INTERPRETACIÓN INTEGRADA DE REGISTROS DE POZOS

1. INTERPRETACIÓN INTEGRADA DE REGISTROS DE POZOS

2. Interpretación de Registros Introducción Como se mostró en los módulos anteriores, determinar la porosidad y la resistividad verdadera de una zona es el primer paso en la conversión de la información de registros a cantidades estimadas de petróleo, gas y agua en una formación. Estas cantidades estimadas se utilizan para evaluar una zona y determinar si se garantiza la completación del pozo. Los métodos discutidos en este módulo son: Técnica de reconocimiento rápido, Saturaciones de Agua de Archie (Sw y Sxo) y Saturaciones de Agua de Simmandoux. También se discutirán las permeabilidades derivadas de registros y análisis de arenas arcillosas. Aún cuando la información derivada de registros es muy importante, ésta no se debe aplicar sin la inclusión de otros datos. Siempre se deben considerar cada detalle de datos relevantes tales como: Pruebas de presión, muestras de crudo, análisis de muestreo geológico de pozos, producción de pozos vecinos, etc., antes de tomar cualquier decisión y bajar el revestidor.

3. CONTENIDO Técnica de Reconocimiento Rápido Evaluación de Formaciones Limpias Saturaciones de agua de Archie Cálculo de Rw Método de Rwa Método de Rt/Rxo (relaciones de Resistividades) Evaluación de Formaciones Arcillosas Efecto de la arcillosidad sobre los diferentes registros de pozos Efecto del gas sobre la Porosidad del Densidad Neutrón Saturaciones de agua de Simandoux

4. TÉCNICA DE RECONOCIMIENTO RÁPIDO

5. Técnica de Reconocimiento Rápido Cuando no se tiene idea de las características de un área específica o cuando se quiere simplemente reconocer a grandes rasgos esa área, la Técnica de Reconocimiento Rápido puede ser muy útil para diferenciar a las rocas yacimiento, de las no-yacimiento, aún cuando se tenga acceso a procesos computarizados. Un reconocimiento rápido no sólo identifica a los yacimientos sino que también da una idea de zonas petrolíferas potenciales y zonas acuíferas. Recordemos que en el proceso interpretativo, la identificación de zonas acuíferas es tan importante como el descubrimiento de aquellas zonas contentivas de hidrocarburos, debido a que la comparación de estas dos ayuda a identificar claramente tanto la presencia como la cantidad de hidrocarburos. En el caso de yacimientos clásticos, el registro de resistividad es la principal medición de reconocimiento puesto que los clásticos tienden a consistir en yacimientos intercalados con lutitas de resistividad poco variable. Los cambios en la resistividad debido a cambios en el contenido de fluidos tienden a resaltar del nivel de referencia relativamente constante. En los carbonatos, por el contrario, las resistividades de la formación tienden a variar enormemente con los cambios en el tipo de roca, y comúnmente hay pocas lutitas con las cuales comparar las mediciones. En este caso, el registro de porosidad es la principal medición de reconocimiento, al encontrar primero las zonas porosas, es decir, aquellas con la capacidad de almacenar fluidos (de cualquier tipo).

6. Técnica de Reconocimiento Rápido Identificar Zonas Limpias (1) 1.- Zonas arcillosas pudieran producir petróleo o gas aún cuando ellas tengas baja resistividad. 2.- Zonas que parecieran ser lutitas pudieran ser zonas productivas radioactivas. Carbonatos Clásticos Identificar (2)Resistividades Identificar Porosidades Bajas Bajas Altas Altas Zonas de agua, usar como línea base, para comparar Tight- (Apretados) poco probable que sea yacimiento Revisar Porosidades Revisar Resistividades Bajas Bajas Altas Altas Zonas de agua, usar como línea base, para comparar Tight- (Apretados) poco probable que sea yacimiento Zona de Interés Zona de Interés Análisis detallado

7. USO BÁSICO DE LOS REGISTROS ARCILLOSIDAD ESPESORES LITOLOGÍAS SP RAYOS GAMMA DENSIDAD NEUTRÓN SÓNICO POROSIDAD LITOLOGÍAS SATURACIÓN (JUNTO CON POROSIDAD) RESISTIVIDADES

8. Reconocimiento Rápido en Clásticos

9. Reconocimiento Rápido en Carbonatos

10. Evaluación de Formaciones • La Evaluación de Formaciones consiste en el proceso mediante el cual se determinan cuantitativamente las propiedades físicas de las rocas, tales como: Volumen de Arcilla, Porosidad Total, Porosidad Efectiva, Permeabilidad y muy especialmente las Saturaciones de Fluidos. La determinación de todas estas propiedades se hace principalmente mediante el uso de Registros de Pozos, muchas veces integrando a esta determinación toda la información disponible en el área, a saber: información de análisis convencionales y especiales de núcleos, datos sísmicos, datos de presión, de perforación, de producción, etc. • La Evaluación de Formaciones se puede realizar bajo diferentes metodologías y siguiendo distintos modelos matemáticos dependiendo del tipo de litología del área y de la zona de interés. • Litologías simples • Arenas Limpias • Arenas Arcillosas • Litologías complejas • Carbonatos (Calizas, Dolomías) • Formaciones heterolíticas (mezclas de diferentes litologías)

11. Evaluación de Formaciones Limpias Las Formaciones Limpias (Arenas Limpias) son consideradas como aquellas formaciones cuyo volumen de arcilla no excede al 10%. La ecuación más comúnmente utilizada para la evaluación petrofísica de este tipo de formaciones fue formulada por Gus Archie en el año de 1942 y se expresa de la siguiente manera: • La saturación de agua de la zona virgen (Sw), determinada por la ecuación de Archie, no provee por sí sola suficiente información para evaluar completamente la productividad potencial de una zona; también se debe determinar si: • La saturación de agua es lo suficientemente baja como para una completación libre de agua • Los hidrocarburos son movibles • La zona es permeable • Hay un volumen comercial de reservas recuperables de hidrocarburos

12. Cálculo de Rw Unas de las formas más sencillas de estimar la Resistividad del Agua de Formación, entre las tantas existentes, son las basadas en la ecuación de Archie; para lo cual es indispensable contar con una arena limpia (<10% VSH), de espesor suficiente (> 10’) y acuífera (saturada 100% de agua). Esta última condición es conocida por zonas cañoneadas a producción, en pozos exploratorios generalmente, y que hayan resultado 100% agua, por análisis de DST (pruebas de presión) y por muestras de fluidos o por gradientes de presión tomados en el pozo a hoyo abierto. En los dos métodos abajo descritos se computan los valores de Rw dentro de un intervalo con las características arriba mencionadas y se toma el menor valor resultante. Método Rwa: Método Rxo/Rt: Rw = X Rmf Rt Rxo

13. Evaluación de Formaciones Limpias

14. Evaluación de Formaciones Arcillosas Poco después del trabajo de Archie, y otros, para generar un método que cuantifique la saturación de agua a partir de registros de pozos, se hizo claro que había limitaciones del método, especialmente en formaciones que contenían lutita y/o arcilla y que comúnmente se referían a ellas como arenas arcillosas. La primera literatura relacionada al tema ya tendía a referirse a las formaciones contentivas de arcillas, y un número de modificaciones fueron hechas a la ecuación de Archie utilizando el volumen de arcilla (entre otros parámetros) para tomar en cuenta estos efectos en los cálculos. Mientras incrementaba el conocimiento de los procesos geológicos, se entendió que la lutita (Shale) y la arcilla (Clay) son diferentes y que las arenas arcillosas usualmente no son arenas con lutitas mezcladas sino arenas que contienen arcillas. Estas arcillas pudieran ser muy diferentes de las arcillas presentes en las lutitas cercanas a estas arenas de interés. De nuevo, la literatura y las técnicas interpretativas comúnmente usaban los términos volumen de lutita (Shale Volume, VSH) y volumen de arcilla (Clay Volume, VCL) indiferentemente. La mayoría de las técnicas para arenas arcillosas desarrolladas con el pasar de los años se preocupan por el Vsh, pero algunos, notablemente los métodos de Waxman-Smits y Doble Agua, buscan usar las propiedades eléctricas de las arcillas en las formaciones para predecir una saturación de agua más acertada. A finales de los años ‘60’s, el trabajo de Waxman-Smits (1968) y Waxman-Thomas (1974) ayudaron a comprender mejor las causas físicas de las respuestas de las mediciones de registros en las arenas arcillosas y desarrollaron así modelos interpretativos que se aproximen mejor a la realidad física de las formaciones.

15. Evaluación de Formaciones Arcillosas (II) Clavier y otros (1977) mejoraron el trabajo de Waxman y sus colegas con la introducción del modelo de Doble Agua para la determinación de la saturación de agua. El modelo de Doble Agua postula dos tipos diferentes de agua en las formaciones arcillosas, una capa de agua inmovible próxima a las superficies de arcillas (agua ligada) y agua movible que puede ser desplazada por los hidrocarburos (agua libre). Esta técnica, aunque más compleja en su uso, continúa ganando popularidad debido a su aproximación más cercana a las respuestas de las arenas arcillosas en una gran variedad de condiciones. La presencia de lutita o minerales de arcilla en un yacimiento puede generar valores erróneos para la saturación de agua y la porosidad derivada de los registros. Estos valores erróneos no están limitados para las arenas sino que también ocurren en calizas y dolomías. Esencialmente todas las mediciones son afectadas de alguna manera por la presencia de arcillas y/o lutitas. Hilchie (1978) se dió cuenta que el efecto más significativo de las lutitas en una formación es reducir el contraste de resistividad entre el petróleo o el gas, y el agua. El resultado neto es que si hay suficiente arcilla presente en un yacimiento, puede ser muy difícil, o quizás imposible, determinar si una zona determinada es productiva. Hilchie (1978) sugirió que para que la arcilla afecte significativamente las saturaciones de agua derivadas de registros, el contenido de arcillas debe ser mayor que 10 o 15%. Recordemos que todas formulas de arenas arcillosas reducen el valor de la saturación de agua en comparación con el valor que resultaría del cálculo sin considerar el efecto de la arcilla. Sin embargo, esta disminución de la saturación de agua puede ser un problema en la evaluación de registros, porque, si un geólogo sobreestima el contenido de arcillas, una zona contentiva de agua pudiera parecer ser una zona contentiva de hidrocarburos.

16. Efectos de las Arcillas y Lutitas en las mediciones de Registros de Pozos

17. Distribución de las Arcillas

18. Tipos de Arcilla Dispersa Reducción significativa de Φ Reducción drástica de k Reducción menor de ΦReducción significativa de k Reducción menor de Φ y k

19. Determinación del Volumen de Arcilla El primer paso en la evaluación de formaciones arcillosas es determinar el volumen de arcilla. Hay muchas técnicas disponibles, pero las más comunes son aquellas a partir del SP, rayos gamma, y del Densidad-Neutrón. Quizás el registro más usado es el de rayos gamma, en parte porque hay diversas relaciones empíricas entre la respuesta de la medición y el volumen de arcilla. A partir del GR A partir del Densidad-Neutrón ΦN- ΦD ΦNSh - ΦDSh (Vsh)D/N =

20. Corrección de porosidad por efecto de VSH Una vez que se ha determinado el volumen de arcilla, los registros disponibles de porosidad se pueden corregir por los efectos de las arcillas, según las ecuaciones de Dewan de 1983: Corrección de porosidad por efecto de GAS Esta ecuación de corrección por efecto de gas, detectado por los registros Densidad-Neutrón, también se utiliza comúnmente como la porosidad efectiva de la combinación de estas porosidades ya corregidas por arcillosidad.

21. Modelos de Saturación de Agua Después que se ha determinado la porosidad corregida por arcilla, se puede calcular la saturación de agua para una arena arcillosa. Existe una gran variedad de técnicas para hacerlo, de las cuales sólo mencionaremos las más conocidas en la actualidad: Arcillas Laminadas: Arcillas Dispersas: (Simmandoux Modificada, 1963) Arcillas Dispersas: (Doble Agua, 1968)

22. Modelo de Doble Agua (II) El modelo de Doble Agua es quizás el más usado de todos en la actualidad. Éste enfrenta la realidad de que no hay manera de medir la Capacidad de Intercambio Catiónico(CIC) directamente de los registros y que las mediciones de CIC en núcleos son muy escasas, de tal manera que los métodos de VSH se usan para corregir la porosidad por el contenido de arcilla para calcular luego la saturación de agua ligada a las arcillas (Swb). Las resistividades del agua ligada a las arcillas (Rwb) y del agua libre (Rw) se determinan a partir de las lutitas cercanas y de las arenas limpias, respectivamente, y con ellas se calcula la resistividad del agua aparente (Rwa) de la arena de interés. Un mayor problema encontrado en la evaluación de formaciones arcillosas es determinar el valor de la resistividad para la arcilla en la formación. El porcentaje de arcilla no es el factor crítico, en vez de ello es la CIC (Hilchie, 1978) porque ésta afecta drásticamente la resistividad de las arcillas. La Caolinita y la Clorita tienen valores extremadamente bajos de CIC; la illita y la montmorillonita tienen valores altos de CIC. Por lo tanto, la montmorillonita y la illita disminuyen la resistividad mucho más drásticamente que la Caolinita y la Clorita. En la evaluación de formaciones arcillosas, el intérprete debe asumir que la resistividad de una lutita adyacente (Rsh) es la misma que la resistividad de la arcilla en la formación. Esta asunción no siempre es correcta. La mayoría de los problemas en la evaluación de formaciones arcillosas ocurre en formaciones con valores de Rw que no son muy salinos [NaCl<20.000 ppm ó Rw>0,3 Ohm.m @80°F(Hilchie, 1978)]. Donde el agua de formación es muy salina, la lutita tiene menos efecto sobre la resistividad de la formación. Por lo tanto, la saturación de agua calculada sin corrección por arcillosidad es muy cercana a la saturación de agua verdadera.

23. Estimación de Permeabilidad a partir de Registros de Pozos Las fórmulas de la permeabilidad derivada de registros sólo son válidas para estimar la permeabilidad en formaciones que están a saturación de agua irreducible. Cuando un intérprete evalúa una formación usando registros, los valores de permeabilidad deben compararse con los valores de pozos cercanos que produzcan de la misma formación. Los estimados de productividad pueden basarse en permeabilidades derivada de registros si la formación evaluada es comparada con historias de producción tanto buenas como malas en los pozos cercanos. Dos de las fórmulas más usadas para el cálculo de permeabilidad son las siguientes: Wyllie y Rose (1950) Timur (1968) Permeabilidad en mD Porosidad Efectiva en V/V Saturación de Agua Irreducible en V/V

24. Evaluación de Formaciones Arcillosas