ecuación que relaciona el esfuerzo hidrostático y la deformación volumétrica.
22..33 DDEEFFIINNIICCIIÓÓNN DDEE EESSFFUUEERRZZOO Podemos definir esfuerzo como la capacidad de un cuerpo de resistir carga por
unidad de área o como el campo de fuerzas a la cual se encuentra sometido un
volumen de roca de longitud “L”. La expresión que define este fenómeno es la siguiente:
σ = Fuerza/Área (2.9)
Las componentes del tensor de esfuerzo son mostradas en la Figura 11. En el
sistema de coordenadas cartesianas estas componentes del tensor pueden ser
definidas como sigue:
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛=
→ iAjF
Lim0iAijσ (2.10)
Capítulo II __________ Marco Teórico
36
donde Fj es la fuerza en la dirección coordenada j (j=1, 2, 3) y Ai es el área normal en
la dirección i en la cual actúa la fuerza Fj.
Figura 11. Componentes del tensor esfuerzo
22..44 DDEEFFIINNIICCIIÓÓNN DDEE DDEEFFOORRMMAACCIIÓÓNN Cuando un cuerpo es sometido a un sistema de fuerzas externas, este experimenta
cambios en relación a su configuración original. De aquí que podemos definir
deformación como la relación que existe entre la nueva magnitud o forma de un
elemento y su configuración original o no alterada, cuando es sometido a fuerzas
externas o como el cambio relativo en las dimensiones de un elemento, cuando es
sometido a una fuerza y puede ser expresado a través de la siguiente ecuación:
Capítulo II __________ Marco Teórico
37
2
11
1y L
LLL∆Lε −==
(2.11)
donde:
L1: Longitud inicial.
L2: Longitud final.
εy: Deformación.
Existe un gran número de formas en las cuales medidas de deformaciones son
definidas; algunas veces estas son denotadas con el nombre de la persona que las
definió. Cauchy, Green, Hencky y Almansi, son algunas de las medidas de deformación
usadas comúnmente.
22..55 DDEEFFIINNIICCIIÓÓNN DDEE RREESSIISSTTEENNCCIIAA
Es el máximo esfuerzo que puede soportar el material antes de perder su capacidad
de soportar cargas. Esta a su vez se divide en:
∗ Resistencia a la tensión: Es la capacidad que tiene la roca de soportar
esfuerzos tensionales.
∗ Resistencia al corte: Es la capacidad que tiene la roca de soportar esfuerzos de
corte.
∗ Resistencia a la compresión: Es la capacidad que tiene la roca de soportar
esfuerzos compresivos.
Capítulo II __________ Marco Teórico
38
22..66 DDEETTEERRMMIINNAACCIIÓÓNN DDEE MMAAGGNNIITTUUDDEESS YY DDIIRREECCCCIIÓÓNN DDEE LLOOSS EESSFFUUEERRZZOOSS En cualquier estudio geomecánico resulta de suma importancia conocer el estado de
esfuerzos. Esta definición de esfuerzos se logra por medio de la determinación de
magnitudes y direcciones de esfuerzos. Tradicionalmente se determinan las magnitudes
de los esfuerzos verticales y horizontales por separado y luego se determinan la
dirección de los esfuerzos principales. Estos valores son luego integrados de una
manera consistente utilizando análisis matemáticos para calcular el tensor de esfuerzo
completo.
La determinación de los esfuerzos normales y tangenciales tiene una importancia
vital al momento de caracterizar la mayoría de los problemas descritos por la
geomecánica, pues precisamente cuando los esfuerzos de corte exceden la resistencia
de la roca se produce la falla del material.
La dirección del esfuerzo principal en sitio es parte de la información que se puede
obtener a partir registros, análisis de núcleos e inferencias geologicas. La determinación
de direcciones principales será muy útil para la selección de profundidad y dirección
preferenciales de un pozo horizontal, la resolución de problemas de perforación y
cementación y la calibración del perfil de las propiedades mecánicas de las rocas.
2.6.1 Esfuerzo vertical o sobrecarga Corresponde al efectuado por el peso de los estratos superiores al volumen en
estudio. En la mayoría de los casos, puede ser obtenido directamente mediante la
integración de los registros de densidad de los pozos del área.
Capítulo II __________ Marco Teórico
39
2.6.1.1 Magnitud del esfuerzo vertical Para el esfuerzo vertical en sitio, la magnitud es expresada en términos del peso de
la columna de sedimentos que se encuentra por encima del punto en cuestión. Cuando
la densidad de la roca sea constante, el esfuerzo vertical es simplemente el producto
entre la profundidad y la densidad. Generalmente este no es el caso, pues el estrato
geológico suele ser heterogéneo; es más, la densidad cambia con profundidad debido a
que el peso de los elementos de roca produce compactación del material a medida que
se incrementa la carga. Esto implica que en la mayoría de las situaciones la densidad
aumenta con profundidad; patrón de comportamiento que cambia solo en presencia de
condiciones geológicas no convencionales (alto tectonismo, lutitas con sobrepresión,
etc.).
De acuerdo a lo antes expuesto, el esfuerzo vertical es estimado a partir del registro
de densidad, integrando de la siguiente forma:
( )dZ Zρbvσ ∫= (2.12)
Desde un punto de vista práctico, el esfuerzo vertical se calcula fácilmente a través
de la sumatoria de los valores obtenidos del registro de densidad, multiplicado por el
espesor de cada capa, tal como lo expresa la relación:
∆Zρbvσ ∑= (2.13)
Como este registro (densidad) es efectuado solo en el hoyo de producción; por lo
general es necesario asumir valores en el revestidor intermedio que es el intervalo de
mayor espesor. Otro problema con el registro de densidad es producto de que la
Capítulo II __________ Marco Teórico
40
rugosidad del hoyo influye su lectura casi siempre, disminuyendo el valor de densidad e
introduciendo errores en el cálculo del esfuerzo vertical.
Debido a estas circunstancias, en Venezuela se ha tenido que asumir valores de
gradientes de esfuerzos constantes, ubicados entre 0,95 y 1,00 psi/pie para estimar los
esfuerzos verticales, lo cual no es siempre correcto en todas las situaciones. En
muchas formaciones, la densidad de las rocas aumenta con la profundidad debido a la
compactación. Esto indica que no se debe utilizar un gradiente uniforme para toda la
columna litológica.
Figura 12. Gradientes de esfuerzos verticales para pozos de la cuenca del Golfo de
México, el campo Ceuta y el campo Barúa de la cuenca del Lago de Maracaibo.
Capítulo II __________ Marco Teórico
41
La Figura 12 presenta resultados de variaciones del gradiente de esfuerzos
verticales para pozos de la zona del Golfo de México, el pozo VLG-3781 del campo de
Ceuta en el Lago de Maracaibo y varios pozos del campo Barúa en el flanco norandino
del estado Zulia. Se puede apreciar que todas las curvas (excepto la del pozo MGB-22)
tienen la misma forma y son cuasi paralelas indicando que el cambio de gradiente de
esfuerzos verticales es similar y existen diferencias de litología para desplazar dichas
curvas de una zona a otra. El pozo MGB-22 es un buen ejemplo de una integración de
datos de densidad contaminados debido a la mala calidad y rugosidad del hoyo y por lo
tanto no debe considerarse.
2.6.1.2 Dirección del esfuerzo vertical
∗ Direcciones de esfuerzos por el tipo de fallas geológicas Existe un sistema de clasificación de fallas geológicas propuesta por el geólogo E.
M. Anderson (1951) que utiliza el criterio de falla por fractura tipo Coulomb para crear
un marco teórico que divide las fallas en 3 tipos (fallas normales, fallas inversas y fallas
transcurrentes) dependiendo de las direcciones de los esfuerzos principales. Esta teoría
está basada en el hecho que la superficie de la tierra es una superficie libre que no
puede soportar esfuerzos de corte y por lo tanto es un plano principal con un esfuerzo
principal perpendicular a dicho plano. El criterio de Coulomb requiere que el plano de
fractura contenga el esfuerzo principal intermedio y que αf el ángulo entre el plano de
falla y el esfuerzo principal mayor sea menor de 45. Basándose en esto se pueden
definir los tres tipos de fallas en función de cual de los esfuerzos principales es el
vertical.
Capítulo II __________ Marco Teórico
42
Figura 13. Modelo de fallas geológicas según Anderson mostrando la relación entre fallas
normales, inversas y transcurrentes en función de la dirección del esfuerzo principal mayor.
Como se puede observar en la Figura 13; la teoría de Anderson nos indica que las
fallas normales tienen el esfuerzo principal mayor como el esfuerzo vertical. Las fallas
inversas tienen el esfuerzo principal menor como el vertical y las fallas transcurrentes
tienen el esfuerzo principal intermedio como el esfuerzo vertical. La teoría de Anderson
ha sido utilizada muchas veces para predecir el estado de esfuerzo en función del tipo
de falla geológica. En algunos casos ha tenido éxito pero en condiciones
tectónicamente complejas los resultados no han sido desfavorables. Entre las
situaciones tectónicas complejas destacan aquellas zonas donde han ocurrido
inversiones tectónicas y una falla que fue originalmente de un tipo luego se convierte de
otro tipo.
∗ Direcciones de esfuerzos por sónico dipolar anisotrópico
Al correr un registro sónico dipolar en es posible determinar los tiempos de tránsito
de las ondas compresionales y las ondas de corte para poder calcular propiedades
mecánicas. La herramienta en modo “cross-dipole” puede obtener variaciones de la
velocidad de la onda de corte en la periferia del hoyo. Según ciertas compañías de
servicio las variaciones de las velocidades de la onda S se pueden atribuir a diferencias
Capítulo II __________ Marco Teórico
43
en las direcciones de los esfuerzos y por lo tanto la onda S más rápida ocurre en la
dirección de los mayores esfuerzos horizontales. Desafortunadamente, esta suposición
no es totalmente cierta ya que la herramienta en modo “cross-dipole” mide anisotropía
general donde uno de los componentes es la anisotropía de esfuerzos, pero no se toma
en cuenta el otro componente de anisotropía que es de la anisotropía intrínseca del
material. Entre las anisotropías intrínsecas del material resaltan las variaciones de los
módulos dinámicos alrededor del hoyo. En la literatura se ha presentado bastante
evidencia experimental sobre variaciones de módulos con direcciones. No se conoce el
componente de cada uno de estas anisotropías pero es posible que las diferencias de
direcciones de esfuerzos medidas con la herramienta se encuentren afectadas por la
anisotropía del material.
2.6.2 Esfuerzos horizontales 2.6.2.1 Esfuerzo horizontal mínimo
Es el esfuerzo principal menor que actúa en compresión o en tensión. Es
determinado mediante pruebas de campo tales como los Minifrac, Microfrac o pruebas
Leak off test extendidas. En dichas pruebas se rompe la roca por inyección de algún
fluido y se determina la presión con la que se cierra la pequeña fractura, este valor es el
equivalente a la magnitud del esfuerzo.
Otra forma de poder determinar el esfuerzo horizontal menor, es que luego que la
fractura se ha propagado por un tiempo, las bombas son detenidas y se mide la presión
de cierre instantánea (shut-in pressure). Debido al principio de acción y reacción, esta
presión instantánea de cierre debe ser ligeramente superior a la magnitud del esfuerzo
principal menor, siempre y cuando la influencia del hoyo sea despreciable. De acuerdo
a esto, se tiene la siguiente relación:
Capítulo II __________ Marco Teórico
44
hisipP σ= (2.14)
Existen otros procedimientos de análisis de declinación de presión de las pruebas de
inyectividad que permiten definir mejor la presión de cierre, ligeramente menor al valor
de isipP . Estos procedimientos se basan en análisis de series de tiempo donde se
trabajan con diferentes parámetros funciones de tiempo o derivadas de tiempo. La cual
se describirá en las pruebas utilizadas en este estudio. Sin embargo, es importante
advertir que existen algunos problemas específicos en la aplicación de estos métodos a
pozos con revestidor y cañoneados, la cual es nuestro caso y debe ser cuidadosamente
considerado.
2.6.2.2 Esfuerzo horizontal máximo
Es el esfuerzo principal mayor que actúa en tensión o en compresión. Es muy
complicado la determinación de la magnitud del mismo, se realiza mediante el uso de
correlaciones matemáticas de acuerdo al comportamiento mecánico de la formación
(plasticidad, elasticidad, deformación permanente, etc.) o por anisotropía de esfuerzos.
Ya que no existe ningún método para su determinación de manera directa, sin
embargo la bibliografía establece procedimientos para calcular los esfuerzos
horizontales a partir de la presión obtenida en las diferentes pruebas de inyectividad. A
través de la siguiente ecuación el permite determinar la presión de rompimiento
(breakdown pressure) y esta expresada como:
TpP yxeriorb +−−= σσ3sup, (2.15)
Capítulo II __________ Marco Teórico
45
donde:
Pb: presión de rompimiento (límite superior)
xσ = esfuerzo total de la dirección x
=yσ esfuerzo total de la dirección y
P= presión de poro de la formación
T= resistencia a la tensión.
Esta ecuación sólo es válida en el caso de que no haya perdida de fluido por lo tanto
es una cota superior. Igualmente, asume la dirección de iniciación y propagación de
fracturas son equivalentes. En el caso en que ocurre perdida de fluido hacia la
formación la ecuación anterior se complica y resulta necesario crear una cota inferior
para la presión de rompimiento, Pb:
( )ηησσ
−
+−−=
1223
inf,
TpP yx
eriorb (2.16)
En la cual el parámetro ηviene dado por:
donde:
α= constante poroelástica de Biot
ν= relación de Poisson
La constante poroelástica de BIot y la relación de Poisson debe ser obtenidas a
partir de ensayos geomecánicos especiales de laboratorio.
Capítulo II __________ Marco Teórico
46
2.6.2.3 Dirección del esfuerzo horizontal máximo La determinación de la dirección de este esfuerzo puede realizarse con cierto grado
de precisión si existe información acerca de la dirección y dimensión de los “break outs”
y/o fracturas de formación en pozos vecinos. Tal información es obtenida desde
Calipers de 6 brazos y registros de imágenes de pozos (imágenes resistivas o
acústicas). Esta información puede ser analizada utilizando la técnica de inversión de
esfuerzos.
22..77 PPRREESSIIOONNEESS NNOORRMMAALL YY AANNOORRMMAALLEESS DDEE FFOORRMMAACCIIÓÓNN 2.7.1 Presión de la Formación Se denomina así a la presión que existe entre los fluidos contenidos en los espacios
porosos de las rocas. También se le llama presión de poros, presión del yacimiento,
presión de la roca, etc. Esta presión de poro es uno de los parámetros más
importantes en cualquier estudio de mecánica de rocas en sistemas de rocas porosas y
saturadas con algún fluido. El fluido atrapado en los poros de la roca puede absorber
parte del esfuerzo total aplicado al sistema, como consecuencia libera a la matriz de
parte de la carga aplicada. El esfuerzo efectivo es definido por Terzaghi como el
esfuerzo total menos la presión de poro, este concepto de esfuerzo efectivo fue
introducido en mecánica de suelos en 1923. Existen diversos estudios experimentales
que evidencian que las rocas porosas y permeables saturadas con algún fluido
obedecen a esta ley. La relación esfuerzo-deformación y la cadencia o falla de la roca
son controladas por el esfuerzo efectivo en vez del esfuerzo total.
Para entender las fuerzas responsables de la presión del fluido de una formación en
un área dada, se deben considerar los aspectos geológicos previos. Uno de los
Capítulo II __________ Marco Teórico
47
procesos más simples y comunes de distribución de presión de formación de formación
ocurre en sedimentos someros depositados en un ambiente deposicional deltaico.
Los materiales sólidos en suspensión transportados por los ríos hasta el mar son
depositados para formar sedimentos inicialmente no consolidados y no compactados,
teniendo una porosidad y permeabilidad relativamente alta. El agua de mar mezclada
con estos sedimentos en comunicación estará a presión hidrostática.
Una vez ocurrida la deposición, el peso de las partículas sólidas es soportado por los
puntos de contacto grano a grano y los sólidos no tienen influencia en la presión
hidrostática del fluido. Así,la presión hidrostática del fluido contenido en los espacios
porosos de los sedimentos depende solo de la densidad del fluido y de la profundidad, a
medida que la deposición continúa los granos de la roca son sometidos a un incremento
de carga a través de los puntos de contacto grano a grano. Esto causa
reacomodamiento de los granos, reduciéndose los espacios y resultado un sedimento
más compactado y consecuentemente con una menor porosidad.
A medida que ocurre la compactación, el agua es expulsada continuamente de los
espacios porosos que disminuyen con la carga de los sedimentos. Sin embargo, como
existe una ruta de flujo relativamente permeable hacia la superficie, el gradiente de
potencial de flujo que se requiere para liberar el agua de compactación será
despreciable y el equilibrio hidrostático se mantendrá. Así, la presión de poro de la
formación se puede calcular por la ecuación:
hfPh **052,0 ρ= (2.17)
Donde:
hP : Presión hidrostática, (lpc)
Capítulo II __________ Marco Teórico
48
ρf: Densidad del fluido, (lbs/gal)
h: Profundidad, (pies)
2.7.1.1 Presión normal de la formación Cuando la presión de poro de la formación es aproximadamente igual a la presión
hidrostática teórica para una profundidad dada, se dice que es normal.
2.7.1.2 Presión anormal de la formación
Cuando la presión de poro de la formación está por encima del gradiente normal se
dice que es anormal respectivamente.
El límite mayor del gradiente de presiones anormales no puede exceder las
presiones de sobrecarga puesto que las formaciones se fracturarían y los fluidos se
escaparían a la superficie. Por consiguiente, el límite superior de los gradientes de
formación anormal es menor a 1 lpc/pie.
2.7.1.3 Presión subnormal de la formación
Son todas aquellas presiones cuyo gradiente es menor a que el gradiente normal de
la formación en particular. Estas presiones se encuentran generalmente en zonas de
poco profundidad y donde no hay fallas.
Capítulo II __________ Marco Teórico
49
2.8 IMPORTANCIA DE LOS ENSAYOS GEOMECANICOS El conocimiento de las propiedades mecánicas de las rocas de formación constituye
el primer paso en un análisis geomecánico. Aunque se pueden hacer algunas pruebas
de campo para determinar ciertos parámetros geomecánicos, las mayoría de los
resultados requieren de la utilización de núcleos y ensayos especializados de
laboratorio.
Las formaciones geológicas donde se encuentran los yacimientos están formados
por rocas compuestas por granos minerales y poros llenos de fluidos. Debido a la
naturaleza porosa de las rocas, estas reaccionan no solo a los esfuerzos totales, sino
también a la presión de los fluidos en los poros. El esfuerzo intergranular conocido
como esfuerzo efectivo, es el que controla el comportamiento de los materiales porosos
(rocas y suelos) y viene dado por la diferencia entre el esfuerzo total y la presión de
poros (σ´ = σ - αu). En ingeniería de petróleo, los esfuerzos totales se deben a la
profundidad (sobrecarga) y a los esfuerzos tectónicos, mientras que la presión de poros
es producto de la presión del fluido en el yacimiento. La resistencia al corte de la
formación puede ser calculada por el criterio Mohr-Coulomb:
τ = c + (σ - u ) tan φ (2.18)
Donde:
c = resistencia cohesiva
σ = esfuerzo total
u = presión de poros
α = constante poroelástica de Biot
φ = ángulo de fricción interna de la roca
Capítulo II __________ Marco Teórico
50
2.8.1 Ensayo para el coeficiente de Biot Este ensayo realizado en una celda triaxial mide el coeficiente de Biot que describe
la eficiencia de las presiones de fluidos en contrarrestar los esfuerzos totales aplicados.
Este importante parámetro, que oscila entre 0 y 1, sirve para calcular los esfuerzos
necesarios para iniciar y propagar la fractura y también para elaborar correlaciones
núcleo-perfil. Este ensayo se realiza aumentando la presión confinante y la presión de
poros simultaneamente a una tasa constante, hasta que la presión de poros alcance el
valor de la presión de yacimientos. Esta primera parte, determina la compresibilidad de
grano Cs. Para la segunda parte, la presión de poros se mantiene constante mientras la
presión confinante aumenta hasta alcanzar al esfuerzo horizontal. Esta segunda parte
del ensayo determina la compresibilidad total Cb del material bajo cargas hidrostáticas.
El coeficiente de Biot, α puede ser calculado utilizando la siguiente relación:
α b
s
CC
−=1 (2.19)
El coeficiente de Biot, utilizando el principio de (esfuerzos efectivos, σ´ ) mide la
eficiencia de la presión de poros para soportar los esfuerzos totales. En sistemas
porosos con buena interconexión, como el caso de arenas con porosidades y
permeabilidades altas, el valor de α es 1. Por el contrario en sistemas sin porosidad
como metales, el valor de α es 0, y por lo tanto los esfuerzos efectivos y los esfuerzos
totales son iguales.
El valor de α de una roca de interés debe ser medido en el laboratorio como se
explico anteriormente. Sin embargo, el valor de α también puede ser estimado por el
registro acústico, pero desafortunadamente éste es un valor dinámico que siempre es
Capítulo II __________ Marco Teórico
51
bastante menor que los valores estáticos calculados en el laboratorio. La diferencia
entre los valores estáticos y dinámicos puede ser substancial, lo que va a tener un gran
efecto en el cómputo de los esfuerzos efectivos.
2.8.2 Compresión de resistencia mecánica
2.8.2.1 Compresión no confinada (UCS)
En este ensayo se comprime un cilindro de roca sin confinamiento hasta alcanzar la
resistencia máxima. Tradicionalmente, se mide la resistencia máxima, módulo de
Young y relación de Poisson.
Sin embargo, existen en la literatura algunas correlaciones que ayudan a la
determinación de este parámetro que vale la pena mencionar ya que son de ayuda
cuando no se cuenta con este valor.
Correlación de Knudsen. Este autor encuentra una relación entre la porosidad de la
formación y la resistencia a la compresión no confinada UCS, diferencia una correlación
para porosidades menores o iguales a 30% y otra para porosidades mayores a 30%, a
saber:
Hasta 30% de Porosidad:
φ9*258 −= eUCS (2.20)
Mayor 30% de Porosidad:
φ6,11*5,111 −= eUCS (2.21)
Capítulo II __________ Marco Teórico
52
Correlación Anderson. También encontró una correlación que permite el cálculo de
UCS a partir de otras variables como volumen de arcilla, el módulo volumétrico, relación
de Poisson y velocidad de la onda compresional de un registro sónico, cuya expresión
es la siguiente:
( ) ( )SHVvvvvpUCS *78,01*21*
11***10*3,3
2220 +−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛−+
= − ρ (2.22)
2.9 ENFOQUE GEOMECANICO DEL ARENAMIENTO
La disciplina de la geomecánica es usada para entender el arenamiento debido a
que este fenómeno depende de la relación entre los esfuerzos desestabilizadores
(esfuerzos de arrastre y gradientes de presión) y la resistencia mecánica de la
formación. Los esfuerzos desestabilizadores pueden ser estimados conociendo las
tasas de flujo por unidad de área, gradientes de presión en el pozo y las
permeabilidades de la formación. Por medio de la ley de Mohr-Coulomb sabemos que la
resistencia mecánica de la formación es función directa de los esfuerzos efectivos; y
por lo tanto tenemos que determinar los esfuerzos totales y las presiones de poro en la
vecindad del pozo. Estos valores de esfuerzos efectivos serán usados conjuntamente
con los resultados de ensayos de laboratorio para poder estimar la resistencia al corte
de la formación. Esta resistencia de corte representa la resistencia de la formación en
su estado virgen, ya que está basada en información de núcleos tomados durante la
perforación. Cualquier daño mecánico a la formación por la actividades de
completación, producción y estimulación no será reflejado en los resultados de los
ensayos geomecánicos y por lo tanto se deben evaluar los efectos sobre la formación
de todas las actividades antes mencionadas. Por lo que este estudio analizara este
problemas de arenamiento; donde la geomecánica juega el papel central.
Capítulo II __________ Marco Teórico
53
Mostrando un enfoque en un pozo productor este crea una zona de pertubación
alrededor del intervalo completado a la profundidad del yacimiento como se muestra en
la Figura 14. Durante la etapa de producción esta zona es función de las tasas de flujo
y el drawdown del pozo productor y esta perturbación disminuye a medida que nos
alejamos del pozo.
Figura 14. Zonas de perturbación del yacimiento alrededor de un pozo productor de arena.
Como se puede observar en la Figura 15 para un pozo individual, cuando existe
producción de arena se comienza a formar una cavidad alrededor del revestidor que
generalmente tiene su origen en los orificios cañoneados en la formación. Esta cavidad
podrá crecer dependiendo de la cantidad de arena producida y el comportamiento
mecánico del material que la rodea. Alrededor de esta cavidad existe una zona donde el
material geológico se encuentra en tensión debido a los esfuerzos de arrastres de los
fluidos y los bajos esfuerzos efectivos presentes. Por detrás de esta zona en tensión
vienen zonas de comportamiento plástico seguido de zonas elásticas no lineales y
luego elásticas lineales e imperturbadas.
Capítulo II __________ Marco Teórico
54
Figura 15. Zonas de daño alrededor de un pozo.
Para demostrar el efecto del drawdown y la estabilidad de la roca, asumimos que
el eje del pozo es vertical el cual coincide con el eje del esfuerzo principal mayor que
también es vertical. Este razonamiento puede extenderse para los orificios cañoneados
de un pozo vertical ya que se pueden tratar como pequeños pozos horizontales de poco
radio. Los esfuerzos horizontales son anisotrópicos con un esfuerzo horizontal mayor
σH y un esfuerzo horizontal menor σh. Para examinar los esfuerzos en la roca
alrededor de una perforación utilizamos teoría de elasticidad. Resulta más fácil trabajar
con coordenadas cilíndricas r, θ y z en vez de coordenadas cartesianas, donde
podemos entonces definir los siguientes esfuerzos:
σr = Esfuerzo radial
σθ = Esfuerzo tangencial
σz = Esfuerzo axial
Capítulo II __________ Marco Teórico
55
Figura 16. Circulo de Mohr mostrando estado de esfuerzos radiales y tangenciales.
Las ecuaciones de esfuerzos en coordenadas cilíndricas para condiciones de esfuerzos
horizontales anisotrópicos, son complicadas, pero pueden ser evaluadas para condiciones en la
pared de la perforación con presion de fondo Pw . La anisotropía de esfuerzos viene dada por
un esfuerzo horizontal mayor σH y un esfuerzo horizontal menor σh, que en términos de
esfuerzos principales y para estas condiciones son el esfuerzo principal intermedio y el esfuerzo
principal menor, respectivamente. Asumiendo que la dirección θ = 0 es paralela al esfuerzo
principal mayor, tenemos que:
σr = Pw
σθ = σH + σh – 2(σH - σh)cos2θ – Pw
σv = σv – 2v(σH-σhcos2θ
Estas ecuaciones nos demuestran que una disminución de la presión de fondo
Pw (aumentar drawdown) crea una reducción en σr y un aumento de la misma
magnitud en σθ ; y por lo tanto crea un aumento en los esfuerzos de corte.
La disminución de la presión de fondo va a causar que aumenten los esfuerzos
tangenciales y que disminuyan los esfuerzos radiales; y como estos son esfuerzos
principales, por medio de los círculos de Mohr es posible determinar el aumento en el
esfuerzo de corte; tal como se presenta en la figura 16. Esto implica que un aumento
Capítulo II __________ Marco Teórico
56
del drawdown causa una disminución de la presión de fondo fluyente, esto a su vez
causa un aumento en los esfuerzos de corte en el hoyo, lo que puede causar colapso
del mismo, si la resistencia al corte de la roca de formación es excedida.
Figura 17. Efecto del aumento de drawdown sobre los esfuerzos de corte en arenas débiles y fuertes mostrando la relación entre los círculos de Mohr y los ángulos de fricción interna y la cohesión.
2.9.1 Concepto de drawdown crítico
Una de las primeras preguntas que surge en un estudio de arenamiento, es si el
problema es causado por una características mecánica especial que tiene la formación
o es inducido por el hombre debido a técnicas que promueven el arenamiento. Debido a
que esto no puede ser contestado a priori, resulta necesario estudiar los procedimientos
del pozo, así como las características mecánicas de la formación. Cuando el problema
es inducido por el hombre generalmente significa daño a la formación.
El concepto de drawdown crítico, como es de conocimiento general, para un
pozo productor en condiciones de flujo a estado constante, el aumento en la tasa de
producción causa una disminución en la presión de fondo fluyente, Pwf. Debido a que la
presión de yacimiento Pf, se mantiene constante, la disminución en la presión de fondo
fluyente se traduce en un aumento de drawdown ΔP, que a su vez causa que cambien
Capítulo II __________ Marco Teórico
57
los esfuerzos efectivos. Este cambio en los esfuerzos efectivos causa que aumenten los
esfuerzos de corte. Si estos esfuerzos de corte inducidos por el drawdown son mayores
que la resistencia al corte de la formación, puede ocurrir falla del material geológico,
desprendiéndose granos y/o pedazos de la formación los cuales son transportados por
los fluidos producidos, creándose el fenómeno de arenamiento. La presión critica de
fondo fluyente Pwc corresponde al valor mínimo de la presión de fondo necesaria para
comenzar a causar falla de la formación, y en consecuencia la producción de partículas
de arena.
Lo anteriormente expuesto nos lleva a la conclusión que existe un drawdown
crítico ΔPc que causa el inicio del arenamiento debido a falla mecánica de la formación
por aumento en los esfuerzos de corte. Esto quiere decir, que si mantenemos el
drawdown por debajo del drawdown crítico, se puede evitar el desprendimiento de
material geológico y el problema de arenamiento.
Para determinar el drawdown critico se deben combinar los registros acústicos
que miden las propiedades mecánicas dinámicas de una manera continua, con
resultados de ensayos de laboratorio que miden resistencia mecánica, conjuntamente
con propiedades estáticas y dinámicas. Por lo que para lograr esto existen diferentes
metodologías para calcular parámetros geomecánicos que servirán para determinar el
drawdown crítico. Estas metodologías pueden ser divididas en tres grandes familias:
1) Métodos basados en observaciones de campo.
2) Métodos basados en ensayos de laboratorio.
3) Métodos basados en modelos teóricos.
Cabe mencionar que las metodologías utilizadas por BP son del segundo tipo;
SHELL utilizando solamente la velocidad de la onda compresional utiliza metodologías
del primer tipo. La cual es la referencia de esta investigación.
Capítulo II __________ Marco Teórico
58
2.9.1.1 Análisis métodos SHELL En la década de los años 70 SHELL comenzó a trabajar en la identificación de zonas
propensas al arenamiento utilizando el tiempo de tránsito de la onda compresional.
Aunque SHELL ha continuado su investigación en el problema de arenamiento
mediante la utilización de ensayos Thick Wall Cylinder, TWC (cilindro de paredes
gruesas) y registros de tren de onda completo, todavía recomiendan el uso de tiempo
de tránsito de la onda compresional para estimar drawdown crítico, cuando no existe
ninguna información adicional disponible (Veeken y otros, 1991).
La relación entre drawdown crítico ΔPc en función de tiempo de tránsito de la
onda compresional Δtc fue elaborada por SHELL utilizando resultados reales de pozos
alrededor del mundo, donde se conoce si el pozo produce arena bajo determinadas
condiciones de drawdown. Como es de esperarse, un menor valor de Δtc implica un
mayor valor de drawdown ya que la formación es mas rígida y quizás por ello, mas
resistentes. El gráfico presentado por Veeken y otros (1991) puede ser visto en la figura
18 donde se han transformado las unidades para su aplicación en Venezuela. Ellos
definieron 3 zonas; una zona inferior que crea un límite conservador, por debajo de
cual, cualquier combinación entre drawdown crítico y Δtc no produce fallas; una zona
superior que crea un límite liberal, por encima del cual cualquier combinación entre
drawdown crítico y Δtc produce fallas y una zona de riesgo intermedia, donde no está
claro si la combinación de drawdown y Δtc puede causar arenamiento. El límite liberal
viene dado por la siguiente ecuación:
ΔPc = 11910 – 108 Δtc (2.23)
El límite conservador viene dado por la siguiente ecuación:
ΔPc = 10344 – 108 Δtc (2.24)
Capítulo II __________ Marco Teórico
59
Este método de análisis debe ser calibrado para cada campo en particular. Esto
fue hecho para Bloque V donde se aplicó análisis estadístico multivariable (Fernandez-
Luque,1982); sin embargo, aunque la zona de riesgo es mucho mas amplia, el rango
inferior de Veeken y otros (1991) es todavía mas conservador. De no existir
información geomecánica adicional, se pude ser conservador utilizando el límite inferior
como parte de una evaluación preliminar.
Adicionalmente a estos métodos simplificados relacionando drawdown crítico con
los tiempos de tránsito de la onda compresional, SHELL ha realizado mucho trabajo
relacionando las propiedades mecánicas de la roca medidas en el laboratorio y la
tendencia al arenamiento de la arena de formación. SHELL ha venido desarrollando
desde hace mas de 20 años el ensayo de cilindro hueco de paredes gruesas, conocido
en la literatura como “Tic Wall Cylinder” (TWC) para determinarlas condiciones de
presion y flujo necesarias para causar colapso de las cavidades cañoneadas (Vriezen y
otros, 1975; Antheunis y otros, 1976)
Numerosos ensayos TWC de laboratorio y correlaciones con pozos productores
de arena alrededor del mundo, han determinando que el esfuerzo vertical efectivo
máximo
σv,w en las inmediaciones del pozo, que puede soportar la formación viene dado por un
factor multiplicado por la resistencia del ensayo TWC (σv,w) de la siguiente manera:
σv,w = 0.86 * σtwc (2.25)
Esta correlación ha sido probada de manera exitosa en muchos campos alrededor del
mundo por SHELL y otras operadoras. Aunque la metodología del ensayo TWC debería
ser aplicada en el futuro cercano a los pozos de Ceuta, la misma requiere de ensayos
de laboratorio especializados que en estos momentos todavía no se han realizado.
Capítulo II __________ Marco Teórico
60
Reconociendo esta deficiencia de información para muchos campos a nivel mundial,
SHELL también ha hecho correlaciones con ensayos de compresión no confinada para
relacionar drawdown y el valor de UCS. Veeken y otros, (1991) presentaron resultados
de valores de drawdown crítico y resistencia UCS para varios pozos con problemas de
arenamiento y encontraron que el valor de drawdown crítico se puede determinar de
una manera conservadora mediante la siguiente relación:
ΔPc = UCS / 2 (2.26)
Aunque obviamente existen pozos cuyas formaciones pueden soportar un mayor
drawdown, se deben utilizar los valores mas conservadores para poder tomar en cuenta
aspectos operacionales que son nocivos para la resistencia de la roca, como por
ejemplo la apertura y cierre de pozos y los cambios excesivos de reductores.
Figura 18. Criterio de Drawdown Crítico vs DT Compresional (Veeken y otros, 1991)
Capítulo II __________ Marco Teórico
61
Capítulo III _ ____ Marco Metodológico
62
CCAAPPÍÍTTUULLOO IIIIII
MMAARRCCOO MMEETTOODDOOLLÓÓGGIICCOO 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN La investigación está catalogada dentro de la taxonomía como aplicada, según su
propósito; puesto que se usarán los resultados para orientar la toma de decisiones y/o
resolver problemas que se presentan en el yacimiento una vez terminado su estudio.
De acuerdo al nivel de conocimiento de la misma, puede clasificarse como:
• Analítica – Descriptiva, señala José J. Fernández y Consuelo Chamorro de
Morales (1996) “La investigación descriptiva consiste en estudiar una
situación, evento o proceso haciendo un análisis de sus características,
propiedades y elementos constitutivos”. Basado en lo antes expuesto, se
realizó una interpretación de los parámetros geomecánicos partir de las
propiedades y características importantes de fenómenos o procesos que sean
sometidos a análisis, para describir sus aplicaciones. En esta investigación el
fenómeno o proceso lo representan los elementos vinculantes, es decir, los
pozos sujeto al estudio VLE-797, VLE-888, VLE-1196, VLE-850, VLE-907 y
VLE-1308 objetos de la investigación y porque en este estudio se
seleccionaron una serie de variables para describir lo que se investigó, así
como se describieron los atributos basados en la revisión técnica que
presentan los pozos identificados previamente.
• De acuerdo a la procedencia de los datos, la presente investigación es de
campo, ya que la información fue obtenida de la realidad, en su ambiente
natural a través de análisis de registros de pozos, tabulación de datos, entre
otros.
Capítulo III _ ____ Marco Metodológico
63
3.2 UNIVERSO O POBLACIÓN
“El Universo o población es el conjunto de todos los casos que concuerden con una
serie de especificaciones” (Selltiz, 1994). Con base a lo antes expuesto, se tiene que
la población que abarcó la investigación fue conformada por un universo de seis (6)
pozos junto con los horizontes atravesados por los mismos del yacimiento C-Superior,
en el área VLE-198 de bloque V campo Centro en Lago de Maracaibo..
3.3 MUESTRA
De acuerdo a Sabino Carlos, (1996) “La muestra es una parte representativa de la
población. Es un subconjunto de elementos que pertenecen a un conjunto definido en
sus características como población”. Basándose en el universo de estudio, la muestra
es de tipo censal ya que está representada por la misma población, es decir, las
unidades hidráulicas: C-20, C-21, C-22, C-23 y C-24 que constituye el yacimiento
C-Superior en el área VLE-198 Oeste de bloque V campo Centro.
3.4. METODOLOGIA EMPLEADA Esta investigación se realizó siguiendo los siguientes procedimientos empleados:
Procedimiento de la investigación:
1) Recolección de la data (Archivos digitalizados de curvas, análisis de registros:
densidad, Medición de presiones de formación (MDT/RFT), historias de pozos,
Minifrac y fracturamiento hidráulicos realizados, etc.).
2) Cálculo y determinación de ecuación sintética (ΔTshear).
Capítulo III _ ____ Marco Metodológico
64
3) Cálculo y determinación de propiedades geomecánicos dinámicas: módulos
elásticos: (υ, E, G, Kb,Cb).
4) Cálculo y determinación campos de esfuerzos (Presión Sobrecarga, σv, σh,
Presión de poro)
5) Correlación entre la caída de presión critica y tiempo de transito de la onda
compresional para definir condiciones de arenamiento.
6) Análisis y evaluación de parámetros geomecánicos
7) Conclusiones y recomendaciones.
3.4.1 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN.
Para la recolección de la información se utilizó la técnica de revisión bibliográfica,
revisión de investigaciones mundiales (artículos de SPE, trabajos realizados, entre
otros). Archivos digitalizados (*.las) de la información de los pozos en estudios. Así
mismo, fue necesario recurrir a bases de datos de la unidad de explotación (carpetas de
pozos, registros y estudios realizados).
3.4.2 DETERMINACIÓN DE LA ECUACIÓN SINTETICA (Δt Shear )
Para el cálculo y determinación de una ecuación sintética se utilizó los datos de las
ondas de transito de corte (Δts) Vs compresional (Δtp) del registro sónico VLE-1196
completo. Determinando la ecuación a través de la correlación lineal expresada de la
siguiente manera: 333.28*2884.2 −Δ=Δ ps tt que nos permitiera construir en aquellos
pozos que cuentan con ondas compresional medidas, establecer un registro completo
con ambas ondas tanto compresional como de cizallamiento ó corte y generar la
determinación de los módulos elásticos.
Capítulo III _ ____ Marco Metodológico
65
3.4.3. DETERMINACION DE PROPIEDADES GEOMECÁNICAS DINÁMICAS La determinación de los parámetros de las propiedades geomecánicas de los
pozos a estudiar fue basados en la utilización de los registros de densidad, registros
sonicos dipolares y ecuaciones basadas en la velocidad de tránsitos de las ondas de
corte y compresional tomadas en el área de estudio.
3.4.3.1 Relación de Poisson
La relación de Poisson es una propiedad importante que es requerida para el
cálculo de todos los parámetros utilizados para el análisis de los fenómenos estudiados
en esta investigación (módulos elásticos.).
Dado los objetivos que nos planteamos se utilizo, para la determinación de esta
propiedad la ecuación 2.2 del capítulo II, según el autor Andrés Vásquez en su libro
“Introducción a la Geomecánica Petrolera” (Mayo 2001). Para el cálculo de relación de
Poisson estático se estableció una correlación con datos medidos a través de núcleo,
los cuales pudieron ser utilizados debido a que los resultados cotejados con lo
establecido con la literatura y con los datos reproducidos del pozo utilizado VLE-1308
del área VLE-305.
3.4.3.2 Modulo de Young El módulo de Young dinámico se calculó con la ecuación 2.3 del capítulo II, según el
autor Andrés Vásquez en su libro “Introducción a la Geomecánica Petrolera” (Mayo
2001). Para el cálculo del Módulo de Young estático se utilizó una correlación creada en
esta investigación con datos geomecánicos de núcleo de área vecinas, las cuales
compaginaron con la información teórica que reza que el módulo de Young dinámico
puede ser igual o hasta (4) cuatro veces mayor que el módulo de Young estático.
Capítulo III _ ____ Marco Metodológico
66
3.4.3.3 Módulo de corte
El Módulo de corte se cálculo según con la ecuación 2.1 presentada en el capítulo II de
este trabajo de Investigación, y tomada del autor Andrés Vásquez en su libro
“Introducción a la Geomecánica Petrolera” (Mayo 2001).
3.4.3.4 Módulo volumétrico El Módulo Volumétrico se cálculo con la ecuación 2.4 presentada en el capítulo II de
esta Investigación, la cual fue tomada del autor Andrés Vásquez en su libro
“Introducción a la Geomecánica Petrolera” (Mayo 2001).
3.4.3.5 Módulo compresibilidad
El Módulo Compresibilidad se cálculo con la ecuación 2.5 presentada en el capítulo II
de esta Investigación, la cual fue tomada del autor Andrés Vásquez en su libro
“Introducción a la Geomecánica Petrolera” (Mayo 2001).
3.4 DETERMINACIÓN DEL CAMPOS DE ESFUERZOS La determinación de campo de esfuerzos, está conformados por varios parámetros
fundamentales: magnitud del esfuerzo de sobrecarga (σv), magnitud del esfuerzo
horizontal máximo (σH), magnitud de esfuerzo horizontal mínimo, dirección de los
esfuerzos máximo / mínimo y presión de poro.
La determinación de esta variables pudieron ser determinados ya que se contaron
con registros de densidad, de presión, pruebas de fracturamientos (minifrac, leak off).
Pero en vista de la carencia de registros de imágenes fue imposible determinar la
dirección de los esfuerzos a través el uso de ellos pero se utilizaron los registros perfil
Capítulo III _ ____ Marco Metodológico
67
de buzamientos para interpetrar la dirección de los esfuerzos horizontales en esta
investigación.
3.5 PARÁMETROS PARA EL ANÁLISIS DE PRESIONES ANORMALES
3.5.1 Método Sónico Se utilizó para la detección de presiones anormales en lugar del Método del exponente
“d” como rezaba en los objetivos específicos debido a que este estudio se basa en el
uso de los registros sónicos para la caracterización geomecánica de los yacimientos en
estudio.
3.5.2 Localización de zonas de presiones anormales
La metodología tradicional utilizada en la detección de zonas de sobrepresión
constituye en graficar en forma compacta un registro que refleje compactación en
función de profundidad. Se calculó con el tiempo de transito de la onda de cizallamiento
o corte vs. profundidad. La zona de sobrepresión se identifica con un cambio de
pendiente de dicha curva que indica una zona de subcompactación debido a presiones
mayores a las que deben existir en un proceso normal de compactación de sedimentos.
3.6 DETERMINACIÓN DE PRESIONES CRÍTICAS (Condición de arenamiento) La determinación de presión crítica para establecer condición de arenamiento se
calculo con la ecuación 2.17 para determinar el límite liberal y la ecuación 2.18 para
determinar el límite conservador. Presentado en el capitulo II de esta investigación y
Capítulo III _ ____ Marco Metodológico
68
desarrollado por un estudio realizado por la compañía Shell en el área bloque V campo
Lamar por Veeken y otros (1991).
Capítulo III _ ____ Marco Metodológico
69
Capítulo IV __ Determinación de la ecuación sintética, Δts
70
CCAAPPÍÍTTUULLOO IIVV
DDEETTEERRMMIINNAACCIIÓÓNN DDEE LLAA EECCUUAACCIIOONN SSIINNTTEETTIICCAA,, Δt Shear 4.1 DETERMINACIÓN DE LA ECUACIÓN SINTETICA PARA EL TIEMPO DE
TRÁNSITO DE CIZALLAMIENTO (Δt Shear )
En el área donde se desarrollo esta investigación VLE-198 Oeste, cuenta con un (1)
registro sónico dipolar en el pozo VLE-1196 donde se obtuvo la velocidad de
propagación de las ondas compresionales (P) y las ondas de corte o cizallamiento (S).
Así mismo, se cuenta con cuatros (4) pozos: VLE-797, VLE-850, VLE-888 y VLE-907
donde fue medido únicamente la velocidad de propagación de las ondas
compresionales (P). Por lo que fue necesario establecer una correlación aritmética
entre los valores obtenidos del tiempo de transito compresional (Δt p ) y los valores del
tiempo de transito de corte o cizallamiento (Δt s ) del pozo VLE-1196, con la finalidad de
generar la estimación de la onda de corte (Δt s ) en los pozos arribas mencionados, ya
que conociendo los tiempos de tránsito o las velocidades de propagación de las ondas
se pueden determinar los módulos elásticos.
Como se muestra en la figura 19 para la columna estratigráfica del yacimiento C-
Superior, VLE-198. En esta figura, demuestra que los valores del tiempo de tránsito de
corte (Δt s ) son relativos a los valores de tiempo de tránsito compresional (Δt p )
mediante la ecuación determinada en el gráfico.
Capítulo IV __ Determinación de la ecuación sintética, Δts
71
Dts Vs Dtp
DTs = 2.2884* DTp - 28.333R20.9999 =
50
70
90
110
130
150
170
190
210
230
250
40 50 60 70 80 90 100 110 120
DTp
DTs
Figura 19. Determinación de ecuación sintética (Δt shear )
Esta correlación lineal puede ser expresada de la siguiente manera:
333.28*2884.2 −Δ=Δ ps tt (2.27)
Donde (Δt p ) es velocidad del tiempo de tránsito compresional y (Δt s ) es la velocidad del
tiempo de tránsito de corte o cizallamiento con la unidades tradicionales usadas por las
compañías de servicios la cual es en microsegundo por pié (μseg/pié).
Capítulo IV __ Determinación de la ecuación sintética, Δts
72
El coeficiente de correlación para los datos utilizados es de 0.999, por lo que el margen
de error de los datos generados a través de la ecuación sintética (2.27) se puede
considerar despreciable.
Otras consideraciones que podemos asumir como reglas en la revisión entre la
relación de las velocidades de las ondas compresionales y de corte en los pozos
vecinos del área de bloque V campo Lamar y Centro que las tendencias de los valores
de tiempo de transito de corte (Δt s ) puede llegar a ser hasta dos (2) veces más de la de
los valores de tiempo de transito compresional (Δt p ).
Capítulo IV __ Determinación de la ecuación sintética, Δts
73
Capítulo V _ __ Correlación y calibración módulos estáticos / dinámicos
74
CCAAPPÍÍTTUULLOO VV
CCOORRRREELLAACCIIOONN YY CCAALLIIBBRRAACCIIÓÓNN MMÓÓDDUULLOOSS EESSTTÁÁTTIICCOOSS // DDIINNÁÁMMIICCOOSS 5.1 GENERACION DE CORRELACIONES CON EL POZO VLE-1308 DEL ÁREA VLE-305
Las correlaciones que se generaron a partir de los parámetros elásticos (dinámicos y
estáticos) realizados en el núcleo cortado en la arena C-2 del pozo VLE-1308.
Permitió lograr extender las propiedades puntuales medidas en el laboratorio a
toda la columna estratigráfica del yacimiento C-Superior,VLE-198
específicamente en las sub-unidades C-20, C-21, C-22, C-23 y C-24 lo cuales lo
componen. Dichas correlaciones, fueron obtenidas mediante generaciones de
ecuaciones aritméticas siguientes:
)(*4284,0 1227,1ds EE = (2.28)
)(*0629,0 4716,0−= ds vv (2.29)
A través de las graficas que muestran las figuras 20 y 21 Una vez obtenidas las
correlaciones, las ecuaciones fueron aplicadas empleando los módulos elásticos
dinámicos estimados mediante el sónico del pozo VLE-1308, y los resultados de los
cálculos fueron cotejados con los datos de laboratorio (módulo de Young (E), relación
de Poisson (v) del pozo VLE-1308.
Capítulo V _ __ Correlación y calibración módulos estáticos / dinámicos
75
Mod. Young Estaticos Vs Mod. Young DinamicosVLE-1308
Es = 0.4284 * Ed1.1227
R20.864 =
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
Modulos Dinámicos
Mod
ulos
Est
atic
os
Dinámico Potencial (Dinámico)
Figura 20. Correlación entre valores estáticos y dinámicos para Módulo Young (E)(x 10^6) psi
Relación Poisson Estaticos Vs Dinamicos VLE-1308
y = 0,0629x0,4716-
R20,8385 =
0,120
0,125
0,130
0,135
0,140
0,145
0,150
0,155
0,160
0,170 0,172 0,174 0,176 0,178 0,180 0,182 0,184 0,186
Dinamicos
Esta
ticos
Estaticos Potencial (Estaticos)
Figura 21. Correlación entre valores estáticos y dinámicos para la relación de Poisson (v) (adimensional)
Estas comparaciones entre valores calculados mediante correlaciones y los valores
puntuales medidos en el laboratorio, muestra claramente que existe buena
Capítulo V _ __ Correlación y calibración módulos estáticos / dinámicos
76
correspondencia entre los calculados, con el sónico y la data medida disponible. Lo
anterior es notorio para el caso de los valores del módulo de Young (E) y la relación de
Poisson, para los cuales su cotejo es bastante aceptable como se muestra en la tabla 1
y 2.
Tabla 1a y 1b. Cotejo de propiedades mecánicas (E, v) muestras analizadas en el laboratorio, sónico dipolar y calculada a través de correlación para el pozo VLE-1308 Tabla 1a Tabla 1b
1,6801,5923,37712621,5
2,0122,3023,96612615,2
1,7691,6353,53712563,3
2,7842,6805,29712327,9
1,6391,6993,30412294,4
CalculadoEstáticoDinámicoProf
Módulos Young (x 10^6)
1,6801,5923,37712621,5
2,0122,3023,96612615,2
1,7691,6353,53712563,3
2,7842,6805,29712327,9
1,6391,6993,30412294,4
CalculadoEstáticoDinámicoProf
Módulos Young (x 10^6)
0,1440,1450,17212621,5
0,1400,1400,18212563,3
0,1390,1400,18512327,9
0,1420,1410,17712294,4
CalculadosEstaticosDinamicosProf
Relacion Poisson ( v )
0,1440,1450,17212621,5
0,1400,1400,18212563,3
0,1390,1400,18512327,9
0,1420,1410,17712294,4
CalculadosEstaticosDinamicosProf
Relacion Poisson ( v )
Para ambos casos del módulo de Young y relación de Poisson, al comparar las
velocidades de onda medidas durante los ensayos acústicos en el laboratorio y las
estimadas mediante el registro sónico corrido en el pozo VLE-1308 y a su vez, con los
calculados (figura 22), se puede observar un excelente cotejo con suficiente
aproximación de las correlaciones generadas. Así mismo, las investigaciones analíticas
y experimentales se tiene establecido que los módulos dinámicos son mayores o
iguales a los módulos estáticos, es decir, que el módulo de Young dinámico puede ser
hasta 4 veces mayor que el módulo de Young estático y la relación de Poisson
dinámica puede ser hasta 3 veces mayor que la relación de Poisson estática. Por lo que
basados en estos principios de investigación las correlaciones generadas cumplen con
en dos veces mayor el módulo de Young dinámico y hasta 3 veces mayor en la relación
de Poisson respectivamente.
En la figura 22 se puede apreciar tanto los valores del módulo de Young y relación de
Poisson y calculados en una forma gráfica planteado lo anteriormente expuesto.
Capítulo V _ __ Correlación y calibración módulos estáticos / dinámicos
77
12250
12300
12350
12400
12450
12500
12550
12600
12650
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
Módulo de Young (* 10^6) psi
Prof
undi
dad
(pie
s)
M ód.Younf Dinámico (Ed) M ód.Young Estát ico (Es)Análisis M uestra Núcleo (Es)
12250
12300
12350
12400
12450
12500
12550
12600
12650
0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22
Relación de Poisson
Prof
undi
dad
(pie
s)
Rel. Poisson Dinámico (vd) Rel.Poisson Estát ico (vs)Análisis M uestra Núcleo (vs)
12250
12300
12350
12400
12450
12500
12550
12600
12650
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
Módulo de Young (* 10^6) psi
Prof
undi
dad
(pie
s)
M ód.Younf Dinámico (Ed) M ód.Young Estát ico (Es)Análisis M uestra Núcleo (Es)
12250
12300
12350
12400
12450
12500
12550
12600
12650
0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22
Relación de Poisson
Prof
undi
dad
(pie
s)
Rel. Poisson Dinámico (vd) Rel.Poisson Estát ico (vs)Análisis M uestra Núcleo (vs)
Figura 22. Módulo de Young y Relación de Poisson (estática, dinámica y análisis de laboratorio) VLE-1308 (C-2,VLE-305)
Los coeficientes obtenidos en la determinación de las ecuaciones estáticas para el
módulo de Young ( sE ) y relación de Poisson ( sv ), se encuentran entre 0,864 y 0,8385
Capítulo V _ __ Correlación y calibración módulos estáticos / dinámicos
78
respectivamente, lo que lo hace bastante aceptable considerando el margen de error
calculado para ambas ecuaciones, lo que se ubica en 7% para el módulo de Young y en
un 8% para la relación de Poisson.
Estos resultados como se expresa en la ecuaciones (2.28 y 2.29) pueden ser
comparados con los resultados obtenidos en 1993 con las correlaciones planteadas por
Morales y Marcinew en la literatura,
69,0*956,0 ds EE = (2.30)
para porosidades entre 15% ≤ φ ≤ 25%
Este rango de porosidad se encuentran en el yacimiento C-Superior, VLE-198. Cabe
destacar, que la raíz cuadrática de la correlación establecida en la ecuación 2.30 se
ubica en el orden de 0,747 con un margen de error del 17% muy por encima de las
correlaciones determinadas en este estudio que indican mejor índice de certeza que las
anterior. Por lo que se consideró las ecuaciones determinadas en este estudio para la
utilización y determinación de las propiedades estáticas para este yacimiento.
Capítulo V _ __ Correlación y calibración módulos estáticos / dinámicos
79
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
80
CCAAPPÍÍTTUULLOO VVII
DDEETTEERRMMIINNAACCIIOONN PPRROOPPIIEEDDAADDEESS MMEECCÁÁNNIICCAASS DDIINNÁÁMMIICCAASS DDEE LLAA RROOCCAA 6.1 DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS DINÁMICAS A PARTIR DE
REGISTROS PETROFISICOS. El estudio geomecánico realizado en el yacimiento C-Superior,VLE-198, contempló
la caracterización mecánica de la formación para determinar los parámetros de las
propiedades geomecánicas: módulo de Young (E), relación de Poisson (v), módulo de
corte o rigidez (G), módulo volumétrico (K b ), módulo compresibilidad (C b ), es decir, los
parámetros de deformabilidad y resistencia de las rocas mediante registros acústicos y
su calibración con los resultados obtenidos en el estudio geomecánico realizado para el
área VLE-305; la estimación de los componentes del campo de esfuerzos en sitio y la
determinación de la ventana operacional de peso de lodo, con la finalidad de optimizar
la perforación de pozos direccionales y fracturamiento en el área.
En el área bajo estudio no se realizaron ensayos de laboratorio para la
determinación de las propiedades mecánicas; sin embargo, se contó un (1) registros
sónicos dipolares corridos en el VLE-1196 y con los pozos VLE-797, VLE-850, VLE-888
y VLE-907 los cuales contaban con la onda de tránsito compresional (P). La cual se
generó con la ecuación sintética (Δt Shear ,2.27) logrando complementarlos a registros
sónicos dipolares completos, es decir, con las ondas de (Δt p ) y (Δt s ), lo cual permitiera
la estimación de los módulos elásticos dinámicos de los mismos.
Mediante estos registros sónicos dipolares, el de densidad corridos en los pozos
y las correlaciones determinadas (2.28 y 2.29), se estimaron los módulos elásticos
dinámicos, mediante ecuaciones basados en la velocidades de tránsitos de la onda de
corte y compresional. Plasmados en el estudio de Andrés R. Velásquez titulado
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
81
“Introducción a la geomecánica petrolera” y donde se detallan en el capitulo II. Así
mismo, las diferentes correlaciones permitieron la calibración y estimación de los
módulos elásticos estáticos, específicamente, los módulos de Young y la relación de
Poisson.
Luego de verificar la aplicabilidad de las correlaciones obtenidas, éstas fueron
utilizadas para generar los perfiles del área VLE-198 Oeste que permitieran caracterizar
las propiedades mecánicas tanto estáticas como dinámicas calibradas a través de
dichas correlaciones de los pozos en estudio tales como: VLE-797, VLE-888, VLE-
850, VLE-907 y VLE-1196.
Es importante resaltar, que las unidades de los resultados de las propiedades
mecánicas medidas en los diferentes pozos, se encuentran expresados de la siguiente
manera: relación de Poisson es adimensional, módulo de Young (E), volumétrico (Kb)
ambos en (* 10^6) psi, módulo de corte (G) (* 10^6) lbs/pulg^2 y compresibilidad
(* 10^6) lpc ^-1.
A continuación se detallaran los resultados de los parámetros módulo elástico
del área VLE-198 estudiados en esta investigación:
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
82
POZO: VLE-797
En la tabla 2 se presentan los rangos promedios de las propiedades mecánicas
dinámicas y estáticas caracterizadas las sub-unidades hidráulicas C-20, C-21, C-22,
C-23 y C-24 que constituyen el yacimiento C-Superior,VLE-198, determinados
mediante la interpretación del perfil sónico del pozo VLE-797.
Módulos Elásticos dinámicos y estáticos Tabla 2. Propiedades mecánicas dinámicas y estáticas promedio del pozo VLE-797
0,31613,17751,30111,71263,43440,10760,3201154,8379,6212209 - 12364C-24
0,29783,38421,40891,84203,66420,10800,3181151,5678,2211990 - 12208C-23
0,32173,15521,28901,69653,40330,10760,3205155,7580,0211859 - 11989C-22
0,35382,87571,17091,52413,09250,10750,3213157,7980,8911719 - 11858C-21
0,36052,80081,11441,44552,95140,10690,3248164,7583,8611582 - 11718C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
Módulo Volumétric
o, Kb(x 10^6)
Módulo De Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed(x 10 ^6)
Relación Poisson, Vs CALC.
Relación Poisson,
VdTsTpIntervalos TVD (pies)
SubUnidad
0,31613,17751,30111,71263,43440,10760,3201154,8379,6212209 - 12364C-24
0,29783,38421,40891,84203,66420,10800,3181151,5678,2211990 - 12208C-23
0,32173,15521,28901,69653,40330,10760,3205155,7580,0211859 - 11989C-22
0,35382,87571,17091,52413,09250,10750,3213157,7980,8911719 - 11858C-21
0,36052,80081,11441,44552,95140,10690,3248164,7583,8611582 - 11718C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
Módulo Volumétric
o, Kb(x 10^6)
Módulo De Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed(x 10 ^6)
Relación Poisson, Vs CALC.
Relación Poisson,
VdTsTpIntervalos TVD (pies)
SubUnidad
Estas propiedades fueron determinadas utilizando las velocidad de propagación P y S
directamente del registro sónico, densidad del perfil correspondiente y las ecuaciones
teóricas de elasticidad descrita en el capitulo II de esta investigación.
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
83
En la figura 23 se presenta la gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos y estáticos calculados ( E, v ) del pozo VLE-797.
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24 Figura 23. Módulo de Young y Relación de Poisson (estática y dinámica) VLE-797
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
12500
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc. (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0.105 0.106 0.107 0.108 0.109 0.110
Relación de Poisson Estatico (vs) Calc.0 0.315 0.320 0.325 0.330 0.335 0.340 0.345
Relación de Poisson (vd)
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
84
En la figura 24ª,b,c, se presentan las gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos de (G, Kb,Cb) del pozo VLE-797. (a) (b) (c)
4.2 DETERMINACIÓN DE CAMPO DE ESFUERZOS.
El vector campo de esfuerzos, está conformado por varios parámetros
fundamentales: magnitud
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24
Figura 24ª,b,c.- Módulo de Corte (G), Volumétrico (Kb) y Compresibilidad (Cb) dinámicas del pozo VLE-797
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
12500
0.50 0.70 0.90 1.10 1.30 1.50 1.70 1.90 2.10
Módulo de Corte (G) (x10^6 Lbs/pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.5
Módulo Volumétrico (Kb) (x10^6 Lpc)0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55
Compresibilidad (Cb) (x10^6 Lpc^-1)
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
85
POZO: VLE-850
En la tabla 3 se presentan los rangos promedios de las propiedades mecánicas
dinámicas y estáticas caracterizadas las sub-unidades hidráulicas C-20, C-21, C-22,
C-23, C-24 que constituyen el yacimiento C-Superior,VLE-198, determinados mediante
la interpretación del perfil sónico del pozo VLE-850.
Módulos Elásticos dinámicos y estáticos Tabla 3. Propiedades mecánicas dinámicas y estáticas promedio del pozo VLE-850
0,28623,56021,53482,05014,02460,10890,3127143,2574,6712213 - 12318C-24
0,31113,25731,35481,78963,56900,10800,3180151,8178,3311941 - 12212C-23
0,30943,26871,36741,80673,59970,10810,3170149,6677,4111818 - 11940C-22
********************C-21
********************C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
MóduloVolumétric
o, Kb (x 10^6)
Módulo de Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed (x 10 ^6)
RelaciónPoisson, Vs CALC.
RelaciónPoisson,
VdTsTpIntervalosTVD (pies)
Sub Unidad
0,28623,56021,53482,05014,02460,10890,3127143,2574,6712213 - 12318C-24
0,31113,25731,35481,78963,56900,10800,3180151,8178,3311941 - 12212C-23
0,30943,26871,36741,80673,59970,10810,3170149,6677,4111818 - 11940C-22
********************C-21
********************C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
MóduloVolumétric
o, Kb (x 10^6)
Módulo de Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed (x 10 ^6)
RelaciónPoisson, Vs CALC.
RelaciónPoisson,
VdTsTpIntervalosTVD (pies)
Sub Unidad
Estas propiedades fueron determinadas utilizando las velocidad de propagación P y S
directamente del registro sónico, densidad del perfil correspondiente y las ecuaciones
teóricas de elasticidad descrita en el capitulo II de esta investigación.
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
86
En la figura 25ª,b,c, se presentan las gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos y estáticos calculados ( E, v ) del pozo VLE-850. (a) (b) (c)
0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35
Relación de Poisson (vd)
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,103 0,104 0,105 0,106 0,107 0,108 0,109 0,110 0,111 0,112
Relación de Poisson Estático (vs) Calc.0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35
Relación de Poisson (vd)
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,103 0,104 0,105 0,106 0,107 0,108 0,109 0,110 0,111 0,112
Relación de Poisson Estático (vs) Calc.
C-22 C-23 C-24
Figura 25ª,b,c. Módulo de Young y Relación de Poisson (estática y dinámica) VLE-850
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
87
En la figura 26ª,b,c, se presentan las gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos de (G, Kb,Cb) del pozo VLE-850. (a) (b) (c)
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Módulo de Corte (G) (x 10^6 / pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Módulo Volumétrico (Kb) (x 10^6 Lpc)0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Compresibilidad (Cb) (x 10^6 Lpc^-1)
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Módulo de Corte (G) (x 10^6 / pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Módulo Volumétrico (Kb) (x 10^6 Lpc)0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Compresibilidad (Cb) (x 10^6 Lpc^-1)
C-22 C-23 C-24
Figura 26ª,b,c. Módulo de Corte (G), Volumétrico (Kb) y Compresibilidad (Cb) dinámicas del pozo VLE-850
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
88
POZO: VLE-888
En la tabla 4 se presentan los rangos promedios de las propiedades mecánicas
dinámicas y estáticas caracterizadas las sub-unidades hidráulicas C-22, C-23, C-24 que
constituyen el yacimiento C-Superior,VLE-198, determinados mediante la interpretación
del perfil sónico del pozo VLE-888.
Módulos Elásticos dinámicos y estáticos Tabla 4. Propiedades mecánicas dinámicas y estáticas promedio del pozo VLE-888
0,27763,62921,54382,06504,05590,10860,3141136,6971,8612209 - 12362C-24
0,28173,58031,52272,03374,00040,10860,3142145,0075,4211953 - 12208C-23
0,27403,77911,68302,26814,39190,10950,3089139,0572,8711845 - 11952C-22
0,29993,38071,41151,87323,71530,10810,3176147,2576,3811703 - 11847C-21
0,29813,40841,43191,90283,76700,10820,3167149,677,3911548 - 11702C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
Módulo Volumétric
o, Kb(x 10^6)
Módulo de Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed(x 10 ^6)
Relación Poisson, Vs CALC.
Relación Poisson,
VdTsTpIntervalos TVD (pies)
SubUnidad
0,27763,62921,54382,06504,05590,10860,3141136,6971,8612209 - 12362C-24
0,28173,58031,52272,03374,00040,10860,3142145,0075,4211953 - 12208C-23
0,27403,77911,68302,26814,39190,10950,3089139,0572,8711845 - 11952C-22
0,29993,38071,41151,87323,71530,10810,3176147,2576,3811703 - 11847C-21
0,29813,40841,43191,90283,76700,10820,3167149,677,3911548 - 11702C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
Módulo Volumétric
o, Kb(x 10^6)
Módulo de Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed(x 10 ^6)
Relación Poisson, Vs CALC.
Relación Poisson,
VdTsTpIntervalos TVD (pies)
SubUnidad
Estas propiedades fueron determinadas utilizando las velocidad de propagación P y S
directamente del registro sónico, densidad del perfil correspondiente y las ecuaciones
teóricas de elasticidad descrita en el capitulo II de esta investigación.
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
89
En la figura 27 se presentan las gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos y estáticos calculados ( E, v ) del pozo VLE-888. (a) (b) (c)
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
12500
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,100 0,102 0,104 0,106 0,108 0,110 0,112 0,114 0,116
Relación de Poisson Estatico (vs) Calc.0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35
Relación de Poisson (vd)
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
12500
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,100 0,102 0,104 0,106 0,108 0,110 0,112 0,114 0,116
Relación de Poisson Estatico (vs) Calc.0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35
Relación de Poisson (vd)
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24 Figura 27ª,b,c. Módulo de Young y Relación de Poisson (estática y dinámica) VLE-888
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
90
En la figura 28ª,b,c se presentan las gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos de (G, Kb,Cb) del pozo VLE-888. (a) (b) (c)
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
12500
0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
Módulo de Corte (G) (x10^6 Lbs/pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
1,50 2,50 3,50 4,50 5,50 6,50 7,50
Módulo Volumétrico (Kb) (x10^6 Lpc),10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Compresibilidad (Cb) (x10^6 Lpc^-1)
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
12300
12400
12500
0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
Módulo de Corte (G) (x10^6 Lbs/pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
1,50 2,50 3,50 4,50 5,50 6,50 7,50
Módulo Volumétrico (Kb) (x10^6 Lpc),10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Compresibilidad (Cb) (x10^6 Lpc^-1)
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24
Figura 28ª,b,c. Módulo de Corte (G), Volumétrico (Kb) y Compresibilidad (Cb) dinámicas del pozo VLE-888
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
91
POZO: VLE-907
En la tabla 5 se presentan los rangos promedios de las propiedades mecánicas
dinámicas y estáticas caracterizadas las sub-unidades hidráulicas C-22, C-23, C-24 que
constituyen el yacimiento C-Superior,VLE-198, determinados mediante la interpretación
del perfil sónico del pozo VLE-907.
Módulos Elásticos dinámicos y estáticos Tabla 5. Propiedades mecánicas dinámicas y estáticas promedio del pozo VLE-907
0,35402,87891,14441,49063,03110,10680,3253166,2484,512279 - 12415C-24
0,39592,63391,04501,34872,76840,10670,3261168,5885,5112140 - 12278C-23
0,36622,83201,12371,46312,97630,10670,3264170,786,411973 - 12139C-22
********************C-21
********************C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
Módulo Volumétric
o, Kb(x 10^6)
Módulo de Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed(x 10 ^6)
Relación Poisson, Vs CALC.
Relación Poisson,
VdTsTpIntervalos TVD (pies)
SubUnidad
0,35402,87891,14441,49063,03110,10680,3253166,2484,512279 - 12415C-24
0,39592,63391,04501,34872,76840,10670,3261168,5885,5112140 - 12278C-23
0,36622,83201,12371,46312,97630,10670,3264170,786,411973 - 12139C-22
********************C-21
********************C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
Módulo Volumétric
o, Kb(x 10^6)
Módulo de Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed(x 10 ^6)
Relación Poisson, Vs CALC.
Relación Poisson,
VdTsTpIntervalos TVD (pies)
SubUnidad
Estas propiedades fueron determinadas utilizando las velocidad de propagación P y S
directamente del registro sónico, densidad del perfil correspondiente y las ecuaciones
teóricas de elasticidad descrita en el capitulo II de esta investigación.
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
92
En la figura 29ª,b,c, se presentan las gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos y estáticos calculados ( E, v ) del pozo VLE-907. (a) (b) (c)
0,102 0,103 0,104 0,105 0,106 0,107 0,108 0,109 0,110
Relación de Poisson Estático(vs) Calc.0,31 0,31 0,32 0,32 0,33 0,33 0,34 0,34 0,35 0,35 0,36
Relación de Poisson (vd)
11950
12000
12050
12100
12150
12200
12250
12300
12350
12400
12450
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc. (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,102 0,103 0,104 0,105 0,106 0,107 0,108 0,109 0,110
Relación de Poisson Estático(vs) Calc.0,31 0,31 0,32 0,32 0,33 0,33 0,34 0,34 0,35 0,35 0,36
Relación de Poisson (vd)
11950
12000
12050
12100
12150
12200
12250
12300
12350
12400
12450
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc. (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
C-22 C-23 C-24
Figura 29ª,b,c.- Módulo de Young y Relación de Poisson (estática y dinámica) VLE-907
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
93
En la figura 30 se presenta la gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos de (G, Kb,Cb) del pozo VLE-907.
11950
12000
12050
12100
12150
12200
12250
12300
12350
12400
12450
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
Módulo de Corte (G) (x 10^6 / pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Compresibilidad (Cb) (x 10^6 Lpc^-1)0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Módulo Volumétrico (Kb) (x 10^6 Lpc)
11950
12000
12050
12100
12150
12200
12250
12300
12350
12400
12450
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
Módulo de Corte (G) (x 10^6 / pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Compresibilidad (Cb) (x 10^6 Lpc^-1)0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Módulo Volumétrico (Kb) (x 10^6 Lpc)
C-22 C-23 C-24
Figura 30ª,b,c. Módulo de Corte (G), Volumétrico (Kb) y Compresibilidad (Cb) dinámicas del pozo VLE-907
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
94
POZO: VLE-1196
En la tabla 6 se presentan los rangos promedios de las propiedades mecánicas
dinámicas y estáticas caracterizadas las sub-unidades hidráulicas C-22, C-23, C-24 que
constituyen el yacimiento C-Superior,VLE-198, determinados mediante la interpretación
del perfil sónico del pozo VLE-1196.
Módulos Elásticos dinámicos y estáticos Tabla 6. Propiedades mecánicas dinámicas y estáticas promedio del pozo VLE-1196
0,32143,25221,72642,25454,37160,11690,2750140,6977,2511963 - 12088C-24
0,32753,23611,72872,24644,36190,11870,2683138,8676,9911758 - 11964C-23
0,29343,58681,76752,33454,51790,11530,2829137,1574,5411642 - 11757C-22
********************C-21
********************C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
Módulo Volumétric
o, Kb(x 10^6)
Módulo de Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed(x 10 ^6)
Relación Poisson, Vs CALC.
Relación Poisson,
VdTsTpIntervalos TVD (pies)
SubUnidad
0,32143,25221,72642,25454,37160,11690,2750140,6977,2511963 - 12088C-24
0,32753,23611,72872,24644,36190,11870,2683138,8676,9911758 - 11964C-23
0,29343,58681,76752,33454,51790,11530,2829137,1574,5411642 - 11757C-22
********************C-21
********************C-20
Compresibilidad, Cb(x 10^6) Lpc^-1
Módulo Volumétric
o, Kb(x 10^6)
Módulo de Corte, G (x 10 ^6)
Módulo de Young, Es (x 10 ^6)
CALC
Módulo de Young, Ed(x 10 ^6)
Relación Poisson, Vs CALC.
Relación Poisson,
VdTsTpIntervalos TVD (pies)
SubUnidad
Estas propiedades fueron determinadas utilizando las velocidad de propagación P y S
directamente del registro sónico, densidad del perfil correspondiente y las ecuaciones
teóricas de elasticidad descrita en el capitulo II de esta investigación.
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
95
En la figura 31ª,b,c, se presentan las gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos y estáticos calculados ( E, v ) del pozo VLE-1196. (a) (b) (c)
11600
11650
11700
11750
11800
11850
11900
11950
12000
12050
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc. (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40
Relación de Poisson (vd)0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16
Relación de Poisson Estático (vs) Calc.
11600
11650
11700
11750
11800
11850
11900
11950
12000
12050
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
Módulo de Young Dinámico (Ed) / Estático (Es) Calc. (x 10^6 Lpc)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40
Relación de Poisson (vd)0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16
Relación de Poisson Estático (vs) Calc.
C-22 C-23 C-24
Figura 31ª,b,c. Módulo de Young y Relación de Poisson (estática y dinámica) VLE-1196
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
96
En la figura 32ª,b,c, se presentan las gráficas mostrando los resultados de los módulos
elásticos dinámicos de (G, Kb,Cb) del pozo VLE-1196. (a) (b) (c)
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Compresibilidad (Cb) (x 10^6 Lpc^-1)1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5
Módulo Volumétrico (Kb) (x 10^6 Lpc)
11600
11650
11700
11750
11800
11850
11900
11950
12000
12050
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Módulo de Corte (G) (x 10^6 / pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Compresibilidad (Cb) (x 10^6 Lpc^-1)1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5
Módulo Volumétrico (Kb) (x 10^6 Lpc)
11600
11650
11700
11750
11800
11850
11900
11950
12000
12050
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Módulo de Corte (G) (x 10^6 / pulg^2)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
C-22 C-23 C-24
Figura 32ª,b,c. Módulo de Corte (G), Volumétrico (Kb) y Compresibilidad (Cb) dinámicas del pozo VLE-1196
Capítulo VI Determinación propiedades mecánicas dinámicas de la roca
97
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
98
CCAAPPÍÍTTUULLOO VVIIII
DDEETTEERRMMIINNAACCIIÓÓNN DDEELL CCAAMMPPOO DDEE EESSFFUUEERRZZOOSS 7.1 DETERMINACIÓN DE LA MAGNITUD DEL CAMPO DE ESFUERZOS EN SITIO.
El vector campo de esfuerzos, está conformado por varios parámetros
fundamentales: magnitud del esfuerzo de sobrecarga o σv, magnitud del esfuerzo
horizontal máximo o σH, magnitud del esfuerzo horizontal mínimo o σh, la dirección del
esfuerzo horizontal máximo o mínimo y la presión de poro, Po. Cada uno de estos
parámetros es determinado mediante diferentes técnicas de laboratorio y campo, tales
como pruebas de fracturamiento (microfrac, leak off, minifrac), registros de imágenes,
sónicos, densidad, de presiones, ensayos de núcleos, entre otros.
Para esta investigación, no se contó con registros de imágenes que permitieran
determinar la dirección de los campos de esfuerzos, por lo que fue necesario la
utilización de registros Dipmeter que permitiera a través de las curvas caliper estimar
las dirección de los mismos. En el área de estudio y vecina VLE-707 (Tabla 1.8) se
cuenta con un total de tres (3) pruebas de fracturamientos que nos permitieron conocer
las magnitud y orientación de los componentes horizontales mínimos del tensor de
esfuerzos en sitio y obtener a través de ecuaciones de la literatura la magnitud de
esfuerzos máximos.
7.2 MAGNITUD DE ESFUERZOS VERTICAL
Para el calculo de este valor, fue necesario tener los registros de densidad de la
formación con el fin de conocer la magnitud del peso de las capas suprayacentes a la
zona objetivo. El esfuerzo vertical se calculó a través del promedio de los valores
obtenidos del registro de densidad y multiplicado por el espesor de las capas. En este
estudio contó con cinco registros de densidad corrido en los pozos VLE-797,VLE-850,
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
99
VLE-888, VLE-907 y VLE-1196 que atraviesan el yacimientos C-Superior, VLE-198, es
decir, las sub-unidades C-20,C-21,C-22,C-23 y C-24 de bloque V campo Centro.
Siendo el pozo VLE-797 el único que cuenta con registro corrido desde la zapata del
hoyo superficial, es decir, en el intervalo 2004’-12654’, por lo que la magnitud del
esfuerzo vertical de sobrecarga o litostático se calculó mediante la integración del
registro de este pozo.
El registro de densidad es una herramienta relativamente reciente y los pozos
viejos no lo tienen. Como este registro es efectuado solo en el hoyo de producción; por
lo general es necesario asumir valores en el revestidor intermedio que es el intervalo de
mayor espesor. Otro problema con el registro de densidad es producto de que la
rugosidad del hoyo influye su lectura casi siempre, disminuyendo el valor de densidad e
introduciendo errores en el cálculo del esfuerzo vertical.
Debido a estas circunstancias, en Venezuela se ha tenido que asumir valores de
gradientes de esfuerzos constantes, ubicados entre 0,95 y 1,00 psi/pie para estimar los
esfuerzos verticales, lo cual no es siempre correcto en todas las situaciones. En
muchas formaciones, la densidad de las rocas aumenta con la profundidad debido a la
compactación. Esto indica que no se debe utilizar un gradiente uniforme para toda la
columna litológica.
Sin embargo, como es mencionado anteriormente este no es el caso del
presente estudio ya que se cuenta con medidas desde el revestidor superficial.
A continuación se presentan unos cuadros señalando la estimación de la presión
y gradiente de sobrecarga.
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
100
POZO: VLE-797 Tabla 7. Magnitud del esfuerzo vertical y gradiente de sobrecarga en el pozo VLE-797
Yacimiento
Profundidad TVD(pies)
σv(lpc) Gσv (lpc/pie)
C-20 11718 10504,0
0,896
C-21 11858 10605,0 0,894
C-22 11989 10734,9 0,895
C-23 12208 10959,6 0,897
C-24
12364 11114,6 0,898
En el pozo VLE-797 los valores del gradiente de sobrecarga están entre (0,89 y
0,90) lpc/pie, estos resultados son muy cercanos al rango antes mencionado.
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
101
POZO: VLE-850 Tabla 8. Magnitud del esfuerzo vertical y gradiente de sobrecarga en el pozo VLE-850
Yacimiento
Profundidad TVD(pies)
σv(lpc) Gσv (lpc/pie)
C-20 ----- -----
-----
C-21 ----- ----- -----
C-22 11940 10757,3 0,900
C-23 12212 11025,5 0,902
C-24
12318 11129,6 0,904
En el pozo VLE-850, las sub-unidades C-20,C-21 se encuentran erosionadas. Los
valores del gradiente de sobrecarga determinado en el pozo están en el orden de 0,90
lpc/pie, coincidiendo estos valores con el rango asumido para esfuerzos de sobrecarga
σv en Venezuela.
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
102
POZO: VLE-888 Tabla 9. Magnitud del Esfuerzo Vertical y gradiente de sobrecarga en el pozo VLE-888
Yacimiento
Profundidad TVD(pies)
σv(lpc) Gσv (lpc/pie)
C-20 11702 10516,9
0,898
C-21 11845 10660,1 0,899
C-22 11952 10765,9 0,900
C-23 12208 11026,2 0,903
C-24
12362 11184,3 0,904
En el pozo VLE-888 los valores del gradiente de sobrecarga están en el orden de
0,90 lpc/pie, coincidiendo estos valores con el rango asumido para esfuerzos de
sobrecarga σv en Venezuela.
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
103
POZO: VLE-907 Tabla 10. Magnitud del esfuerzo vertical y gradiente de sobrecarga en el pozo VLE-907
Yacimiento
Profundidad TVD(pies)
σv(lpc) Gσv (lpc/pie)
C-20 ----- -----
-----
C-21 ----- ----- -----
C-22 12139 10986,1 0,905
C-23 12278 11113,6 0,905
C-24
12415 11249,5 0,906
En el pozo VLE-907, las sub-unidades C-20, C-21 se encuentran erosionadas por lo
que fue imposible obtener los gradientes para las mismas. Los valores del gradiente de
sobrecarga que se pudieron registrar están en el orden de 0,91 lpc/pie, coincidiendo
con los rango asumido para esfuerzos de sobrecarga σv en Venezuela.
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
104
POZO: VLE-1196 Tabla 11. Magnitud del esfuerzo vertical y gradiente de sobrecarga en el pozo VLE-1196
Yacimiento
Profundidad TVD(pies)
σv(lpc) Gσv (lpc/pie)
C-20 ----- -----
-----
C-21 ----- ----- -----
C-22 11757 10600,6 0,901
C-23 11964 10812,1 0,904
C-24
12088 10937,5 1,06
En el pozo VLE-1196, las sub-unidades C-20, C-21 se encuentran erosionadas por
lo que fue imposible obtener los gradientes para las mismas. Cabe mencionar, que el
pozo VLE-1196 no cuenta con registros de densidad (gr/cc) por lo que fue necesario
generar un registro sintético con pozos vecinos del área VLE-1284 y VLE-1064 ya que
presentaba derrumbe del hoyo productor. Los valores del gradiente de sobrecarga que
se pudieron registrar a través del registro sintético del mismo, están entre (0,91 y 1,06)
lpc/pie, coincidiendo con los rango asumido para esfuerzos de sobrecarga σv en
Venezuela.
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
105
Figura 33. Esfuerzo vertical o Sobrecarga para los pozos VLE-797, VLE-850, VLE-888,
VLE-907 y VLE-1196.
La figura 33 presenta resultados de variaciones de los esfuerzos verticales o
sobrecarga para pozos de área VLE-198 Oeste de bloque V campo Centro. Se puede
apreciar que todas las curvas tienen la misma forma y son cuasi paralelas indicando
que el cambio de gradiente de esfuerzos verticales es similar y existen diferencias de
litología para desplazar dichas curvas de una zona a otra.
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
106
7.3 ESFUERZO HORIZONTAL MINIMO En cualquier estudio geomecánico resulta de suma importancia conocer el estado de
esfuerzos. Esta definición de esfuerzos se logra por medio de la determinación de
magnitudes y dirección de esfuerzos. En este punto la magnitud del esfuerzo principal
en sitio es parte de la información que se puede obtener a partir de pruebas de
inyectividad mejor conocidas bajo los nombres de microfrac, minifrac, integridad
extendida, etc. Es importante, conocer cuál estrato de la zona productora se fracturará
con mayor facilidad y cual zona puede tener potencial para impedir que la fractura se
expanda fuera de la región de interés. Si se conoce la magnitud del esfuerzo principal
menor en sitio, σ min ó σh en el intervalo de interés.
La metodología de inyección de bombear/cerrar/declinar conocida en la literatura
anglosajona como Puma-in/pressure-decline es la metodología de inyección más
versátil de las pruebas de inyectividad. Su principal objetivo es determinar parámetros
de pérdida de filtrado si se utiliza el mismo fluido y tasas que el trabajo de
fracturamiento principal. Además, se puede emplear con el propósito de estimar la
presión de cierre de la fractura ( y por supuesto el esfuerzo horizontal menor) la cual se
logra analizando la declinación de los valores de presión en función del tiempo.
Otra forma de poder determinar el esfuerzo horizontal menor, es que luego que la
fractura se ha propagado por un tiempo, las bombas son detenidas y se mide la presión
de cierre instantánea (shut-in pressure). Debido al principio de acción y reacción, esta
presión instantánea de cierre debe ser ligeramente superior a la magnitud del esfuerzo
principal menor, siempre y cuando la influencia del hoyo sea despreciable. De acuerdo
a esto, se tiene la siguiente relación:
hisipP σ= (2.31)
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
107
Existen otros procedimientos de análisis de declinación de presión de las pruebas de
inyectividad que permiten definir mejor la presión de cierre, ligeramente menor al valor
de isipP . Estos procedimientos se basan en análisis de series de tiempo donde se
trabajan con diferentes parámetros funciones de tiempo o derivadas de tiempo. La cual
se describirá en las pruebas utilizadas en este estudio. Sin embargo, es importante
advertir que existen algunos problemas específicos en la aplicación de estos métodos a
pozos con revestidor y cañoneados, la cual es nuestro caso y debe ser cuidadosamente
considerado.
En la revisión que se realizó en el área de bloque V campo Centro se encontró (1)
una prueba de minifrac y fracturamientos hidraulicos en el área de VLE-198 este
realizada en el año 2001. Como se muestran en la tabla resumen siguiente:
Tabla 12. Información de trabajos de mini fracturas y fracturamientos hidráulicos de bloque V campo Centro.
Área/Bloque Pozo Trabajo Arena Presión Instantanea
de Cierre (lpc)
Gradiente (lpc/pie)
Tensión de la Roca (lpc)
VLE-198 VLE-1269 Minifrac C-23 10329 0,87 189
Promedio 10329 0,87 189
Así mismo, se realizó una investigación en las áreas vecinas de la unidad de
explotación Lagocinco, como se muestra en la tabla siguiente:
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
108
Tabla 13. Información de trabajos de microfracturas y fracturamientos hidráulicos de zonas vecinas a bloque V campo Centro. Área/Bloque Pozo Trabajo Arena Profundidad
(pie) Presión de
Cierre (lpc)
Gradiente (lpc/pie)
VLE-305 VLE-1313 Microfrac C-20 12230 8929 0,73
Bloque VI LRF-0098 Minifrac C-5 11968 6220 0,52
Bloque VIII CLD-0070 Minifrac C-7 11900 7220 0,60
En cuanto a la comparación entre las presiones de cierre y gradientes de las áreas
vecinas y área de estudio, se puede observar claramente, que en comparación de los
resultados de las mediciones de presión de cierre el área sometida a estudio representa
valores medianamente altos a las áreas que constituyen los bloques VIII y área VLE-
305. Así mismo, marca un margen de similitud al comparar las pruebas realizadas en
bloque V Centro y bloque VI todos pertenecientes a la unidad de explotación Lagocinco.
Por lo que el área VLE-198 requiere de mayor esfuerzo en los estratos de las zonas
productoras para lograr un fracturamiento de los mismos. O bien, esto puede deberse a
que las permeabilidades reportadas en las evaluaciones petrofísicas del área podrían
ser un poco mayor a los rango máximos manejados actualmente de 45 md.
El valor promedio del esfuerzo horizontal mínimo en el yacimiento C-Superior,VLE-198
de los análisis de la sub-unidad C-23 se puede establecer como:
0,87 lpc/pie.
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
109
7.4 ESFUERZO HORIZONTAL MAXIMO La magnitud de este esfuerzo es el más difícil de determinar, ya que no existe
ningún método para su determinación de manera directa, sin embargo la bibliografía
establece procedimientos para calcular los esfuerzos horizontales a partir de la presión
obtenida en las diferentes pruebas de inyectividad. En este caso, se estimó la magnitud
de los esfuerzos horizontales empleando los valores de esfuerzos medidos en las en
los ciclos de prueba de inyectividad del pozo VLE-1269. La tabla 12, presenta los datos
de presión de cierre, ya que representa el mayor grado de confiabilidad para la
eficiencia de los ciclos de 0,10 y 0,26.
Se usó la técnica descrita previamente en el capitulo II para calcular el esfuerzo
horizontal mayor Hσ , adicionalmente a la determinación del esfuerzo horizontal menor
hσ , utilizando los siguientes datos:
Profundidad efectiva: 12175 pie
Tensión, T 189 lpc
Presión de poro, p 1800 lpc ( 0,147 lpc/pie)
Esfuerzo vertical, vσ 12175 pie ( 0,89 lpc/pie)
Esfuerzo horizontal menor promedio, hσ 10000 lpc ( 0,82 lpc/pie)
Eta, η 0,38
A partir de estos parámetros se determinó el límite superior del esfuerzo horizontal
mayor Hσ :
Limite superior del esfuerzo horizontal mayor = 12976 lpc ( 1,06 lpc/pie)
Limite inferior del esfuerzo horizontal mayor = 11757 lpc ( 0,96 lpc/pie
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
110
Los valores de los gradientes de las magnitudes de los esfuerzos verticales y
horizontales en esta área están resumidos en la tabla 2.6.
Tabla 14. Resumen de gradientes de esfuerzos en el área de Bloque V Centro ( Yacimiento C-Superior, VLE-198 ) Gradiente esfuerzo vertical 0,89 lpc / pie
Gradiente esfuerzo Horizontal Mayor 1,06 lpc / pie
Gradiente esfuerzo horizontal menor 0,87 lpc / pie
7.5 RELACIÓN ENTRE EL ESFUERZO HORIZONTAL MÁXIMOY ESFUERZO HORIZONTAL MÍNIMO. La literatura establece que la anisotropía de esfuerzos horizontales en los resultados
de las magnitudes de esfuerzos se establece un caracterización a una relación de
esfuerzos “rumbo deslizantes sinestral (Strike slide) e inverso” lo que establece como
parámetro de para las perforaciones de hoyo altamente inclinados u horizontes debes
ser perforados en dirección a los esfuerzos horizontales máximos ya que generan la
mayor estabilidad de hoyo y minimiza los riesgos operacionales. Así mismo, los pozos
perforados con ángulos mayores a 50º en la dirección de σHmax (Azimuth 70º - 250º)
son estables. Por otro lado, de considerar perforar en dirección del σHmin podría
generar mayor restricciones y riesgo para angulos de inclinación mayores a 20º-25º.
Tabla 15. Relación esfuerzo horizontal mínimo, máximo y vertical del C-Superior, VLE-198
Yacimiento
Relación de
esfuezos
C-superior,VLE-198 σH>σh ≈σv
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
111
7.6 DIRECCION DE LOS ESFUERZOS HORIZONTALES
La determinación de la dirección del esfuerzo horizontal mínimo se basa en el
análisis de Breakout y fracturas, al igual los registros caliper de cuatro brazos pueden
ayudar. La figura 34, muestra en forma gráfica los dos modelos de deformación
asociados a esfuerzos en el hoyo (a) Breakout y (b) fracturas inducidas.
(a) Breakout (b) Fracturas
Figura 34. Módelos de deformación asociados a esfuerzos en el hoyo
Los breakout asociados a ovalizaciones en la formación permiten realizar el análisis
de esfuerzos, estos pueden ser diagnosticados mediante la determinación de dos
agrandamientos del hoyo de ancho similar separados aproximadamente por 180◌۫.
Dicha orientación del breakout se calcula junto con la desviación y azimuth del pozo.
Es importante aclarar, que el área de estudio no se contaba con registros de
imágenes ultrasónicas el cual es el recomendado para el análisis de breakouts y por
ende de la determinación de la orientación de los esfuerzos. Por lo que para
desarrollar este objetivo, se dispuso de la información básica necesaria. Por esta razón,
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
112
con la finalidad de estimar de algún modo la orientación fue necesario la determinación
de la dirección de los esfuerzos a través del análisis geológico de la estructuras
principales y registros de imágenes acústicas de áreas vecinas adyacentes en los
bloque V Lamar, bloque VI Lamar.
Figura 35. Dirección esfuerzo horizontal mínimo y máximo
CCoommoo ssee ppuueeddee oobbsseerrvvaarr,, eenn llaa ffiigguurraa 3355 eexxiisstteenn ddiivveerrssaass ffaallllaass ggeenneerraaddaass ppoorr aallttoo
ggrraaddoo ddee ppllaassttiicciiddaadd yy qquuee ddoommiinnaann óó rriiggeenn llaass ddiiffeerreenntteess aaccuummuullaacciioonneess ppeettrroollííffeerraass yy
ddiirreecccciióónn ddee llooss eessffuueerrzzooss.. EEnnttrree llooss bbllooqquueess rreepprreesseennttaaddooss ggrrááffiiccaammeennttee llaa uunniiddaadd ddee
aaccttiivvoo LLaaggoocciinnccoo,, ssee eennccuueennttrraann llaass ffaallllaass ccoonnoocciiddaass ccoommoo FFaallllaa IIccootteeaa yy FFaallllaa VVLLEE--440000
aa uunnaa ddiissttaanncciiaa eennttrree 44..33 KKmm yy 44..55 KKmm rreessppeeccttiivvaammeennttee.. EEnn eell aannáálliissiiss rreeaalliizzaaddoo ddee llaass
VLE-400
0 40 80
RREEGGIISSTTRROOSS DDEE IIMMÁÁGGEENNEESS ((BBrreeaakkoouuttss))
POZOAzimut Breakout
N-XX-EAzimut N-XX-E
VLE-1313 75 325
VLE-1308 65 315
VLE-1254 63 335LRF-0152 80 350PROM. 71 331
σ Η
BLOQUE V LAMAR
BLOQUE V CENTRO
BLOQUE VI LAMAR GABEN
LAMA
GABENLAGO
FALLA ICO
FALLA VL
FALLA CE
●●
●
● F-
N
σ Hmáx
71°331°
Breakouts
EFALLA VLE-400
N 11 °WNN
EEFALLA VLE-400
N 11 °WNN
EE
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
113
ffrraaccttuurraass ((bbrreeaakkoouuttss)) aa ttrraavveess ddee llooss ppoozzooss:: VVLLEE--11331133,, VVLLEE--11330088,, VVLLEE--11225544 yy LLRRFF--115522
ssee oobbsseerrvvaann uunnaa ccoommppeetteenncciiaa eennttrree ttrraattaarr ddee sseerr ppaarraalleellaass oo ppeerrppeennddiiccuullaarreess aa llaass ddooss
ffaallllaass mmááss cceerrccaannaass.. LLaa ffaallllaa IIccootteeaa ssee ddeetteerrmmiinnóó pprreesseennttaarr mmeennoorr iinnfflluueenncciiaa qquuee llaa ffaallllaa
VVLLEE--440000 eenn eell ccoonnttrrooll ddee ffrraaccttuurraass yy llaa ddiirreecccciióónn ddee eessffuueerrzzooss eenn ssiittiioo eenn eessttaa llooccaalliiddaadd
yyaa qquuee llaass ddiirreecccciioonneess aazziimmuuttaalleess ddee llooss bbrreeaakkoouutt ((ffiissuurraass)) yy ddeetteerrmmiinnaaddoo ppeerrppeennddiiccuullaarr
aa ééssttee,, ssee ppuueeddee oobbsseerrvvaarr ccllaarraammeennttee qquuee llaa ffaallllaa VVLLEE--440000 aaccttúúaa ccoommoo ““GGuuííaa ddee llooss
EEssffuueerrzzooss””,, vvaarriiaannddoo llaa ddiirreecccciióónn ddee llooss mmiissmmooss.. SSuu iinnfflluueenncciiaa eess pprroommiinneennttee yyaa qquuee aa
lloo llaarrggoo ddee llooss ddiiffeerreenntteess bbllooqquueess mmaarrccaa eell ddoommiinniioo ssoobbrree σσHHmmááxx ║║aa llaa ffaallllaa VVLLEE--440000..
77..77 DDEETTEERRMMIINNAACCIIÓÓNN DDEE LLAA PPRREESSIIOONN DDEE PPOORROO
PPaarraa llaa ddeetteerrmmiinnaacciióónn ddee llaa pprreessiióónn ddee ppoorroo ddee llaass aarreennaass qquuee ccoonnffoorrmmaann eell
yyaacciimmiieennttoo CC--SSuuppeerriioorr,, VVLLEE--119988,, ((eessppeeccííffiiccaammeennttee CC--2200,, CC--2211,, CC--2222,, CC--2233 yy CC--2244)),, ssee
uuttiilliizzaarroonn llooss vvaalloorreess ddee pprreessiióónn mmeeddiiddooss mmeeddiiaannttee llooss rreeggiissttrrooss RReesseerrvvooiirr FFoorrmmaattiioonn
TTeesstt ((RR..FF..TT)) ddee llooss ppoozzooss ppeerrffoorraaddooss eenn llaass áárreeaass VVLLEE--119988 EEssttee yy OOeessttee.. EEnn vviissttaa,, qquuee
llaass uullttiimmaass ddaattooss ddee pprreessiióónn ddee ffoorrmmaacciióónn mmeeddiiddoo eenn aammbbaass áárreeaass ffuuee rreeaalliizzaaddaass eenn eell
aaññoo 11999988,, ffuuee nneecceessaarriioo rreeaalliizzaarr ggrrááffiiccooss ddee tteennddeenncciiaa ddee pprreessiióónn ddee ppoorroo ddeell rreesseerrvvoorriioo
ddeell yyaacciimmiieennttoo ppaarraa ccaaddaa ssuubb--uunniiddaadd eenn eessttuuddiioo ppaarraa ddeeffiinniirr ccoonn mmaayyoorr eexxaaccttiittuudd llaass
pprreessiioonneess aaccttuuaalleess..
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
114
Sub-unidad: C-20
EEnn ddiicchhaa ssuubb--uunniiddaadd ffuuee iimmppoossiibbllee eessttaabblleecceerr uunnaa tteennddeenncciiaa ppoorr llooss ppooccooss ddaattooss
mmeeddiiddooss eenn eellllaa,, aassíí ccoommoo ssee ppuuddoo oobbsseerrvvaarr eenn llooss ppuunnttooss ddeessaarrrroollllaaddooss aarrrriibbaa.. EEssttaa
ssuubb--uunniiddaadd ssee eennccuueennttrraa eerroossiioonnaaddaa yy ppoorr ttaall mmoottiivvoo,, nnoo eexxiissttee ssuuffiicciieennttee iinnffoorrmmaacciióónn
rreeggiissttrraaddaa.. PPoorr lloo qquuee ccoonnssiiddeerraarr uunn ddaattoo ddee pprreessiióónn ddee ppoorroo eessttaabblleecceerr uunn rraannggoo ddee
eennccoonnttrraarrssee eennttrree 33118822 yy 44992200 llppcc..
Tabla 16. Presiones medidas en C-20 en los pozos área Este y Oeste.
Pozo Fecha Presión Prom.
VLE-0981 May-90 3181 VLE-1298 May-98 4920
Figura 36. Gráfica de tendencia de presión de poro de la sub-unidad C-20.
Sub Unidad C-20
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M ay-87 Jan-90 Oct-92 Jul-95 Apr-98 Jan-01 Oct-03 Jun-06
Tiempo
Pres
ión
(lpc)
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
115
Sub-unidad: C-21
LLooss ddaattooss mmeeddiiddooss ddee pprreessiióónn eenn llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2211 eenn llooss ppoozzooss ddeell áárreeaa VVLLEE--119988,,
ppeerrmmiittiieerroonn eessttaabblleecceerr ccllaarraammeennttee uunnaa tteennddeenncciiaa pprreessiióónn aassíí ccoommoo,, ddeeffiinniirr uunnaa eeccuuaacciióónn
aarriittmmééttiiccaa qquuee ppeerrmmiittiieerraa eexxttrraappoollaarr llooss ddaattooss aall aaññoo 22000044 uubbiiccaannddoo eessttaa ssuubb--uunniiddaadd eenn
eell oorrddeenn ddee 11770000 llppcc..
9114,0
9,9610*2063,02
21
=
+=−
R
tPc ((22..3322))
LLooss rraannggooss ddee pprreessiioonneess uuttiilliizzaaddooss ppaarraa oobbtteenneerr ddiicchhaa ggrraaffiiccaa ssee mmuueessttrraann aa
ccoonnttiinnuuaacciióónn:: Tabla 17. Presiones medidas en C-21 en los pozos área Este y Oeste.
Figura 37. Gráfica de tendencia de presión de poro de la sub-unidad C-21.
Pozo Fecha Presión
(lpc) VLE-0979 Jun-91 2873VLE-1064 Jul-93 2403VLE-1142 Ene-95 2374VLE-1306 Jul-98 2275 Dic-04 1697
Sub Unidad C-21 y = -0.2063x + 9610.9R2 = 0.9114
0
1000
2000
3000
4000
Jun-91 M ay-93 M ay-95 M ay-97 M ay-99 M ay-01 M ay-03 M ay-05 M ay-07
Tiempo
Pres
ión
(lpc)
Serie1 Lineal (Serie1)
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
116
SSuubb--uunniiddaadd:: CC--2222
LLooss ddaattooss mmeeddiiddooss ddee pprreessiióónn eenn llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2222 eenn llooss ppoozzooss ddeell áárreeaa VVLLEE--119988,,
ppeerrmmiittiieerroonn eessttaabblleecceerr ccllaarraammeennttee uunnaa tteennddeenncciiaa pprreessiióónn,, aassíí ccoommoo,, ddeeffiinniirr uunnaa
eeccuuaacciióónn aarriittmmééttiiccaa qquuee ppeerrmmiittiieerraa eexxttrraappoollaarr llooss ddaattooss aall aaññoo 22000044 uubbiiccaannddoo eessttaa ssuubb--
uunniiddaadd eenn eell oorrddeenn ddee 11220000 llppcc..
9793,0
*4092
2538,822
=
+= −−
R
tEPc ((22..3333))
LLooss rraannggooss ddee pprreessiioonneess uuttiilliizzaaddooss ppaarraa oobbtteenneerr ddiicchhaa ggrraaffiiccaa ssee mmuueessttrraann aa
ccoonnttiinnuuaacciióónn:: Tabla 18. Presiones medidas en C-22 en los pozos área Este y Oeste.
Sub Unidad C-22 y = 9E+40x-8,2538
R2 = 0,9793
0500
100015002000250030003500400045005000
Dic-83 Nov-86 Nov-89 Nov-92 Nov-95 Nov-98 Nov-01 Nov-04 Nov-07
Tiempo
Pres
ión
(lpc)
Serie1 Potencial (Serie1)
Figura 38. Gráfica de tendencia de presión de poro de la sub-unidad C-22.
Pozo Fecha Presión PROM.
VLE-0907 Dic-83 5126 VLE-0979 Feb-90 4637 VLE-0981 Jun-91 4277 VLE-1015 Jul-92 3570 VLE-1142 Ene-95 2863 VLE-1298 May-98 2620
Dic-04 1271
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
117
SSuubb--uunniiddaadd:: CC--2233
LLooss ddaattooss mmeeddiiddooss eenn llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2233 ffuueerroonn eessttaabblleecciiddooss ccoonn mmaayyoorr pprreecciissiióónn eenn
qquuee eessttaa ssuubb--uunniiddaadd,, ssee eennccuueennttrraa ccoommpplleettaa eenn ttooddoo eell yyaacciimmiieennttoo CC--SSuuppeerriioorr,,VVLLEE--119988..
LLooss ddaattooss uuttiilliizzaaddooss ppeerrmmiittiieerroonn eessttaabblleecceerr uunnaa tteennddeenncciiaa ccoonn uunn ccooeeffiicciieennttee ddee 00,,999977 lloo
qquuee iimmpplliiccaa qquuee eexxiissttee uunn eexxcceelleennttee mmaarrggeenn ddee cceerrtteezzaa.. DDee iigguuaall mmaanneerraa,, llaass uullttiimmaass
ppeerrffoorraacciióónn ddeell áárreeaa VVLLEE--119988 ffuuee eenn eell aaññoo 11999988 ppoorr lloo qquuee ssee rreeqquuiirriióó rreeaalliizzaarr uunnaa
eexxttrraappoollaacciióónn ppaarraa mmeeddiirr llooss ddaattooss ddee pprreessiióónn aall 22000044,, uubbiiccaannddoo eessttaa ssuubb--uunniiddaadd ccoonn
uunnaa pprreessiióónn pprroommeeddiioo ddee 22550000 llppcc..
9971,0
14599*3147,02
23
=
+−=−
R
tPc ((22..3344))
LLooss rraannggooss ddee pprreessiioonneess uuttiilliizzaaddooss ppaarraa oobbtteenneerr ddiicchhaa ggrraaffiiccaa ssee mmuueessttrraann aa
ccoonnttiinnuuaacciióónn::
Tabla 19. Presiones medidas en C-23 en los pozos área Este y Oeste.
Pozo Fecha Presión VLE-0850 Feb-82 5242 VLE-0888 Ene-83 5000 VLE-1175 Oct-95 3622
Dic-04 2562
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
118
Sub unidad C-23 y = -0,3147x + 14599R20,9971 =
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Feb-82 Ene-85 Ene-88 Ene-91 Ene-94 Ene-97 Ene-00 Ene-03 Ene-06
Tiempo
Pres
ion
(lpc)
Ser ie1 Lineal (Ser ie1)
Figura 39. Gráfica de tendencia de presión de poro de la sub-unidad C-23.
SSuubb--uunniiddaadd:: CC--2244
LLooss ddaattooss mmeeddiiddooss ddee pprreessiióónn eenn llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2244 eenn llooss ppoozzooss ddeell áárreeaa VVLLEE--119988,, ssee
eessttaabblleecciióó llaass tteennddeenncciiaa pprreessiióónn,, aassíí ccoommoo,, ssee ddeeffiinniióó uunnaa eeccuuaacciióónn aarriittmmééttiiccaa ddee llaa qquuee
ppeerrmmiittiieerraa eexxttrraappoollaarr llooss ddaattooss aall aaññoo 22000044 uubbiiccaannddoo eessttaa ssuubb--uunniiddaadd eenn eell oorrddeenn ddee
11220000 llppcc..
9012,0
*5842
11,1224
=
+= −−
R
tEPc ((22..3355))
LLooss rraannggooss ddee pprreessiioonneess uuttiilliizzaaddooss ppaarraa oobbtteenneerr ddiicchhaa ggrraaffiiccaa ssee mmuueessttrraann aa
ccoonnttiinnuuaacciióónn::
Tabla 20. Presiones medidas en C-24 en los pozos área Este y Oeste.
Pozo Fecha Presión VLE-1015 Abr-92 5165 VLE-1175 Oct-95 4837 VLE-1298 May-98 2106 Dic-04 1226
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
119
Sub Unidad C-24 y = 4E+58x12,11-
R20,9012 =
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Abr-92 Abr-94 M ar-96 M ar-98 M ar-00 M ar-02 M ar-04 M ar-06
Tiempo
Pres
ión
(lpc)
Serie1 Potencial (Serie1)
Figura 40. Gráfica de tendencia de presión de poro de la sub-unidad C-24.
LLuueeggoo,, ddee llaa rreevviissiióónn ddee llooss ddaattooss ddee pprreessiioonneess ddee ffoorrmmaacciióónn ppoorr ccaaddaa ssuubb--uunniiddaadd,, llaa
ddeetteerrmmiinnaacciióónn ddee ccoorrrreellaacciioonneess aarriittmmééttiiccaass rreeaalliizzaaddaass ppaarraa llaa eexxttrraappoollaacciióónn pprreessiióónn aa
ccoonnddiicciioonneess aaccttuuaalleess yy llaa vvaalliiddaacciióónn ddee llaass mmiissmmaass ccoonn llaa iinnffoorrmmaacciióónn mmeeddiiddaass
rreecciieenntteess aa ttrraavvééss ddee BBuuiilldd--uupp eenn eell áárreeaa.. SSee ppuuddoo ddeetteerrmmiinnaarr ccoommoo ssee mmuueessttrraa eenn llaa
ttaabbllaa 2211,, llaass pprreessiioonneess ddee ppoorroo ddee llaass ssuubb--uunniiddaaddeess CC--2200,, CC--2211,, CC--2222,, CC--2233 yy CC--2244 qquuee
ccoonnffoorrmmaa eell yyaacciimmiieennttoo eenn eessttuuddiioo CC--SSuuppeerriioorr,, VVLLEE--119988..
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
120
Tabla 21. Presiones medidas en las sub-unidades del yacimiento C-Superior, VLE-198
Datos Generales: Sub-unidad Tiempo Presión
C-20 May-90 3181 C-21 Jun-91 2873 C-21 Jul-93 2403 C-21 Ene-95 2374 C-21 Jul-98 2275 C-21 Dic-04 1697 C-22 Feb-90 4637 C-22 Jun-91 4277 C-22 Jul-93 3570 C-22 Ene-95 2863 C-22 Ene-97 2620 C-22 Dic-04 1271 C-23 Feb-82 5242 C-23 Ene-83 5000 C-23 Ene-95 3622 C-23 Dic-04 2562 C-24 Abr-92 5165 C-24 Oct-95 4837 C-24 May-98 2106 C-24 Dic-04 1226
Yacimiento C-Superior,VLE-198
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Feb-82 Ene-85 Ene-88 Ene-91 Ene-94 Ene-97 Ene-00 Ene-03 Ene-06 Ene-09
Tiempo
Pres
ión
(lpc)
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24
Figura 41. Gráfica de tendencia de presión de poro en las sub-unidades del yacimiento C-Superior, VLE-198
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
121
UUnnaa vveezz vvaalliiddaaddooss eell ccoommppoonneennttee ddee tteennssoorr ddee ccaammppoo ddee eessffuueerrzzoo ddee llaa pprreessiióónn ddee
ppoorroo ddeell yyaacciimmiieennttoo CC--SSuuppeerriioorr,,VVLLEE--119988,, aa llaa ccuuaall ssee eennccuueennttrraa ccoonnffiinnaaddoo eell fflluuiiddoo eenn
eell eessppaacciioo ppoorroossoo ddee llaa ffoorrmmaacciióónn.. SSee eessttaabblleecciióó llaa eessttiimmaacciióónn ddee llaa ddeennssiiddaadd ddeell
fflluuiiddoo ppaarraa pprreessiioonneess ddee ppoorroo mmíínniimmaass yy mmááxxiimmaass ppoorr ssuubb--uunniiddaadd yy aaddiicciioonnaannddoo uunn
rraannggoo ddee ttoolleerraanncciiaa ddee 550000 llppcc ppaarraa ggaarraannttiizzaarr llaa vveennttaannaa ddeell llooddoo ooppeerraacciioonnaall ddee
sseegguurriiddaadd dduurraannttee llaa ppeerrffoorraacciióónn aa lloo llaarrggoo ddee llaa ccoolluummnnaa eessttrraattiiggrrááffiiccaa.. QQuueeddaannddoo
eessttaabblleecciiddoo ppaarraa eell yyaacciimmiieennttoo CC--SSuuppeerriioorr,, rraannggoo ddee 55,,88 aa 77,,00 llbbss//ggaall eenn vviissttaa aa llaa
ddiiffeerreenncciiaa ddee pprreessiióónn eennccoonnttrraaddooss eenn ttooddaass llaass ssuubb--uunniiddaaddeess.. CCoommoo ssee mmuueessttrraa eenn llaa
ttaabbllaa 2222,, llooss rraannggooss mmíínniimmooss yy mmááxxiimmooss ddee llaa ddeennssiiddaadd ((llbbss//ggaall)) ddee ppeessoo ddeell llooddoo..
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
1500 2000 2500 3000 3500 4000
Presión de Poros (psi)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Densidad (lbs/gal)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
1500 2000 2500 3000 3500 4000
Presión de Poros (psi)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24
11500
11600
11700
11800
11900
12000
12100
12200
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Densidad (lbs/gal)
Prof
undi
dad
TVD
(pie
s)
C-20 C-21 C-22 C-23 C-24
Figura 41. Gráfica de tendencia de presión de poro y densidad del lodo a utilizar a lo largo de la columna estratigráfica del yacimiento C-Superior, VLE-198
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
122
Tabla 22. Estimación de ventana operacional (Lbs/gal) del yacimiento C-Superior, VLE-198
Estimación de Ventana Operacional (lbs/gal)
Sub-unidad Profundidad (pies)
Presión Poro (lbs)
Rango de Tolerancia
(lbs)
Dens. Min - Max (lbs/gal)
C-20 11517 3181 1000 7,0C-21 11697 2700 1000 6,1C-22 11864 2620 1000 5,9C-23 11993 2562 1000 5,7C-24 12100 2500 1000 5,6
UUnnaa vveezz ccoonnoocciiddoo eell rraannggoo ddee ddeennssiiddaadd ddeell llooddoo qquuee eess rreeqquueerriiddoo ((55,,88 aa 77,,00)) llbbss//ggaall
aa lloo llaarrggoo ddee llaa ccoolluummnnaa eessttrraattiiggrrááffiiccaa aa ttrraavvééss ddee llaa mmeettooddoollooggííaa aapplliiccaaddaa ssee oobbttuuvvoo uunn
ppeerrffiill ddee pprrooppiieeddaaddeess mmeeccáánniiccaass yy vveennttaannaa ddee llooddoo.. EEnn ggeenneerraall,, eell ppeessoo mmíínniimmoo ddee llooddoo
ppeerrmmiissiibbllee eess bbaassttaannttee eessttaabbllee,, uubbiiccáánnddoossee aa lloo llaarrggoo ddee ttooddoo eell iinntteerrvvaalloo aapprrooxxiimmaaddoo
pprroommeeddiioo ddee 55,,88 llbbss//ggaall,, ssiinn eemmbbaarrggoo eell ppeessoo ddee mmááxxiimmoo ppeerrmmiissiibbllee eess uunn ppooccoo mmááss
vvaarriiaabbllee,, yy oosscciillaa hhaassttaa aallccaannzzaarr 77,,00 llbbss//ggaall,, eessttaa vvaarriiaacciióónn eess ddeebbiiddoo pprriinncciippaallmmeennttee aa llaa
vvaarriiaacciióónn lliittoollóóggiiccaa aa lloo llaarrggoo ddeell iinntteerrvvaalloo yy eessttaa ddiiffeerreenncciiaa ttaann nnoottoorriiaa ssee ddeebbee aa qquuee
eexxiisstteenn ssuubb--uunniiddaaddeess ccoommoo ssoonn eell ccaassoo ddee llaass ssuubb--uunniiddaaddeess CC--2211 yy CC--2244 ccoonn uunn rraannggoo
ddee eenneerrggííaa bbaassttaannttee bbaajjooss ccoommppaarraaddoo aa llaass ddeemmááss..
EEnn vviissttaa ddee llooss rriieessggooss ooppeerraacciioonnaalleess pprreesseennttee eenn llaa aaccttiivviiddaadd ddee ppeerrffoorraacciióónn yy aall
ddaaññoo qquuee ssee ppuueeddeenn ggeenneerraarr dduurraannttee ppeerrffoorraacciióónn aa llaa ffoorrmmaacciióónn,, ssee pprroocceeddiióó aa rreeaalliizzaarr
uunnaa eessttiimmaacciióónn ddeell ddaaññoo qquuee ppooddrrííaa lllleeggaarr aa sseerr,, eell tteenneerr qquuee uuttiilliizzaarr uunnaa ddeennssiiddaadd ddeell
llooddoo mmuuyy aallttaa..
PPaarraa eelllloo,, ssee ccoonnssiiddeerróó llaa ddeennssiiddaadd mmááss aallttaa rreeqquueerriiddaa ppaarraa ppeerrffoorraarr llaa ccoolluummnnaa ddeell
yyaacciimmiieennttoo CC--SSuuppeerriioorr,, VVLLEE--119988 ccoommoo eess eell ccaassoo ddee llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2200 llaa ccuuaall rreeqquuiieerree
uunnaa ddeennssiiddaadd ddeell llooddoo ddee 77,,00 llbbss//ggaall,, eell ppeerrffoorraarr hhaassttaa uunnaa pprrooffuunnddiiddaadd ddee 1122110000 ppiieess llaa
ccuuaall ccoorrrreellaacciioonnaa ccoonn llaa ssuubb--uunniiddaadd CC--2244,, ssee ppuueeddee eessttaarr lllleeggaannddoo ccoonn uunnaa pprreessiióónn
Capítulo VII _ Determinación del campo de esfuerzos
123
hhiiddrroossttááttiiccaa ddee 44110000 llppcc ppoorr eenncciimmaa eenn 11660000 aa llppcc ddee lloo rreeqquueerriiddoo ppoorr llaa ssuubb--uunniiddaadd
CC--2244 ggeenneerraannddoo uunn ddaaññoo qquuee rreeppeerrccuuttee eenn llaa pprroodduucccciióónn ppoorr iinnvvaassiióónn ddeell llooddoo ddee
ppeerrffoorraacciióónn hhaacciiaa llaa ffoorrmmaacciióónn.. PPoorr lloo qquuee sseerráá ddee bbeenneeffiicciioo llaa uuttiilliizzaacciióónn ddee llooddoo ttiippoo
eessppuummaanntteess,, bbaassee aacceeiittee ppaarraa mmiinniimmiizzaarr llooss ppoossiibblleess ddaaññooss aa llaa ffoorrmmaacciióónn yy ggaarraannttiizzaarr
llaa eessttaabbiilliiddaadd ddee hhooyyoo yy rreedduucciirr llooss aallttooss ccoossttooss ddee ppeerrffoorraacciióónn..
Capítulo VIII __ _______________ Control de Arenamiento
125
CCAAPPÍÍTTUULLOO VVIIIIII
CCOONNTTRROOLL DDEE AARREENNAAMMIIEENNTTOO 8.1 DETERMINACIÓN DE CAIDA DE PRESIÓN CRÍTICA
En el área de estudio se han presentado varios problemas de arenamiento en pozos
productores, para poder determinar un ∆Pc crítico o drawdown crítico se basó en un
estudio realizado por la compañía SHELL, la relación entre drawdown crítico ΔPc en
función de tiempo de tránsito de la onda compresional Δtc fue elaborada por SHELL
utilizando resultados reales de pozos alrededor del mundo, donde se conoce si el pozo
produce arena bajo determinadas condiciones de drawdown. Como es de esperarse, un
menor valor de Δtc implica un mayor valor de drawdown ya que la formación es más
rígida y quizás por ello, más resistentes. El gráfico presentado por Veeken y otros
(1991) puede ser visto en la figura 42 donde se han transformado las unidades para su
aplicación en Venezuela. Ellos definieron 3 zonas; una zona inferior que crea un límite
conservador, por debajo de cual, cualquier combinación entre drawdown crítico y Δtc no
produce fallas; una zona superior que crea un límite liberal, por encima del cual
cualquier combinación entre drawdown crítico y Δtc produce fallas y una zona de riesgo
intermedia, donde no está claro si la combinación de drawdown y Δtc puede causar
arenamiento. El límite liberal viene dado por la siguiente ecuación:
ΔPc = 11910 – 108 Δtc (2.23)
El límite conservador viene dado por la siguiente ecuación:
ΔPc = 10344 – 108 Δtc (2.24)
Capítulo VIII __ _______________ Control de Arenamiento
126
Este método de análisis fue hecho para Bloque V donde se aplicó análisis
estadístico multivariable (Fernández- Luque,1982); sin embargo, aunque la zona de
riesgo es mucho mas amplia, el rango inferior de Veeken y otros (1991) es todavía mas
conservador. De no existir información geomecánica adicional, se pude ser conservador
utilizando el límite inferior como parte de una evaluación preliminar.
8.2 DRAWDOWN CRÍTICO EN BLOQUE V CENTRO
Se pudieron determinar estimados de drawdown crítico en el campo Centro por
varios métodos simplificados. En estos momentos no es posible elaborar sofisticadas
correlaciones predictivas de arenamiento por falta de información de ensayos
geomecánicos de laboratorio que impiden generar una correlación núcleo perfil.
También hace falta tener un mayor número de pozos con registros sónicos que miden
los tiempos de tránsito de las ondas compresionales y de corte.
Capítulo VIII __ _______________ Control de Arenamiento
127
Tabla 23. Valores promedios del tiempo de transito de la onda compresional y los valores de drawdown conservador y liberales en el campo Centro, según metodología SHELL
2001,03567,077,25C-24VLE-1196
2293,73859,774,54C-22VLE-1196
1218,02784,084,5C-24VLE-0907
1108,92674,985,51C-23VLE-0907
1012,82578,886,4C-22VLE-0907
2583,14149,171,86C-24VLE-0888
2198,63764,675,42C-23VLE-0888
2474,04040,072,87C-22VLE-0888
2095,03661,076,38C-21VLE-0888
1985,93551,977,39C-20VLE-0888
2279,63845,674,67C-24VLE-0850
1884,43450,478,33C-23VLE-0850
1983,73549,777,41C-22VLE-0850
1745,03311,079,62C-24VLE-0797
1896,23462,278,22C-23VLE-0797
1701,83267,880,02C-22VLE-0797
1607,93173,980,89C-21VLE-0797
1287,12853,183,86C-20VLE-0797
Drawdown Conservador
Drawdown Liberal
PromedioDT Onda PArenaPozo
2001,03567,077,25C-24VLE-1196
2293,73859,774,54C-22VLE-1196
1218,02784,084,5C-24VLE-0907
1108,92674,985,51C-23VLE-0907
1012,82578,886,4C-22VLE-0907
2583,14149,171,86C-24VLE-0888
2198,63764,675,42C-23VLE-0888
2474,04040,072,87C-22VLE-0888
2095,03661,076,38C-21VLE-0888
1985,93551,977,39C-20VLE-0888
2279,63845,674,67C-24VLE-0850
1884,43450,478,33C-23VLE-0850
1983,73549,777,41C-22VLE-0850
1745,03311,079,62C-24VLE-0797
1896,23462,278,22C-23VLE-0797
1701,83267,880,02C-22VLE-0797
1607,93173,980,89C-21VLE-0797
1287,12853,183,86C-20VLE-0797
Drawdown Conservador
Drawdown Liberal
PromedioDT Onda PArenaPozo
Una de las metodologías simplificadas para estimar drawdown críticos es la de onda
compresional propuesta por Shell y presentada anteriormente. En la tabla 23, podemos
apreciar los valores promedios de los tiempos de tránsito de la onda compresional
conjuntamente con los valores conservadores y liberales de drawdown para las arenas
mas importantes del campo Centro. Se utiliza el valor d drawdown crítico conservador
ya que ningún pozo de la base de datos histórica de Shell por debajo de este valor
produjo arena. Se puede observar que el drawdown crítico conservador no es grande
ya que tiene un rango entre 1013 y aproximadamente 2500 psi y por lo tanto el
arenamiento es posible con altas tasas de producción que generen altos valores de
drawdown el cual no es el caso del bloque en estudio por ser campo entre bajas y
medias sus tasas de producción. Comparaciones con los valores de drawdown de los
pozos del área VLE-198 oeste indican que los valores de promedios históricos de los
drawdown se encuentran entre 900 y 1200 psi y por lo tanto estos valores de drawdown
Capítulo VIII __ _______________ Control de Arenamiento
128
críticos son excedidos en algunos de los pozos. También se puede apreciar que la
arena C-20 pareciera ser las mas susceptibles al arenamiento para los pozos evaluados
en esta área por los indicio de mayor energía de esta sub-unidad que se ubican en el
orden de los 3000 psi por lo que el rango de delta P crítico se ubicaría en la región con
riesgo.
1013
1513
2013
2513
3013
3513
4013
4513
72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Tiempo Transito Onda Compresional (mseg/pie)
Dra
wdo
wn
Crít
ico
(psi
)
Límite Liberal
Límite Conservador
Región Segura
Región con riesgo
Región Falla Catastrofica
1013
1513
2013
2513
3013
3513
4013
4513
72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Tiempo Transito Onda Compresional (mseg/pie)
Dra
wdo
wn
Crít
ico
(psi
)
Límite Liberal
Límite Conservador
Región Segura
Región con riesgo
Región Falla Catastrofica
Figura 42. Grafico de Veeken y otros (Drawdown crítico) Bloque V Centro.
__________ _________ ____ Conclusiones
129
CONCLUSIONES Los resultados obtenidos en esta investigación permiten concluir lo siguiente: 1. Se estableció una ecuación aritmética lineal entre los valores obtenidos del tiempo de transito compresional (∆t p ) y los valores del tiempo de transito de corte o cizallamiento (∆t s ) del pozo VLE-1196, que permite estimar de la onda de corte (∆t s ) en aquellos pozos del área de bloque V campo Centro que tengan medido únicamente las ondas de transito compresional (∆t p ), ∆t =2 333,28*2884,2 −Δ pt con un
R 99,02= , es decir con un margen de error despreciable.
2. A partir de los parámetros elásticos (dinámicos y estáticos) realizados en el núcleo cortado en la arena C-2 del pozo VLE-1308, se generaron las correlaciones aritméticas que permitió extender las propiedades puntuales medidas en el laboratorio a toda la columna estratigráfica del yacimiento C-Superior, VLE-198. Es decir, la determinación del módulo de Young y Relación Poisson estáticas, ya que en el área de estudio no se contaba con estudio geomecánico realizado en núcleo.
Módulo Young )(*4284,0 1227,1ds EE =
Relación de Poisson )(*0629,0 4716,0−= ds vv Dichas correlaciones representan un coeficiente para el módulo de Young ( sE ) de 0,864 (error del 7%) y relación de Poisson ( sv ) de 0,8385 (error del 8%), lo que lo hace bastante aceptable aun mejor que las calculadas en literaturas. 3. En el área de estudio se pudo determinar los valores elásticos dinámicos para cada sub-unidad los cuales son moderadamente alto característicos de formaciones de arenas consolidadas. 4. El esfuerzo vertical o de sobrecarga se obtuvo mediante la integración del registro de densidad los pozos VLE-797,VLE-850,VLE-888, VLE-907 y VLE-1196 para cada yacimiento, este valor se ubica para el pozo VLE-797 entre 0,894 y 0,898 lpc/pie; para el pozo VLE-850 entre 0,89 y 0,904 lpc/pie; para el pozo VLE-888 entre 0,898 y 0,904 lpc/pie; para el pozo VLE-907 0,90 lpc/pie; y para el pozo VLE-1196 en 0,901 lpc/pie.
__________ _________ ____ Conclusiones
130
5. El esfuerzo horizontal mínimo se determinó a partir de la prueba de inyectividad realizada en el área en los pozos VLE-1269, el cual indicó un valor promedio de 0,87 lpc/pie. Siendo similar al obtenido en el área de bloque VI y muy por debajo a las áreas de bloque V campo Lamar y bloque VIII.
6. El esfuerzo horizontal máximo se determinó a partir de cálculos aritméticos, el cual indicó un rango promedio de 1,06 Lpc/pie. 7. La relación de los esfuerzos arrojaron un régimen de rumbo deslizante (strike slide) e inverso ya que (σH > σh ≈ σv ). 8. La dirección del esfuerzo horizontal mínimo se determinó a partir de las revisión y estudios de las áreas de Bloque V lamar, VI lamar y la dirección de las fallas provinentes, el cual indicó que la dirección de éste es de N71ºE, 71ºAz. 9. La dirección del esfuerzo horizontal máximo se determinó a partir de la dirección obtenida del esfuerzo horizontal mínimo en dirección perpendicular a dicho dirección, el cual indicó que la dirección de éste es de N29ºW y 331º Az. 10. Se determinó la presión de poro a lo largo de la columna estratigráfica del yacimiento C-Superior, VLE-198 para ello, fue necesario realizar extrapolaciones (P * ) que calcularan la presión a las condiciones actuales, así mismo, dichas correlaciones pueden ser utilizadas para la determinación de las presiones del área por sub-unidades ya que el grado de confianza indicado por el coeficiente de correlación es bastante aceptable.
• Sub-unidad C-20, no se pudo establecer un dato aceptable en vista a la carencia de información registrada por lo que consideró un rango entre 3182 lpc y 4920 lpc en este nivel.
• Sub-unidad C-21, fue determinada en el orden 1700 lpc con la presión estática extrapolada (P * ) a través de la ecuación lineal 9,9610´2063,021 +=−cP con un
9114,02 =R . • Sub-unidad C-22, fue determinada en el orden de 1200 lpc con la presión
extrapolada calculada a través de la ecuación 2538,822 409 −
− += tEPc con un 9793,02 =R .
• Sub-unidad C-23, fue determinada en el orden de 2500 lpc con la presión extrapolada calculada a través de la ecuación potencial 145993147,023 +=− tPc con un 9971,02 =R .
• Sub-unidad C-24, fue determinada en el orden de 1200 lpc con la presión extrapolada calculada a través de la ecuación potencial 11,12
24 584 −− += tEPc con
un 9012,02 =R .
__________ _________ ____ Conclusiones
131
11. La ventana operacional del lodo presenta un comportamiento estable. En general, el peso del lodo permisible se ubica a lo largo de las sub-unidades C-20 al C-24 entre 5,8 – 7,0 lbs/gal, sin embargo el peso máxima permisible es un poco alto en 7,0 lbs/gal, debido principalmente a la variación litológica. 12. Para el control de arenamiento se determinó la caída de presión permisible entre 1000 y ≤ 2500 lpc límite conservador y mayor 2500 lpc como límite liberar según correlaciones establecido por Veeken y otros (1991) compañía Shell.
__________ _____ ____ Recomendaciones
___________________________________________________________________________ 132
RECOMENDACIONES A manera de asegurar un mejor análisis del área, integrar de manera exitosa el estudio
geomecánico y mejorar la certidumbre de los resultados presentados con el presente
estudio se recomienda:
1. Realizar una prueba de Microfrac, Minifrac o Leak Off Test extendido a fin de
determinar con más exactitud el campo de esfuerzos horizontal menor para el área, de
manera de eliminar así esta incertidumbre.
2. Realizar corrida de registros de imágenes en pozos futuros a perforar para permitir un
mejor cotejo de la dirección de los esfuerzos horizontales del área, además permitirá
una mejor definición de la dirección de toda la unidad de activo Lagocinco.
3. Orientar los pozos en dirección del esfuerzo horizontal mayor donde existen los
menores riesgos de inestabilidad hoyo.
4. Realizar en tapones del núcleos existente en el área de estudio los ensayos en
laboratorio de esfuerzos traxiales para determinar las propiedades geomecánicas
estáticas y conseguir una correlación entre las propiedades dinámicas y las estáticas en
el área.
5. Realizar en tapones del núcleos existente en el área de estudio de
Paleomagnetismos para determinar la dirección de esfuerzos principales.
6 Integrar la información registrada en este estudio con la obtenida de los estudios
sedimentológicos y petrofísicos realizados en el área para definir un mejor plan de
explotación y trabajos de estimulación del área.
__________ _________ ____ Bibliografías
133
1. Vásquez H. Andrés R.; Sánchez D. Marisela A.: “Introducción a la Geomecánica
Petrolera”, Tercera Edición, Caracas, Venezuela, 1999.
2. Lewis L. Lacy, SPE 38716 “Dynamic Rock Mechanics Testing for Optimized Fracture
Designs”, San Antonio, Texas, 5-8 October 1996.
3. Larry K. Britt and Michael B. Smith, SPE 90861 “Rotary Sidewall Cores- A Cost
Effective Means of Determining Young’s Modulus, Houston, Texas, USA, 26-29
September 2004.
4. Schlumberger, Economides y Nolte, “Reservoir Stimulation”, First published by John
Wiley & Sond Ltd, 2000.
5. V.V.A. Consultores, C.A.:”Consideraciones geomecánicas en La estabilidad del hoyo
durante la perforación de la localización AQYD-2” Nota Técnica No. 10, Abril 2001.
6. Baker Hughes. The Role of Geomechanics in Drilling and Completion Optimizations,
July 2002
7. V.V.A Consultores, C.A.: “Aplicaciones de la geomecánica en pozos no
convencionales del laboratorio WAG de Bloque V”, 1998.
8. A. Charles. Rock Mechanics, Volume 1, Theoretical Fundamentals. Editions
Technip, (1991) Paris, France.
9. Vásquez Andrés. Nota Técnica: Aplicaciones Geomecánicas en la Ingeniería de
Petróleo. Caracas, Agosto de 1995.
10. Allen Thomas O.; Robert Alan P., Production Operations, Well Completions,
Workover, and Stimulation, OGCI Tulsa, 1978.
__________ _________ ____ Bibliografías
134
11. Sampieri, Roberto y otros. “Metodología de la Investigación”. Editorial Mc Graw Hill.
Caracas, 1996.