RADIOMETRÍA DE POZOUniversidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco

Facultad de Ciencias Naturales

Cátedra de Geofísica AplicadaNéstor Acosta

Herramientas de pozo

De recepción:

Rayos Gamma naturales Total

indiscriminados Rayos Gamma naturales Espectral

en tres ventanas de energía

De emisión-recepción:

Densidad Neutrón Neutrón Pulsante

RAYOS GAMMA NATURAL TOTAL

Introducción Virtualmente toda la radiación gamma natural que

podemos medir proviene del Potasio, Torio y Uranio que se encuentra en las formaciones.

En la mayoría de los casos las formaciones arcillosas son las mas radioactivas.

Potasio y Torio están muy asociados con arcillas (illitas, kaolinita, montmorillonita) , mientras que el Uranio se puede encontrar en arenas, arcillas y en algunos carbonatos.

Adquisición

La herramienta contiene un cristal de yoduro de cesio acoplado a un tubo foto multiplicador.

Cuando un rayo gamma de cierto nivel de energía entra en el cristal se convierte en un pulso de luz, cuya intensidad es proporcional a la energía de rayo inicial. Este es convertido en un pulso eléctrico por el tubo foto multiplicador

El pulso eléctrico es proporcional a la energía del rayo gamma incidente.

La información es almacenada en diferentes direcciones de memoria, según su amplitud, los cuales son llamados canales (éstos representan niveles de energía específicos).

Unidades La información que las herramientas pueden

entregar es cuántos rayos gamma han contado en un segundo (cuentas por segundo).

En 1959 el Instituto Americano de Petróleo (API) estableció la unidad de medida para los rayos gamma como unidades API.

La unidad de rayos gamma API esta definida como la diferencia entre la zona de alta actividad con respecto a la zona de baja actividad dividido por 200, en el patrón de calibración establecido en la Universidad de Houston.

Aplicaciones de GR

Correlación con otros registros Calcular el contenido de arcilla en las formaciones de Calcular el contenido de arcilla en las formaciones de

interésinterés Delinear límites estratigráficos para varios registros de

producción Usualmente la curva de rayos gamma correlaciona con la

curva de SP La herramienta de rayos gamma se puede correr en

cualquier tipo de líquido o en pozos de aire, también a pozo abierto o entubado, por eso es muy importante para la correlación de servicios de pozo entubado.

Empirical Corrections to a Linear Shale Index

Registros de Rayos Gamma NaturalesRegistros de Rayos Gamma Naturales

Registros de Gamma Ray - VshRegistros de Gamma Ray - Vsh

La evaluación cuantitativa de Vsh asume que estan ausentes otros minerales radioactivos que no sean lutitas y arcillas !

IGR = (GRlog - Grclean) / (GRsh - Grclean)

donde Grlog = Valor del registro en la zona de interés

(unidades API) Grclean = Valor del registro en una zona considerada

libre de arcilla (unidades API) GRsh = Valor del registro en un zona de arcilla

(unidades API) IGR = Indice de Arcillosidad de Gamma Ray

Registros de Gamma Ray - VshRegistros de Gamma Ray - Vsh

Problema 1 - Una zona en un secuencia de arenas arcillosas terciarias tiene una respuesta de GR de ~40 API . Arenas limpias muestran respuesta de GR de ~15 API y las arcillas 90 API en intervalos con condiciones de pozo relativamente buenas. Calcular el volumen de arcilla (Vsh) a partir de la respuesta del gamma.

Sesión de Trabajo Sesión de Trabajo

Problema 1 - Solución

Grzone =40 API Grclean =15 API Grshale =90 API

IGR = (40 - 15)/(90 - 15) = 0.30

Vsh = ~11 %

Sesión de Trabajo - Capítulo 4 Pag. 146Sesión de Trabajo - Capítulo 4 Pag. 146

RAYOS GAMMA NATURAL ESPECTRAL

Introducción

La herramientas de rayos gamma espectral además del total de radiación por unidad de profundidad, miden el nivel discreto de energía de cada rayo gamma detectado.

Discriminando el total de los rayos gamma en niveles discretos de energía o ventanas, determinan los niveles individuales de Torio, Potasio y Uranio

Especificaciones Curvas

GR: Rayos Gamma THZ: Cuentas de Torio UZ: Cuentas de Uranio KZ: Cuentas de Potasio K: Potasio (%) U: Uranio (PPM) Th: Torio (PPM)

Descripción del servicio

El espectro es usado para:

Identificación de litología Determinación del tipo y contenido de las arcillas Medida del espesor de las capas Encontrar precipitados de Uranio en pozos

entubados Identificar zonas de fracturas potenciales

Los minerales de las arcillas mayormente son agrupados en cinco familias y cada familia causa diferentes problemas en el reservorio:

- Grupo de la Caolinita

- Grupo de la Esmectita

- Grupo de la Illita

- Grupo de la Clorita

- Interestratificados.

Rocas clásticas – phi & k

Porosidad 36%

Perm. Horiz. 1000 md

Perm. Vertical 600 md

Porosidad 20%

Perm. Horiz. 100 md

Perm. Vertical 25 md

Granos de arena con Lutita como material

de cementación

Granos de arena sin Lutita

Interpretación de los registros

- La caolinita es primariamente responsable de la migración de finos asociados con algunos reservorios.

- La esmectita puede hincharse en presencia de agua dulce

- La illita aumenta la tortuosidad de los poros.

- La clorita puede causar la precipitación de compuestos secundarios de hierro.

CARACTERÍSTICAS

El principal problema ingenieril que poseen las ILLITAS es que se desarrollan en las areniscas creando grandes volúmenes de microporosidad.

Esta microporosidad puede apretar el agua contra los granos huésped y resulta una elevada saturación de agua irreductible.

Las CLORITAS cuando son expuestas a tratamientos ácidos (ClH) tienden a disolverse y los Fe liberados reprecipitan como un gelatinoso Fe(OH)3 .

Estos hidróxidos de Fe tienen cristales de gran

tamaño que contribuyen aún más a la reducción de la permeabilidad en las areniscas.

Pueden tenerse diferentes variedades de minerales de arcilla en cada simple poro de arenisca y estos minerales

posiblemente recubriendo además a una cierta variedad predecesora. Estos fenómenos podrían causar problemas en el diseño de sistemas de lodos y trabajos de acidificación en

pozos individuales.

SOLUBILIDAD RELATIVA DE ARCILLAS

ARCILLAS ACIDO HCl HF

CAOLINITA DEBILMENTE DEBILMENTEILLITA DEBILMENTE MODERADOESMECTITA DEBILMENTE MODERADOCLORITA ALTAMENTE ALTAMENTEINTERESTRATIFICADO I/S VARIABLE VARIABLE

Según Pittman & Thomas, 1978

CARACTERÍSTICAS

DAÑO A LA FORMACIÓN

• Se produce cuando se inyecta un fluido que altera el equilibrio existente entre los minerales y aguas porales de una formación.

• Consecuencias:• a) Taponamiento de los espacios porales

• b) cambios en la capacidad de impregnación de las rocas

Formación permeable

Lutita Lutita

Formación permeable

Lodo Lodo

PozoPozo

Gargantas cerradas

PenetraciónProfunda de sólidos

Bloqueointerno delos poros

Superficiede partícula

Tamaño deApertura dePoro

SuperficieInmediata

Desarrollo dela retorta

Tipos de daño

Mecánicos:– migración de finos

– hinchamiento (swelling) arcillas

Químicos:- disolución minerales

- cristalización de minerales

- precipitación de geles

Hoyo Dirección de flujo de fluidos

Finos movibles

Los finos taponan las restriccionesentre poros

Factores que potencian la vulnerabilidad de la formación al daño

– gargantas porales estrechas.– presencia de arcillas autigénicas– presencia de cementos ceolíticos.

Predicción del daño:

- Reducir costos de desarrollo.- Mejorar la recuperación.

Predicción del Daño

– Integración de: • Petrografía

• Registros de pozo (Spectral Gamma Ray)

• Análisis de fluidos.

– Analizar:• ¿qué minerales potencialmente reactivos están presentes en la

formación?

• ¿cómo reaccionarán dichos minerales ante el fluido que se va utilizar?

– Elegir cuidadosamente la composición de los fluidos de perforación, terminación y estimulación.

• Si las estimulaciones del pozo son diseñadas sin el conocimiento del tipo de arcilla presente en el poro, ellas mayormente fallan y se daña el reservorio.

• Por lo tanto en el diseño de un “sistema de lodo”, al hacer una fractura (“frac job”) o en un barrido con agua “waterflood project”, es vital el conocimiento de la disposición espacial y tipo de arcilla y de algún otro mineral autigénico, como ceolitas en los poros de las rocas reservorios.

• Western Atlas, 1994. Introducción al Perfilaje de Pozos (varios Western Atlas, 1994. Introducción al Perfilaje de Pozos (varios capítulos). capítulos).

• Lithologic models integration in sandstone reservoir Lithologic models integration in sandstone reservoir characterization. Uses and Applications in Northen San Jorge characterization. Uses and Applications in Northen San Jorge Basin. XVI National Geology Congress. La Plata Argentina. 2005Basin. XVI National Geology Congress. La Plata Argentina. 2005

BibliografíaBibliografía