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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA CIENCIAS DE LA TIERRA UNIDAD TICOMÁN

Registro de densidad, correcciones del registro de inducción, laterolog y obtención de porosidad la porosidad con el registro sónico.

Estudiante: Rodríguez Nava Lenin Elisú Materia: Registros Geofísicos Convencionales Profesora: Ing. Villa González Uwe Grupo: 3PM7 Fecha de entrega: 29 de septiembre de 2016

Registro de Densidad El registro de densidad es una de las herramientas más efectivas y usadas en la industria petrolera. Se ocupa para determinar la porosidad, para evaluar la litología de una formación en combinación con otras herramientas para correlacionarlo con datos de gravedad superficial. Da un valor muy exacto de la porosidad efectiva en arenas arcillosas. En combinación con otros registros, proporciona información de la litología, contenido de lutitas, gas, saturación de fluido y espesor de enjarre. Cuando se usa en combinación con los daros del registro sónico se pueden obtener módulos elásticos y reflectividad acústica. Los datos de densidad pueden ayudar a determinar zonas muy compactas expuestas a una sobre presión. Gráfica de espina y costilla Para una herramienta de densidad de dos detectores, la gráfica de velocidades de conteo con espaciamiento largo versus espaciamiento corto para diferentes densidades de formación, densidades del revoque de filtración y espesores del revoque de filtración. La gráfica se denomina así por la espina dorsal, que es el lugar geométrico de los puntos sin revoque de filtración, y las costillas, que muestran el efecto del revoque de filtración con ciertas densidades de formación fijas. La gráfica ilustra gráficamente que para una densidad de formación dada sólo existe una costilla para todas las densidades y espesores del revoque de filtración normal. Por consiguiente, si bien existen tres incógnitas, es posible efectuar una corrección utilizando dos mediciones.

El registro de densidad es un registro radioactivo, de los denominados de pared. Puede tomarse tanto en agujeros llenos de lodo como en agujeros vacíos. Por medio de este se obtiene la densidad total de la formación. El equipo moderno consta de una fuente emisora y de dos detectores de rayos gamma. Los rayos gamma tienen la particularidad de viajar en línea recta hasta en tanto desviados, moderados o absorbidos, por la formación. El material de que está constituida la roca de la formación tiene una cierta densidad del material que constituye la matriz de la roca, de su porosidad y de la densidad de los fluidos contenidos en ella.

Registro de Inducción Este perfil se basa en campos electromagnéticos y en corrientes inducidas, utiliza bobinas en vez de electrodos, su fundamento de medición es totalmente diferente que sus antecesores, Debido a eso, el perfil de inducción puede ser corrido en lodos no - conductivos como lodos a base de petróleo, emulsión invertida o aire donde resulta imposible para los demás dispositivos de resistividad. Existen dos versiones de este dispositivo, el tradicional Inducción sencillo (IEL) y el Doble Inducción (DIL). Recientemente han introducido mejoras para sacar el perfil de Inducción Phasor o Inducción de Alta Resolución.

Fundamento De Medición

En la figura que se mostrada ilustra el fundamento de medición de este dispositivo. Se hace pasar una corriente de frecuencia constante por la bobina transmisora, esta corriente produce un campo electromagnético alterno de la misma frecuencia que se extiende a la formación a una distancia considerable alrededor del dispositivo. Este campo genera a su vez, una corriente inducida en la formación, de acuerdo con los principios electromagnéticos que dice que un campo alterno induce una corriente en cualquier conductor atravesado por el campo. Esta corriente inducida en la formación fluirá circularmente alrededor del pozo en un plano perpendicular al eje del mismo o sea que la formación y todo lo que está alrededor del dispositivo, hacen las veces de un sólo conductor. Esta corriente inducida genera un campo electromagnético secundario que a su vez induce una corriente en la bobina receptora. El voltaje de esta corriente es proporcional a la conductividad de la formación, ya que, si la formación no fuera conductiva, no generaría ninguna corriente en la bobina receptora. Los valores de este voltaje inducido en la bobina receptora se representan como una curva continua de conductividad, en el perfil de Inducción, Como la resistividad es la unidad más comúnmente usada, la conductividad es reciproca electrónicamente y se representa también en el perfil bajo la forma de una curva de resistividad.

Factor Geométrico No toda la formación que rodea al dispositivo contribuye por igual a la señal total aceptada por el dispositivo de Inducción, por lo tanto, es usual dividir la formación en anillos separados, o sea, secciones de la formación que son circulares y concéntricos con respecto al eje del dispositivo y tratar la señal registrada como la suma de las contribuciones de los anillos individuales. La contribución de cualquier anillo, como resultado de su ubicación con respecto a las bobinas, es el llamado factor geométrico de tal anillo. La intensidad de la corriente en cualquiera de estos anillos depende de su conductividad. Entonces la señal de cada anillo es el producto del factor geométrico por la conductividad de cada anillo y la respuesta total del dispositivo es la suma de las señales provenientes de todos los anillos de la formación. Si se divide la formación en cilindros coaxiales con la sonda que corresponden a la columna de lodo, capas adyacentes, zona lavada y zona virgen, la señal total registrada por el dispositivo de Inducción, CIL, puede expresarse de la siguiente manera: CIL=Gm Cm +G s C s +G xo C xo +Gt C t

Gm +Gs +G xo=1

G es el factor geométrico y C es la conductividad de cada región definida. Para calcular la resistividad de la zona virgen de la formación, R t a partir de esta ecuación, se debe sustraerle a la lectura del perfil de Inducción RJL, las demás contribuciones. En otras palabras, es necesario efectuar correcciones por efectos del pozo, por capas vecinas y por invasión. Factores Pseudogeométricos Como ya lo definimos el factor geométrico es la fracción de la señal total que se originaría en un volumen que guarda una orientación geométrica específica con la sonda en un medio infinito y homogéneo. Las herramientas de inducción son los

únicos instrumentos de registro en los cuales este concepto se cumple rigurosamente. Sin embargo, para propósitos de evaluaciones comparativas, es útil preparar cartas basadas en factores pseudogeométricos para otros instrumentos de resistividad.

Se presenta una carta de esta clase de corrección del estrato en hombro Laterolog 7 en la figura, en donde los factores pseudogeométricos integrados de cilindros progresivamente grandes se grafican en función de los diámetros de los cilindros.

Las señales provenientes del lodo en el pozo pueden evaluarse mediante el efecto del pozo el uso de la figura mostrada. Las líneas rectas discontinuas de trabajo ilustran el uso de la gráfica en el caso de una sonda 6FF40 con un distanciamiento (Standoff) de 1.5 pulgadas en un pozo de 14.6 pulgadas de diámetro y una R m = 0.35 Ω-m. Se obtuvo la señal del pozo de 5.5 mmhos/m. El valor corregido de CIL es entonces (50-55) = 44.5 mmhos/m y RIL (corr) = 1000/44.5=22.4 Ω-m (más o menos 10%) la corrección es despreciable. Sin embargo, si el lodo fuera salino, la corrección puede ser muy importante. Por ejemplo, si Rm=0.1 Ω-m, la señal del pozo sería (según la gráfica) de 20 mmhos/m y el valor de la resistividad corregida RIL

(corr)

=1000/ (50-20) = 33 Ω-m (más o

menos 40%). Basado en esto, se puede establecer que el perfil de Inducción no es recomendable para pozos perforados con lodos salinos ya que sus lecturas están

muy afectadas por los efectos de pozo. Además, el lodo salino también magnifica la influencia de la invasión sobre las lecturas del perfil de Inducción. Corrección De Capas Vecinas El dispositivo de Inducción tiene una resolución vertical teórica de 4 pies por lo tanto esta corrección es generalmente ignorada. Sin embargo, Sin embargo, bajo algunas condiciones, ésta puede llegar a ser significativa. Las ilustraciones 3-6 y 3-7 proporcionan los medios para efectuar las correcciones por este efecto. La última generación de este dispositivo, el Inducción Phasor o Inducción de Alta Resolución, ha minimizado significativamente los efectos de las capas vecinas en sus lecturas.

FIGURA Corrección perfilReproducido de Inducciónde por espesor de la capa 1LM dede acuerdo al: “Log interpreta e Inducción por espesor de3-7: la capa 6FF40 ydel 6FF28. “Log Interpretation Charts” Schlumberger.

Corrección Por Invasión Si las correcciones por hoyo y por capas vecinas se efectúan por separados, entonces quedarán solamente los efectos por la invasión. Tomando en cuenta esto, la ecuación de las contribuciones a la lectura del Inducción, mostrada anteriormente, queda en esta forma: CIL=C xo G di +Ct (1−G di )

En términos de resistividad tenemos: G di (1−Gdi ) 1 = + RIL R xo Rt

Según esta ecuación, el factor geométrico radial integrado se puede definir como el radio del cilindro coaxial al pozo que contribuye a la respuesta total del dispositivo (sin considerar los efectos por hoyo y por capas vecinas). En la figura que se muestra a continuación, se muestra el factor geométrico radial integrado de tres dispositivos y se observa que el 6FF27 recibe el 50% de su señal desde un cilindro de 40 pulgadas de diámetro y el otro 50% de más allá, mientras que el 6FF40 recibe el 50% de su señal de un cilindro de más de 120 pulgadas de diámetro.

Factor geométrico de tres dispositivos de Inducción según “Log interpretation Charts” de Schlumberger. Condiciones Desfavorables El perfil de Inducción, no debe ser recomendado en pozos donde existen las siguientes condiciones:    

Lodos salinos. Pozos con diámetro mayor que 12 pulgadas. Formaciones de interés con espesores muy pequeños (capas finas). Formaciones de muy alta resistividad, mayor a 200 Ω-m

Registro Laterolog Comprende un electrodo central, Ao, y tres pares de electrodos: M1 y M2; M1’ y M2’; y A1 y A2 (Fig. 7-10). Los electrodos de cada par están simétricamente

localizados con respecto a AO y eléctricamente conectados unos con otros por medio de un cable de corto circuito. AO emite una corriente constante io. Se emite una corriente ajustable a través de electrodos compensadores A1 yA2; la intensidad de corriente compensadora se ajusta de manera automática para llevar los dos pares de electrodos de supervisión, M1 y M2 y M1’ y M2’ al mismo potencial. La caída de potencial se mide entre uno de los electrodos de supervisión y el electrodo de la superficie (esto es, al infinito). Con una corriente constante i o, este potencial varía directamente con la resistividad de la formación. Ya que la diferencia de potencial entre el par M1-M2 y el de M1’-M2’ se mantiene en cero, no fluye corriente de AO en el agujero entre M1 y M1’ o entre M2 y M2’. Por lo tanto, la corriente de AO debe penetrar las formaciones de manera horizontal. En la siguiente figura se muestra la distribución de las líneas de corriente cuando la sonda está en un medio homogéneo; el “haz” de corriente i o retiene un espesor bastante constante hasta una distancia del agujero un poco mayor que la longitud total A1A2 de la sonda. Varios experimentos han demostrado que el haz de corriente io retiene en su mayor parte la misma forma que muestra frente a capas de resistividad delgadas. El espesor del haz de corriente i o es de aproximadamente 32 pulgadas, (distancia O1O2) y la longitud A1A2 de la sonda es de 80 pulgadas.

La figura 7-11 compara las curvas obtenidas de manera experimental, frente a una capa de resistividad delgada y por medio de instrumentos convencionales (normal de 16 y 64 pulgadas, y lateral de 18 pies 8 pulgadas) con el registro correspondiente LL7. Los instrumentos convencionales dan resultados deficientes; la curva LL7, a pesar de las condiciones difíciles (Rt/Rm es 5000), muestra la capa claramente y da una lectura cercana a Rt.

La corriente fluye en serie a través de la columna de lodo, el revoque, la zona invadida y la zona virgen consiguiendo resistencia en cada una de estas zonas para determinar Rt (la resistividad de la zona virgen) a partir de las lecturas de este dispositivo, se requiere que las otras resistencias (resistividad) sean sustraídas de la señal, o sea; corregir las lecturas del laterolog por cada uno estos factores, pozo, revoque e invasión. La ilustración 3-11 representa el circuito equivalente de un flujo de corriente del electrodo Ao de un laterolog.

Corrección por Pozo y Revoque La profundidad de investigación de estos sistemas enfocados está representada por la distancia medida a partir del eje del pozo hasta el punto donde la hoja de corriente comienza a desviarse apreciablemente. Para el LL3 y el LL7 la profundidad de investigación es aproximadamente 15’ y 10’ respectivamente. Si se comparan estas magnitudes de profundidad de investigación con los espesores del anillo de lodo en el pozo y del revoque, se considera que las contribuciones de estos a la lectura total, medida por el dispositivo, son prácticamente despreciables, especialmente si el lodo es salino. La ilustración 3-12 muestra las gráficas utilizadas para corregir por efectos de pozo a las dos curvas del Doble Laterolog (DDL), nótese que, para un pozo de diámetro comúnmente perforado, de 8 a 10 pulgadas, la corrección es mínima. En cuanto a la corrección por revoque, en la práctica no se realiza.

Corrección por el Espesor de la Capa El espesor de la hoja de corriente de los laterolog de alrededor de 32 pulgadas, con esta excelente resolución vertical las influencias de las capas vecinas serán insignificantes, por lo tanto, no requiere de corrección por ese motivo.

Corrección por invasión La corrección por el efecto de la invasión en los laterolog es muy importante y debe ser tomada muy en cuenta. Basado en la ilustración 3-11, si las contribuciones del lodo y del revoque son mínimas o pueden ser sustraídas en forma separadas, entonces quedarían solamente las resistividades de la zona invadida

y

de

la

zona

virgen.

Incorporando

el

concepto

del

factor

pseudogeométrico a esto, se puede decir que la lectura del laterolog es: RLL=J . Rxo+ ( 1−J ) Rt

Mediante esta ecuación y el factor pseudogeométrico de la ilustración 3-13 se puede efectuar entonces la corrección por invasión al laterolog para determinar Rt. El problema, sin embargo, es conocer Rxo y el diámetro de la invasión. Para el valor de Rxo se requiere adicionalmente un perfil de microresistividad como el Micro- laterolog (MLL), el proximity (PL) o el Micro–Esférico (MSFL) y para Di se puede utilizar la siguiente tabla empírica.

Condiciones Favorables para el Laterolog • Pozos perforados con lodos salinos. • Formaciones con altas resistividades Donde la inducción pierde su precisión (>200 Ω-m). • Formaciones de capas delgadas de 10 pies o menor.

Obtención de la porosidad con el registro sónico Con el uso de varios trasmisores y receptores, el registro sónico mide el tiempo mínimo que tarda un pulso acústico en viajar a través de la roca. La distancia que se recorre varia de herramienta a herramienta, la más común es de 2 pies entre el trasmisor y el receptor más alejado. El tiempo total que requiere un pulso para viajar a través de la roca es proporcional a la cantidad de fluido en el espacio poroso y a la cantidad de matriz. La ecuación que relaciona la medición del tiempo de transito del registro con la porosidad es:

ϕ=

∆ t−∆ tma ∆ tf −∆ tma

Donde:

Φ es la porosidad ∆t

es el tiempo de tránsito medido por el registro (µsec/pie)

∆ tma

∆ tf

es el tiempo de tránsito de la matriz (µsec/pie) es el tiempo de tránsito del fluido (µsec/pie)

Los dos últimos valores se obtienen de acuerdo al tipo de roca y al tipo de fluido, son valores conocidos. La herramienta es más efectiva en formaciones consolidadas y compactas. Donde la roca no está consolidada, el tiempo de transito está influenciado por los fluidos de la formación y por la arcillosidad. En esta situación hay que multiplicar el valor obtenido en la ecuación anterior por un factor de compactación. ∆ t−∆ tma ∗1 ∆ tf −∆ tma ϕ= Bcp