Interp Registros de Pozos Cap4

8/18/2019 Interp Registros de Pozos Cap4

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Capítulo 4

Introducción a la interpretación de perfiles en

formaciones arcillosas y de litologías complejas

Introducción

La presencia de arcillas en las rocas de yacimiento ejerce influencias muy importantes en

las lecturas de todos los dispositivos de perfilaje. Por lo tanto, para interpretar los perfilesen las arenas arcillosas, es necesario emplear métodos distintos a los usados paraarenas limpias.

Las formaciones de litología compleja son de rocas compuestas de la mezcla de distintosminerales como cuarzo, calcita, dolomita, anhidrita y algunas impurezas. !isten técnicasde interpretaci"n #ue com$inan las respuestas de los registros %"nico, &eutr"n,'ensidad y Litodensidad para determinar la porosidad y la composici"n mineral"gica deeste tipo de formaci"n. n este capítulo se tratar( de ilustrar $revemente las diferentestécnicas de interpretaci"n $asadas en las com$inaciones de los registros para evaluar

este tipo de formaci"n.

)ontenido

*ormaciones arcillosas................................................................................................ 4-+

*ormaciones de litología compleja..............................................................................4-


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Formaciones arcillosas(adrian)

La presencia de arcillas en las rocas de yacimiento ejerce influencias muy importantes enlas lecturas de todos los dispositivos de perfilaje. stas causan una reducci"n en lareisitividad de las arenas, por#ue son $uenos conductores eléctricos, y generalmente,causan un aumento en las lecturas de los perfiles de porosidad. stas influencias traencomo consecuencia, #ue empleando los métodos convencionales de interpretaci"n comola ecuaci"n de rchie, se so$restima la saturaci"n de agua. Por lo tanto, para interpretar los perfiles en las arenas arcillosas, es necesario emplear métodos especiales.

Limolita, arcilla y lutita

s comn encontrar en muchas discusiones so$re arenas arcillosas #ue usanindistintamente los términos limolita, arcilla y lutita. %in em$argo, es $ueno aclarar #ue lalimolita consiste en partículas muy finas principalmente de sílice, las arcillas son

miem$ros de la familia de minerales de silicato de aluminio tales como la montmorillonita,illita, clorita y caolinita. Por ltimo, la lutita es una mezcla de éstos, limolita y minerales dearcilla #ue ha sido depositado en un am$iente de muy $aja energía.

Arena limpia: %e considera #ue una arena es limpia, cuando est( compuesta solamentede granos de cuarzo y fluido #ue ocupa el espacio poroso. La figura 4-1 muestra eles#uema de una arena limpia sin contener arcillas, o$serve #ue la porosidad efectiva esigual a la porosidad total. /radicionalmente se le asigna como porosidad total a laporosidad determinada por uno de los registros de porosidad antes de la correcci"n.

*ig. 4-1 rena limpia, la porosidad efectiva es la porosidad total.


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odelos de distri!ución de arcillas

/radicionalmente se han usados tres modelos para descri$ir la distri$uci"n de las arcillasdentro de las rocas de yacimiento #ue son0

• odelo Laminar: )uando se presentan las capas de lutita delgadas dentro del cuerpo

de las arenas ocupando una parte del espacio poroso y una parte del volumen de lamatriz.

• odelo "structural: )uando las arcillas se forman como granos dentro de la matrizde roca, reduciendo el volumen de la matriz pero no altera la porosidad de la roca, suocurrencia no es muy comn.

• odelo #ispersar: cuando las arcillas, no lutita, se encuentran diseminadas dentrodel espacio poroso de la roca reduciendo dr(sticamente la porosidad.

La figura 4-+ muestra las tres formas de distri$uci"n de las arcillas dentro de la roca y la

alteraci"n de la porosidad segn el modelo de distri$uci"n.

*ig. 4-+ odelos de distri$uci"n de las arcillas y formas de alterar el volumen de lamatriz y la porosidad de la roca.


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$olumen de arcilla(%ut&)

Para evaluar apropiadamente las formaciones arcillosas es indispensa$le conocer el


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21 R sh 3 1 R t

21 R sh 1 Rsand

volumen de la arcilla 56sh7 #ue est( en el seno de las arenas. n la pr(ctica el valor de 6 shse determina a partir de las lecturas de los perfiles $ien sea individualmente, usando lacurva de 8ayos 9amma, la de %P y la de 8esistividad o com$inando dos curvas,'ensidad - &eutr"n, 'ensidad - %"nico y %"nico - &eutr"n, como se muestran acontinuaci"n0

(GR − GR min)8ayos 9amma0 Vsh

=

(GR max

− GRmin

)

(SSP − SP)

SP %P0 V = = 1 − = 1 − α

sh

SSP SSP

8esistividad0V

sh=

(φ N − φD )'ensidad - &eutr"n0

Vsh

= (φ Nsh

− φDsh

)

(φ s − φD )'ensidad - %"nico0

Vsh

= (φssh

− φDsh

)

(φ s − φ N )%"nico - &eutr"n0V

sh=

(φssh− φ

Nsh)

%e ha o$servado #ue 6sh calculado a partir de estas vías, generalmente resulta ser mayor #ue el volumen de arcilla real de la formaci"n, por eso, muchos petrofísicos los llamaníndice de arcillosidad, :sh y no volumen de arcilla. !iste la tendencia de calcular variosindicadores, segn la disponi$ilidad de los perfiles, y escoger el menor de ellos parausarlo como volumen de arcilla 6sh. /am$ién hay #uien opina #ue la relaci"n entre :sh y6sh, especialmente el determinado con el perfil de 8ayos 9amma, 56sh798 depende de larelaci"n entre ρ$ y ρsh, 5ρ$ ;ρsh7 y propone #ue el volumen de arcilla puede calcularse con<6sh=:sh5ρ$;ρsh7 donde ρ$ es la densidad promedia de la arena y ρsh es la densidad de la

lutita vecina y el e!ponente < es empírico.

'e todos los indicadores de arcillosidad anteriores, los considerados como los de mayor confia$ilidad es el de 8ayos 9amma y el de la com$inaci"n 'ensidad > &eutr"n./e"ricamente el de ' - & parece ser el mejor, siempre y cuando no e!ista ningunainfluencia de gas o de hidrocar$uros livianos en sus lecturas, ya #ue ésta 5la influencia delgas7 reduce el valor calculado de :sh, haciendo parecer una arena arcillosa como si fueralimpia, en algunos casos.


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/omando en cuenta #ue la densidad de las lutitas varía segn la edad de la roca, algunospetrofísicos, $asado en este concepto, han propuesto relaciones empíricas entre 6sh e :shen funci"n de la edad de la roca. La figura 4-< muestra algunas de las relaciones #ue seusan actualmente.


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*ig. 4-


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(φSφ Nsh

− φ N φssh

)%"nico - &eutr"n0 φ = (φ Nsh − φ ssh )

sta porosidad #ue resulta de la com$inaci"n de dos registros reci$e tam$ién el nom$rede porosidad de ?crossplot@ y es el resultado de la soluci"n del sistema de dos de las

ecuaciones de correcci"n por arcillosidad anteriores, eliminando la inc"gnita 6sh. sin lanecesidad de calcular 6sh a partir de una tercera curva o fuente. Ba #ue si se resuelve elsistema de dos de las tres ecuaciones para 6sh, eliminando la inc"gnita φ, se o$tiene elvalor de 6sh de la com$inaci"n de dos de los registros mostrados anteriormente.

"fectos del gas en los registros de porosidad

La presencia del gas en la formaci"n disminuye la densidad total de la formaci"n, por lotanto, aumenta la porosidad ?leída@ por el registro de 'ensidad. sta misma presenciadisminuye el tiempo de tr(nsito de la onda acstica, como consecuencia, aumenta laporosidad determinada por el registro %"nico.

n cam$io, la concentraci"n de hidr"geno del gas comparada con la del petr"leo lí#uidoes menor, por#ue contiene menor (tomo de ése en sus moléculas, por lo tanto, lapresencia del gas en la formaci"n causa una disminuci"n en las lecturas de la porosidaden el registro de &eutr"n.

n la pr(ctica, si se dispone s"lo de un registro de porosidad y se tiene la certeza de #uelas lecturas del registro est(n afectadas por gas, se estima la porosidad mediante lassiguientes apro!imaciones empíricas0

'ensidad Φ = C.D Φ'

%"nico Φ = C.ED Φs

&eutr"n Φ = 1.+D Φ&

)uando se disponen de dos registros de porosidad la porosidad se determina de lassiguientes formas0

Promedio simple Φ = 5Φ' F Φ&7 ; +

Promedio cuadr(tica Φ = G5Φ' F Φ& 7 ; +H

Promedio pesado Φ = 5 Φ' F I Φ&7 ; 5FI7

9eneralmente se usa la com$inaci"n 'ensidad - &eutr"n, por#ue es la mejor para ladetecci"n del gas, ya #ue éste afecta en sentidos opuestos a las lecturas de estos dosregistros. )uando las arenas son gasíferas y arcillosas, para estos promedios se usan los

valores de cada registro individual, corregido previamente por arcillas.

aturación de agua(andres)

)omo ya se sa$e, la presencia de las arcillas en la formaci"n altera tanto a la porosidadcomo a la resistividad de la formaci"n.

+ + 1;+


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La porosidad ?efectiva@ o porosidad e#uivalente a la de formaci"n limpia o la corregida por arcillas, se o$tiene corrigiendo las lecturas de los distintos dispositivos por arcillosidad,como se discuti" anteriormente. %iendo las arcillas $uenas conductoras eléctricas, supresencia causa un aumento en la conductividad de las formaciones arcillosas, o sea #uedisminuye 8t.


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sto se de$e a #ue la conductividad de una formaci"n arcillosa no es funci"n nica delagua de formaci"n contenida en el espacio poroso, sino tam$ién de la conductividad delas arcillas presentes. sto hace #ue todos los métodos de determinaci"n de saturaci"nde agua $asados en la ecuaci"n de rchie resulten con valores de % J mayores #ue losreales, por#ue esta ecuaci"n se $asa en #ue la conductividad de la formaci"n es funci"nsolamente del agua de formaci"n. través de los aKos, un gran nmero de modelos de

saturaci"n de agua para arenas arcillosas han sido propuestos, en este manual,solamente discutiremos algunos de ellos.

odelo de imandou

a sido usado ampliamente en todo el mundo y funciona $astante $ien en muchosyacimientos venezolanos. ste modelo se $asa en #ue la conductividad o 1;8t de unaarena arcillosas se puede e!presar de la siguiente manera0

1 φm V n sh= S

w+ S

w

R t aR w R sh

'onde 6sh y 8sh son el volumen y la resistividad de arcillas. Para m=n=+, ésta se convierteen una ecuaci"n de segundo grado de la forma a!

+F$!-c=C #ue permite una soluci"n

manual sin re#uerir la ayuda del computador. La siguiente e!presi"n es la ecuaci"n de%imandou! para calcular %J si m=n=+0

aR

1

(aR wVsh) (aR wVsh) w + −

Sw

= φ 2R

t

(2φ 2

R

)

(2φ 2

R

)

odelo ara!and

ste modelo, tam$ién lo llaman %imandou! odificado, es una modificaci"n de laecuaci"n de %imandou! agreg(ndole el término 51-6sh7 como se muestra a continuaci"n0

1 φm V n

sh

= R

t aR

w(1 − V

sh

) S

w+

R Sw

%i n=m=+ la saturaci"n de agua se calcula con la siguiente e!presi"n0

1

2 2 S = (aR )

(1 − V sh ) +

[aRw (1 − V sh )V sh ]

[aRw (1 − V

sh )V

sh ]−

2 2

sh

sh

sh

2


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w

w

(φ 2

Rt )

(2φ

R sh)

(2φ

R sh)

Comentarios so!re los modelos de saturación de agua

• !isten actualmente un gran nmero de modelos de saturaci"n de agua para arenasarcillosas, por ser este un curso $(sico, solamente se tratar(n los dos modelos

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anteriores.

• l modelo a usarse para cual#uier estudio petrofísico de$e ser escogido de acuerdocon las características de cada yacimiento y cali$rado con todas las informacionesdisponi$les tales como prue$as de producci"n, an(lisis de ncleos etc.

• l modelo de %imandou! da resultados $astante acepta$le en yacimientos deresistividad de agua relativamente $aja como muchos de los campos venezolanos y losvalores de saturaci"n de agua son ligeramente mayores #ue el modelo %ara$and.

• )uando se usan valores de m y n distintos de +, no se de$en usar las ecuacionesanteriores como aparecen e!presadas para %J, ya #ue éstas son el resultado de lasoluci"n de la ecuaci"n de segundo grado 5suponiendo #ue m=n=+7. Para estos casosse recomienda usar la ecuaci"n original e!presada en la conductividad verdadera de laformaci"n, 1;8t y usar métodos iterativos para solucionar la ecuaci"n no-cuadr(tica.

Formaciones de litología compleja(maria)

valuar formaciones de litología compleja depende altamente de la cantidad de perfilesdisponi$les, la precisi"n de los resultados es proporcional a la cantidad de perfiles. Losmétodos usados para evaluar las formaciones de litología compleja se $asanprincipalmente en la soluci"n un sistema de ecuaciones con un nmero de inc"gnitas.)ada registro disponi$le y utiliza$le constituye una ecuaci"n y el nmero de inc"gnitasdepende de la complejidad de la formaci"n. Por ejemplo, si la formaci"n est( compuestade cuarzo 5arenisca7, calcita 5caliza7 y dolomita, junto con la porosidad se tiene entoncescuatro inc"gnitas0 L 5M de caliza7, ' 5M de dolomita7 y % 5M de arenisca7 y N 5Porosidad7.

Para evaluar esta formaci"n se re#uieren de cuatro ecuaciones, éstas podrían ser lasproporcionadas por los registros 'ensidad, %"nico y &eutr"n como se muestran acontinuaci"n0

ρ$ = ρf φ F 51-φ7 G L 5ρma7L F ' 5ρma7' F % 5ρma7% H

∆t = ∆tf φ F 51-φ7 G L 5∆tma7L F' 5∆tma7' F % 5∆tma7% H

φ& = φ&f φ F 51-φ7 G L 5φ&ma7L F ' 5φ&ma7' F % 5φ&ma7% H

L F ' F % = 1

)uando la litología es simple, la cantidad de inc"gnitas ser( poca, por lo tanto, losprocedimientos ser(n tan simples #ue pueden ser hechos gr(ficamente, en formamanual, para o$tener unos resultados acepta$les. )uando la litología es compleja, por ejemplo, compuesta de m(s de tres minerales y a veces con muchas impurezasO lasinterpretaciones de$en ser efectuadas con programas computarizados, dondeintervienen un mayor nmero de ecuaciones, o sea, mayor nmeros de dispositivos demediciones tales como el 8ayos 9amma spectral etc. ctualmente est(n disponi$lesprogramas computarizados #ue pueden manejar situaciones de alta complejidad, los


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fundamentos de estos programas no ser(n discutidos en este manual ya #ue est(n fuerade los alcances de este curso.

*todo gr+fico5hon7


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La figura 4-4 muestra algunos gr(ficos preparados a partir de la com$inaci"n de dos delos tres registros de porosidad, los resultados de la evaluaci"n de una formaci"n en formamanual 5sin computador7 mediante el uso de estos gr(ficos dependen de la complejidadde la composici"n de la formaci"n. %i est( compuesta de dos minerales conocidas,entonces con la com$inaci"n de dos registros sería suficiente para determinar con

precisi"n la porosidad y estimar con relativa precisi"n las proporciones de los dosminerales, %i la litología est( compuesta de m(s de dos minerales, la com$inaci"n dedos registros puede, todavía, proporcionar el valor de la porosidad con relativa precisi"n,pero no ser( posi$le determinar las proporciones de los tres minerales, para eso, sere#uiere disponer de tres registros y utilizar técnicas o métodos de interpretaci"nespeciales #ue no ser(n analizados en este manual.

*ig. 4-4. 9r(ficos de las com$inaciones 'ensidad-&eutr"n, 'ensidad-%"nico y &eutr"n-%"nico respectivamente.

Para determinar la porosidad y las proporciones de los minerales gr(ficamente, se entra alos gr(ficos por los ejes con los valores o$tenidos de los registros, definiendo así un puntoen el corte. La porosidad se o$tiene trazando una recta #ue pasa por el punto de corte ala vez por los valores de porosidad iguales leídos en las dos curvas de mineralescorrespondientes a la composici"n. La proporci"n del mineral se determina con la relaci"nde dos mediciones, la distancia medida del punto de corte a la curva de uno de losminerales definido en el gr(fico, y la distancia entre las curvas de los dos minerales, comose muestra en el ejemplo de la figura 4-D. s importante seKalar #ue cada compaKía deperfilaje tiene sus propios gr(ficos adaptados a sus propias herramientas, por lo tanto, se

de$e usar los gr(ficos #ue corresponden a la compaKía #ue tom" los registros.

"jemplon un pozo se corrieron los registros 'ensidad - &eutr"n, frente a un intervalo de rocacar$on(tica se o$tuvieron las siguientes lecturas0

Q)&L = 1R.C M S$ = +.


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'rocedimiento y resultados

• )omo se o$serva en la figura 4-D, entrando con el valor de Q)&L = 1R.C M por el


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eje horizontal y el de S$ = +.


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*ig. 4-4. 'eterminaci"n de litología y porosidad, con la com$inaci"n 'ensidad - &eutr"n.

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