Universidad Nacional Autnoma de MxicoPor mi raza hablara el
espritu
Facultad de IngenieraIngeniera Petrolera
Caracterizacin Esttica de Yacimientos
Ing. Manuel Juan Villamar Vigueras
Caracterizacin Esttica de Yacimientos13 de mayo de
2015Integrantes:Avila Torres AbimaelAvila Torres EnriqueGarca
Resndiz Julio OmarHigareda Salazar ErickZamora Chaires Jorge
INDICE1.INTRODUCCION42.CARACTERIZACIN ESTTICA DE YACIMIENTOS CON
DATOS DE LABORATORIO62.1TCNICAS DE MUESTREO DE ROCA DE LOS
YACIMIENTOS62.2DETERMINACIN DE PROPIEDADES DE LA ROCA Y DE SISTEMA
ROCA-FLUIDOS A PARTIR DE ANLISIS DE MUESTRAS EN EL
LABORATORIO.252.3DETERMINACIN DE PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS A
PARTIR DE ANLISIS DE MUESTRAS EN LABORATORIO333.CARACTERIZACIN
GEOLGICA DE YACIMIENTOS373.13.1 ASPECTOS GEOLGICOS QUE CARACTERIZAN
UN YACIMIENTO.373.23.2 FUENTES DE INFORMACIN GEOLGICA Y
SSMICA.473.3DETERMINACIN DE ASPECTOS SEDIMENTOLGICOS,
ESTRATIGRFICOS Y ESTRUCTURALES CON TCNICAS GEOLGICAS Y SSMICAS PARA
YACIMIENTOS TERRGENOS Y CARBONATADOS.523.4PRESENTACIN Y ANLISIS DE
RESULTADOS DE UNA CARACTERIZACIN GEOLGICA.574.CARACTERIZACION
PETROFISICA DE UN YACIMIENTO634.1PROPIEDADES PETROFISICAS QUE
CARACTERIZAN UN YACIMIENTO634.2PROCEDIMIENTOS PARA MEDIR LA
POROSIDAD724.3MEDICIN EN EL LABORATORIO DE LA POROSIDAD EFECTIVA DE
UNA ROCA734.4Determinacin de la porosidad absoluta en un
laboratorio774.5CALIDAD DE LA ROCA EN FUNCIN DE LA
POROSIDAD784.6DETERMINACIN DE LOS FLUIDOS EN UN
YACIMIENTO844.7LEVANTAMIENTOS SISMICOS924.8REGISTROS GEOFSICOS Y
APARATOS USADOS EN LABORATORIO955.CARACTERIZACIN ESTTICA INTEGRADA
DE YACIMIENTOS1415.1DATOS GEOFSICOS1415.24.2 MODELACIN GEOLGICA -
PETROFSICA INTEGRAL DE YACIMIENTOS1425.3DATOS RELEVANTES PARA EL
MODELO1445.4MODELO GEOLGICO1495.5MODELO PETROFSICO
INTEGRADO1565.6PREPARACIN DE LOS DATOS DE CARACTERIZACIN ESTTICA
PARA SER UTILIZADOS EN UN MODELO DE SIMULACIN DE
YACIMIENTOS1595.7VINCULACIN DE LA CARACTERIZACIN ESTTICA CON LA
CARACTERIZACIN DINMICA DE YACIMIENTOS1626.BIBLIOGRAFA163
INTRODUCCIONLa caracterizacin de un yacimiento de hidrocarburos
consiste en generar un modelo geolgico del yacimiento (estructuras
y propiedades fsicas) basado en la integracin de la informacin
geofsica, petrofsica, geolgica y de Ingeniera con el fin de
calcular reservas y crear un plan de desarrollo ptimo del campo.
Por ello la caracterizacin es una etapa muy importante en el plan
de explotacin de un yacimiento de petrleo.La etapa inicial de un
proceso de caracterizacin de yacimiento consiste en la generacin de
un modelo esttico inicial basado en informacin previa (Esttica).
Esta informacin previa se consigue a partir de la interpretacin de
datos ssmicos 2D y 3D, registro de pozos, pruebas de laboratorios,
anlisis de ripios (muestras obtenidas durante la perforacin),
anlisis de ncleos (muestras compactas tomadas en el yacimiento),
entre otros.Dentro de la etapa inicial del proceso de
caracterizacin de yacimientos se siguen, en general, las etapas de
modelizacin geolgica, modelizacin de las propiedades fsicas de la
roca a partir de registros, inclusin del anlisis de produccin y por
supuesto integracin de la informacin disponible del campo. En la
modelizacin geolgica se desarrolla la modelizacin estructural, a
partir de la informacin ssmica y geolgica del rea, donde se dispone
de sistemas para interpretacin ssmica en 2D y 3D y modelizacin
Geolgica para la integracin de la informacin procesada.El anlisis
de los registros elctricos se basa en la aplicacin de algoritmos
para estimar las propiedades fsicas (permeabilidad y porosidad).
Luego se integran la modelizacin geolgica, el anlisis de registro y
la informacin de anlisis de laboratorio usando una metodologa de
evaluacin. Esta integra la informacin esttica disponible y utiliza
la determinacin cuantitativa de la litologa de la roca, textura,
composicin, sistema poral, arcillas y otros minerales sensibles.
Finalmente, una vez aplicada la metodologa de evaluacin se obtiene
un modelo que clasifica los tipos de roca y define los ambientes de
depositacin, generndose as un modelo esttico inicial que
caracteriza el yacimiento en estudio.Otra alternativa es la
aplicacin de los mtodos estadsticos para generar ms de un modelo
inicial del yacimiento basado en la informacin previa (Esttica).
Estos buscan estimar la distribucin de los parmetros a lo largo de
todo el yacimiento conocidos los valores en los pozos de forma que
se ajusten al resto de informacin que se tiene de la zona donde se
encuentra el yacimiento, como puede ser la obtenida por mtodos
ssmicos o por otro tipo de estudios geolgicos de la zona. Por otra
parte con los mtodos estocsticos (basados en informacin esttica) se
consigue una gran cantidad de realizaciones equiprobables (es
decir, posibles mapas de los parmetros en el rea del yacimiento que
tienen la misma probabilidad de ser correctos en funcin de
criterios basados en la informacin conocida). Por supuesto la gran
mayora de ellos no va a ajustar los datos de produccin en los pozos
ni siquiera aproximadamente. Debido a que es posible crear muchos
modelos geolgicos escalados equivalentes usando el modelado
estocstico, se evala la incertidumbre del modelo y se confirman los
hidrocarburos recuperables. De esta manera, la simulacin del flujo
de los modelos geolgicos escalados en los percentil es P10, P50 y
P90, resultan en unas curvas de produccin acumulada pesimista,
regular y optimista respectivamente. Entre estos mtodos estadsticos
se encuentran elkriging, elcokrigingy los modelos gaussianos.
Caracterizacin De Yacimientos Usando Informacin Dinmica
Para completar la caracterizacin tambin se usan medios dinmicos
que detectan y evalan los elementos que afectan el comportamiento
de un yacimiento. Las herramientas usadas son las pruebas de
presin, datos de produccin, registros de produccin y pruebas muy
especializadas, como son las pruebas de trazadores que sirven para
detectar lneas de preferenciales.
CARACTERIZACIN ESTTICA DE YACIMIENTOS CON DATOS DE
LABORATORIO
TCNICAS DE MUESTREO DE ROCA DE LOS YACIMIENTOS
NUCLEO CONVENCIONALPara que sea efectiva, la extraccin de ncleos
debe ser planeada teniendo en cuenta, principalmente, la evaluacin
de la formacin. El personal encargado de la extraccin o corte de
muestras puede seleccionar y emplear numerosas herramientas y
tcnicas para lograr los objetivos de muestreo de la formacin en el
pozo.
El equipo de muestreo convencional incluye una barrena
muestreadora, que se localiza en el extremo inferior de la tubera
de perforacin y se utiliza para cortar el ncleo, un atrapancleos
para retener el ncleo una vez cortado y que se coloca
inmediatamente arriba de la barrena sacancleos.
En la extraccin convencional, una barrena corta ncleos, un
barril nucleador interno y un barril nucleador externo son
colocados en el extremo inferior de la sarta de perforacin y viajan
frecuentemente dentro del agujero. El flujo del fluido de
perforacin a lo largo de la tubera de perforacin circula entre los
barriles exterior e interior pero no puede pasar por dentro del
barril interior, esto trae como resultado que haya mayor
recuperacin del ncleo y menos arrastre de los fluidos de la
formacin que lo saturan, por el lodo de perforacin. Despus, por
medio del recorrido del fluido por la barrena se remueven los
recortes que en ese momento genera la barrena. Cuando la cantidad
deseada del ncleo es cortado o cuando el barril est lleno, el
barril muestrero es alzado del fondo. El barril interno est
equipado con un atrapancleos que agarra el ncleo cortado en el
fondo del agujero y lo retiene mientras se lleva a la superficie.
El fluido de perforacin circula entre los barriles interior y
exterior.
Ventajas del muestreo convencional: Se obtiene un ncleo ms
grande, en una operacin de corte. Es til para tomar ncleos en
formaciones consolidadas de todos los tipos de litologa (areniscas,
calizas, dolomas, sales, rocas gneas y metamrficas, etc.) Es una
continuacin del desarrollo de los mtodos originales de la extraccin
de ncleos.
Desventajas del muestreo convencional: La tcnica requiere que se
saque toda la tubera de perforacin del agujero y se fije el equipo
especial de muestreo en ella, antes de empezar las operaciones de
muestreo. Para reanudar las operaciones de perforacin normales es
necesario sacar la tubera de perforacin del agujero y reponer el
equipo de perforacin quitando el equipo de muestreo especial. No se
puede recuperar la muestra sin sacar toda la tubera de perforacin
del agujero. El atascamiento del ncleo es uno de los motivos ms
comunes para la terminacin prematura del ncleo convencional.
EQUIPO CONVENCIONAL PARA LA EXTRACCIN DE NCLEOS
Barril Nucleador (Core barrel).
El barril nucleador o muestrero es probablemente la herramienta
ms importante en la extraccin de ncleos porque retiene el ncleo y
lo sostiene durante el corte y la recuperacin. Por lo tanto, el
diseo de tal barril debe proporcionar tanta proteccin como sea
posible contra daos por el fluido de perforacin.
La mayora de los barriles muestreros, Figura 4.1, estn diseados
con un barril Interior y un barril exterior. El barril exterior, el
cual usualmente es de tubera de acero, es similar al collar
(lastrabarrena de acero) de perforacin, rodea a otro barril (barril
interior) que permanece fijo mientras el barril exterior gira. El
ncleo est contenido en el barril interior. Para la construccin de
este barril se usa una tubera lisa con el fin de facilitar la
entrada del ncleo. El flujo del fluido de perforacin hacia abajo es
a travs del espacio anular entre los dos tubos.
Los barriles muestreros convencionales, Figura 4.1, usualmente
tienen 30 pies delargo (9 m). Los ncleos pueden ser de 30, 60 o 90
pies de largo o pueden ser mslargos.
Los barriles muestreros deben ser equipados con conexiones de
seguridad que permitan que el barril interior pueda ser quitado de
barril exterior en caso de que se llegaran a adherir. Los residuos
del ncleo intactos dentro del barril interno y el barril externo
son extrados despus.
Un barril muestrero convencional usualmente tiene las siguientes
partes: cabeza o unin giratoria, una zapata de la tubera interior
ensamblada con un atrapa ncleos, y una conexin de seguridad. A
continuacin, la Figura 4.2 ilustra a detalle, las partes que
constituyen un conjunto para muestreo convencional.
Barriles Muestreadores
El ensamblaje del fondo del pozo (BHA) consiste generalmente de
dos componentes: el barril interior y el barril exterior. El
material cortado es recuperado en el barril interior, el cual no
sufre rotaciones y sirve para contener al ncleo mientras es llevado
a la superficie. Para evitar que el ncleo salga del barril interior
durante el viaje a la superficie se utilizan mecanismos de
retencin. Los retenedores han sido exitosos en la recuperacin de
cualquier tipo de formaciones en la industria petrolera.
Retenedores de giro: una cua tipo retenedor adecuado para la mayora
de los tipos de ncleos. Retenedores deslizables: una pequea cua
deslizable que es utilizada para ncleos direccionales. Retenedor
hidrulico: un retenedor insertado en un tubo cerrado
hidrulicamente, recomendable para formaciones no consolidadas y
fracturadas.Barril exterior, Este dispositivo deber ser ms pequeo
en dimetro que el agujero que se est perforando, en l van acoplados
de dos a seis estabilizadores (dependiendo de la longitud del
ncleo) con el fin de mantenerlo estable. Los estabilizadores son
secciones roscadas removibles y puesto que estn sujetos a trabajos
abrasivos, debern ser remplazados frecuentemente. La barrena
nucleadora, que muchas veces es llamada cabeza de ncleo o corona,
es roscada y se une a la parte baja del barril exterior.
Barril interior
Este elemento va unido al barril exterior por medio de una junta
de seguridad. En la parte inferior del barril se encuentra un tazn
que sostiene al ncleo. Este ensamblaje ha sido desarrollado para
capturar y retener el ncleo liberndolo de la formacin al final de
la operacin de corte. En la parte superior, el barril interior
tiene una vlvula check de bola que est diseada para prevenir que el
lodo fluya hacia abajo alrededor del ncleo mientras se corta.
Barril interior con camisa de PVC
Las camisas de PVC (cloruro de Polivinilo) son utilizadas en el
barril interior por dos razones:1. Mejoran la recuperacin cuando se
nuclea en formaciones fracturadas o arenas no consolidadas, puesto
que tienen un deslizamiento que reduce el atascamiento.2. Una
camisa de PVC hace un tubo de manejo conveniente para ncleos que
estnfracturados o no consolidados. Estos tipos de formaciones caen
fuera cuando se usan barriles convencionales haciendo un manejo del
ncleo en la superficie difcil.
Sin embargo, el barril interior con camisa de PVC tiene
limitaciones de temperatura y esfuerzo, ya que el PVC convencional
se suaviza a 140 F (60 C) mientras que el PVC clorinatado (CPCB)
opera a temperaturas hasta de 180 F (82.2 C); ste, a su vez, es ms
costoso que el PVC y deber usarse cuando las temperaturas de fondo
lo requiera.
Barril interior con camisa de Fibra de Vidrio
La fibra de vidrio y compuestos de grafito tienen resistencias
parecidas a las del acero. La fibra de vidrio se est usando para
barriles interiores de ncleo convencional y sus resinas polister
resisten temperaturas hasta de 180 F (82.2 C). La fibra de vidrio
con resinas epxicas pueden usarse a temperaturas tan altas como de
350 F (176 C). La ventaja sobre el barril interior con camisa de
PVC es que son ms resistentes y toleran altas temperaturas de
operacin, tambin muchas veces una camisa de PVC es ms difcil de
remover del barril interior, cuando se usa una camisa interior de
fibra de vidrio puede ser removido ms fcilmente y enviarse despus
al laboratorio. Con el uso de las fundas de aluminio y fibra de
vidrio, se debe siempre bajar el ncleo del piso de perforacin
utilizando el Transportador del Ncleo para evitar dao al ncleo en
esta operacin, no importa si el ncleo fuera consolidado o no
consolidado.
Aunque los tubos o fundas que se utilizan como barril interno
son de aluminio, existen otros tipos de fundas que posiblemente
sern utilizadas en un futuro, ver Tabla 4.2.
El atrapa ncleos (core catcher)
Est diseado para no dejar caer al ncleo cuando se levanta la
sarta de tubera del fondo (Figura 4.3). Tiene una pieza principal
que permite al ncleo entrar al barril cuando se corta, pero al
levantar el ncleo del fondo, ste ejerce peso sobre el catcher,
apretando al ncleo para no permitir su cada.
Una vez que el ncleo est en la superficie, se puede recuperar el
fragmento en el ctcher ejerciendo presin hacia la cima del
ncleo.
Cuando los ncleos son recuperados sin funda, esta operacin se
hace con el barril suspendido sobre el piso de perforacin, dandose
frecuentemente la parte inferior del ncleo (tal vez los primeros 20
centmetros). Cuando el ncleo es obtenido con funda, se desenroscan
unas partes con frecuencia en el piso de perforacin; otras partes,
en el rea de trabajo designado para la preservacin del ncleo. Se
puede recuperar del atrapancleos el fragmento apretado con mnimo
dao, por lo que se puede analizar en el laboratorio.
Figura 4.3. Diseo de diversos atrapancleos convencionales.
Junta de seguridad.
Proporciona una conexin de enroscado durable que puede romperse
fcilmente en el piso de perforacin para facilitar el proceso de
recuperacin del ncleo. Si el barril nucleador se atasca en el fondo
del pozo la junta de seguridad permite dar marcha atrs al barril
muestreador, lo cual permite al tubo interno y al ncleo ser
removidos, eliminando el retraso en las operaciones del equipo de
perforacin, reduciendo gasto de mantenimiento y asegurando la
recuperacin del ncleo.
Top Sub
Parte superior del sistema de corte de ncleos que se conecta con
el aparejo de perforacin (Figura 4.1).
Unin giratoria
La unin giratoria permite al barril exterior rotar alrededor del
barril interior con una rotacin libre mxima para mantener el ritmo
de penetracin y solucionar los problemas que se presenten en la
recuperacin del ncleo. Esta unin permite optimizar el flujo del
fluido a travs del barril nucleador para mejorar el sistema
hidrulico de las barrenas y mantener la circulacin.
Canica de acero
La canica de acero es lanzada a travs del aparejo de perforacin
o aparejo de fondo para ser asentada en un tubo interior, empujando
e impidiendo el flujo del fluido de perforacin a travs del barril
nucleador interior. La canica es lanzada al inicio del corte del
ncleo, la cual es conducida hasta el barril interior. La accin de
la canica es forzar al fluido a pasar por el espacio anular
conformado entre el barril interior y el barril exterior.
Asiento de canica
Permite circular un volumen determinado de lodo de perforacin a
travs del barril muestreador, asegurando una limpieza en el barril
interior y en el pozo antes de empezar el ncleo. Cuando se asienta
la canica de acero se desva el flujo del fluido de perforacin a
travs de los orificios por encima del barril interno, causando que
el flujo del fluido pase entre los barriles interno y externo,
minimizando la contaminacin del ncleo y manteniendo la circulacin
en la barrena.
Ensamblaje de la zapata
Tiene como objetivos mantener el barril interno en su lugar y
fijo dentro del barril exterior, proteger el ncleo una vez que
entra, y sostener el atrapa ncleos. El atrapa ncleos retiene el
ncleo por acuamiento entre el ncleo y dentro de la zapata. Una
vlvula de presin de alivio es tambin una parte del ensamblaje del
barril.
Cojinetes de empuje.
Para aumentar la calidad del ncleo se utilizan sistemas que
ofrecen una combinacin de resistentes cojinetes radiales
localizados en la parte superior en el barril, esto proporciona
independencia entre la rotacin del barril interior y el barril
exterior.Estabilizadores.
Son importantes porque ayudan al contacto entre la barrena y la
formacin, lo cual hace que las barrenas se desgasten de modo
uniforme debido a la correcta posicin de la misma. Por este motivo
es que ofrecen varias ventajas. Los estabilizadores mejoran el
cortado del ncleo porque sujetan a la barrena por el lado plano
contra el fondo del pozo y se obtiene as una posicin ptima para el
nucleado.
El tambaleo de la tubera de perforacin que puede ocasionar
desgaste no uniforme de la barrena, fugas de fluido de perforacin,
velocidades de penetracin bajas y posible riesgo de rompimiento del
ncleo es minimizado cuando la barrena est en contacto perpendicular
al fondo del pozo. Adems, los estabilizadores mejoran la
recuperacin de los ncleos porque la sarta de perforacin disminuye
su tambaleo y el ncleo corre menos peligro de perderse, daarse o
romperse. Adems, los estabilizadores evitan que los ncleos sean
cortados en espiral, lo cual contribuye a evitar las prdidas de los
ncleos. Usualmente los estabilizadores tienen bordes en espiral,
rectos o de metal de alta dureza, ver Figura 4.4. El tipo de bordes
usados depende de las condiciones del pozo.
Figura 4.4. Estabilizadores: (A) bordes rectos, (B) bordes en
espiral y (C) bordes de metal de alta dureza.Por ejemplo, los
estabilizadores con bordes de metal de alta dureza pueden emplearse
para reforzar una formacin desquebrajada. Los estabilizadores
colocados por arriba de la barrena tienden a causar efecto de
pndulo. Esto es que los lastrabarrenas bajo el estabilizador
tienden a adoptar una postura vertical debido a la gravedad.
Los estabilizadores son colocados generalmente en barriles
estndar cerca de la barrena y cerca de extremo del barril. As un
barril de 30 pies tendr 2 estabilizadores, uno de 60 pies tendr 3 y
as sucesivamente. Se pueden requerir ms estabilizadores dependiendo
de las caractersticas del pozo. El dimetro exterior de los
estabilizadores debe ser igual al de la barrena nucleadora o en
sudefecto 1/32 de pulgada menor. Los estabilizadores, en las
secciones adicionales del barril nucleador, usualmente son entre
1/16 y 1/8 de pulgada ms pequeos que el dimetro de la barrena
nucleadora. Los estabilizadores deben reemplazarse cuando el
desgaste en el espesor es notable. Los estabilizadores no se usan
cuando las condiciones del pozo no son compatibles con ellos.
Operaciones de Nucleo
Antes de empezar la operacin de extraccin de muestras, el
personal responsable debe obtener informacin acerca de las
condiciones del pozo y poder determinar el mejor equipo para el
agujero y la formacin a nuclear y prepararse para algn posible
problema que se pueda presentar.
Lo anterior trae como resultado ahorro de tiempo y dinero, que
puedan perderse como resultado de las suposiciones y problemas
inesperados.
Despus de haber conocido las condiciones del pozo y de haber
obtenido el equipo apropiado, el personal encargado de la extraccin
de ncleos verifica la limpieza del agujero con el fin de no causar
problemas. Si el agujero no est limpio pueden daarse los diamantes
de la barrena y la barrena tendr que ser reemplazada. El agujero es
limpiado de desechos metlicos con herramienta magntica, usando un
extractor de piezas rotas durante la perforacin o por el bombeado
del fluido de perforacin dentro del agujero permitiendo que la
corriente del fluido saque lo desechos o herramientas rotas o por
la combinacin de ambos mtodos.
NUCLEO A PRESIN
Las tcnicas de extraccin de ncleos convencionales, no a presin,
son incapaces de recuperar significativamente los fluidos con sus
saturaciones in-situ, con presencia de gas (en solucin o libre) ya
que el gas expulsa a los fluidos del ncleo al llevarlo a la
superficie.
La extraccin de ncleos a presin resuelve este problema al
mantener la muestra de roca a la presin de fondo del pozo, hasta
que los fluidos del ncleo puedan ser inmovilizados por congelacin.
Este concepto, fue propuesto por primera vez por Sewell en los aos
30s, y ha sido utilizado muy poco hasta aos recientes.Siguiendo una
filosofa de simplificacin y abatir costos, este sistema ha
desarrollado un servicio ligeramente rutinario. Ms all del
desarrollo de esta tecnologa se contina asegurando que se
satisfagan las necesidades de la industria petrolera. Aunque la
toma de ncleos a presin ha sido una opcin, de algn modo, desde el
ao 1930, ha adquirido avances notables en los aos recientes,
hacindolo ms confiable.
La extraccin de muestras a presin ha experimentado una rpida
evolucin operacional y tecnolgica en aos recientes. Se ha usado
frecuentemente y ha demostrado ser una herramienta de evaluacin muy
poderosa, sobre todo cuando se usa adecuadamente junto con otros
mtodos de evaluacin. Como ha habido aumento en la demanda de datos
ms detallados del yacimiento, la tecnologa del ncleo a presin y el
conocimiento de la ciencia deben seguir creciendo parasatisfacer la
exigencia.
Ventajas: Evita la expansin de gas que ocurre cuando el ncleo
est dentro del pozo y se lleva hasta la superficie. La expansin del
gas expulsa los fluidos del yacimiento del ncleo, siendo
reemplazados, por lo general, por el lodo o su filtrado. Se
obtienen ncleos a presin exitosamente en arenas muy suaves, en
secuencias de arena/lutitas, en carbonatos consolidados y en
carbonatos sumamente fracturados. Se recuperan ncleos a presin con
el mnimo de invasin de lodo o su filtrado y de efecto de lavado
para evitar la perdida de fluidos del ncleo durante el proceso. Se
capturan todos los fluidos de la muestra para determinar sus
saturaciones. Se pueden establecer correlaciones entre las
condiciones reales de saturacin de fluidos y los registros de pozo
para fundamentar el desarrollo de campos nuevos. Se usa con fluidos
de perforacin de base agua y aceite, as como en sistemas de
aireespuma. Se conserva la presin del fondo del pozo en el ncleo
cuando el barril se lleva a la superficie. La confiabilidad para la
obtencin de la informacin del yacimiento es muy alta. Puede
recuperar ncleos a presin de longitud grande, donde la integridad
de la formacin permita el uso de este tipo de barriles. Los ahorros
de costos sustanciales son el resultado de menos viajes y de
trabajos ms cortos. Cuando la invasin de filtrado es mnima los
ncleos a presin pueden proporcionar informacin til y confiable en
lo que se refiere a la magnitud y distribucin de la saturacin de
hidrocarburos en el yacimiento. Puede proporcionar datos tiles para
la evaluacin pre y post desplazamiento en nuevos proyectos de
recuperacin secundaria.
Desventajas: Tradicionalmente es una operacin de alto costo. Las
operaciones y el manejo para obtener el nucleo a presin deben
realizarse con mucho cuidado para enviarse al laboratorio muestras
con condiciones de yacimiento.
Esta tcnica, en ocasiones se aplica en yacimientos viejos con
incertidumbres en su historia de produccin, que han sido
seleccionados para algn tipo de proceso con el fin de mejorar la
recuperacin de aceite. Esta tcnica se aplica para determinar la
cantidad de aceite remanente del yacimiento.
NUCLEO CON ESPONJA
El barril nucleador con esponja resulta ser un mtodo aceptable,
econmico y conveniente para obtener mejores datos de saturacin de
aceite. El desarrollo de esta herramienta se ha dirigido a
operaciones de corte de ncleos para recuperacin mejorada. La
rentabilidad de este tipo de recuperacin depende de la cantidad
disponible de aceite en la formacin. Muchos de los campos
candidatos a someter a recuperacin mejorada no tienen informacin
confiable concerniente a la saturacin de aceite. Con el nucleador
con esponja no solo se obtiene la saturacin de aceite, ya que
tambin permite conocer la saturacin de agua y, bajo condiciones
controladas, la saturacin de CO2.
La tcnica de extraccin de ncleos con esponja puede ser valiosa
en los siguientes problemas de produccin en el fondo del pozo:
Determinacin de datos ms exactos de la saturacin de aceite o de
agua. Identificacin de la interfase aceite-agua. Localizacin de
zonas donde la perforacin o fracturamiento podran ser ms
productivas.
El nucleo utilizado con barril con esponja proporciona datos ms
precisos de la saturacin de fluidos en el yacimiento que el nucleo
convencional. Por otro lado, aunque el nucleo con esponja provee
menos informacin que el nucleo a presin, es significativamente ms
barato.
El barril nucleador con esponja es una modificacin de un barril
nucleador convencional. Tal sistema, que consiste de un tubo de
aluminio forrado interiormente de esponja de poliuretano poroso,
que es preferentemente mojado poraceite, se encuentra colocado
dentro del barril interior para absorber el aceite que expulsa el
ncleo desde el momento que es retirado del pozo y durante su
transporte al laboratorio para su estudio. Este barril forrado de
esponja, Figura 4.12, atrapa aceite o en algunos casos, agua o
gases como CO2 y H2S.
NUCLEO CON GEL
Un problema que confronta la extraccin de ncleos y el anlisis de
muestras ha sido el dao al ncleo durante la adquisicin y manejo. El
sistema de nucleo de baja invasin ayuda a reducir al mximo la
invasin del fluido de perforacin, pero la mojabilidad y la
saturacin de la roca todava pueden ser alteradas por la invasin del
fluido de perforacin esttico en el barril interior y durante el
almacenamiento antes de empezar los anlisis. La invasin del
filtrado del fluido de perforacin en elncleo puede hacer que los
datos obtenidos de los anlisis de laboratorio aplicados a los
ncleos sean poco confiables.
El sistema de muestreo con gel ofrece dos nicos elementos: Un
barril interno pre-cargado que contiene un gel que encapsula al
ncleo de baja invasin. La encapsulacin en el fondo del pozo de la
muestra de roca hace que quede aislada de la invasin del fluido de
perforacin.
El uso del gel ha dejado ver que protege al ncleo minimizando su
alteracin fsica y qumica durante todo el proceso de nucleado:
corte, recuperacin, manejo en la superficie, transporte hacia el
laboratorio y el almacenaje a corto tiempo, ver tabla 4.4. Las
propiedades del gel para encapsulacin en el fondo del pozo sirven
para proteger al ncleo no solo del filtrado del lodo sino tambin de
la prdida de fluidos. El nucleado con gel puede ser usado como un
substituto tanto del nucleo a presin como con esponja.
El uso del gel ha sido particularmente efectivo en el
mejoramiento de la recuperacin del material, preservando al ncleo
con una alta calidad, para anlisis especiales y de saturacin.
Adems, la aplicacin del gel ha conducido a recuperaciones altas de
ncleos y corridas largas de ncleos. Al momento de llegar a la
superficie se reduce significativamente la exposicin del ncleo al
aire. Un beneficio adicional de la encapsulacin del ncleo con gel
en el fondo del pozo es obvio cuando se manejan rocas pobremente
consolidadas con fuerza de compresin moderada. El gel de alta
viscosidad estabiliza el ncleo y mejora la integridad mecnica de
roca. El manejo en la superficie es mejorado y se reduce el dao al
ncleo durante el transporte al laboratorio.
NUCLEO CON MANGA ELASTICA
El barril nucleador con manga elstica fue especialmente diseado
para eliminar este problema en formaciones suaves y deleznables.
Con este barril el ncleo es encerrado por una manga de hule,
evitando la desintegracin y el atascamiento. La manga de hule y el
ncleo son levantados por medio de un tubo de desmantelamiento
(stripper tuve) para prevenir el bloqueo en el interior de la
tubera.Desafortunadamente, el barril muestrero con manga de hule no
es prctico para formaciones duras fracturadas por sus filosas
puntas, ya que fcilmente cortan la manga de hule. Adems, no puede
ser usado a altas temperaturas, tal como, en pozos profundos o
geotermales, donde con frecuencia se encuentran rocas duras
fracturadas.
La toma de ncleos con manga elstica se utiliza para maximizar la
recuperacin de ncleos en formaciones blandas poco consolidadas o en
conglomerados pobremente cementados; tambin protege al ncleo del
lavado de los fluidos de perforacin y de la contaminacin,
reduciendo el atascamiento del ncleo en el barril interior.
Un barril nucleador diseado para cortar en un pozo un ncleo
continuo del material no consolidado conservando las condiciones
tal como estn presentes en la formacin tiene que cumplir con los
siguientes aspectos:
El ncleo debe mantenerse unido y apoyado tal y como es cortado.
El desmoronamiento y acomodamiento del material contra las paredes
del barril interior deben ser eliminados. La contaminacin del
ncleo, debido a los fluidos de circulacin, debe ser minimizado. El
ncleo deber conservar una condicin sin mucho movimiento durante el
viaje fuera del pozo, conservando sus propiedades, permitiendo su
desmontaje y embarque al laboratorio para el anlisis de ncleos sin
alteracin por la exposicin a la atmsfera. El ncleo debe mantenerse
unido para evitar resbalamientos e impedir que se rompa o fracture.
El ncleo debe protegerse en el barril y permanecer intacto mientras
se termina de cortar y durante el viaje fuera del agujero. Todos
los componentes del barril deben resistir altas temperaturas. Todo
material en contacto con el ncleo debe resistir cuando se realiza
el corte en rocas duras fracturadas. La friccin entre la manga
elstica y la superficie interior de la tubera deber ser eliminada o
reducida al mximo. El ncleo debe fcilmente ser removido del barril
sin perjudicarlo y poderlo cortar en las secciones de longitudes
convenientes para ser conservado durante el transporte y
almacenamiento.
DETERMINACIN DE PROPIEDADES DE LA ROCA Y DE SISTEMA ROCA-FLUIDOS
A PARTIR DE ANLISIS DE MUESTRAS EN EL LABORATORIO.
El anlisis del yacimiento depende de las mediciones de
temperatura y presin y en muchas de las propiedades de las rocas y
sus fluidos que se ven afectadas por estas cantidades.
Propiedades de la roca
Porosidad,
Es la relacin entre el volumen de huecos, o poros, y el volumen
total de la roca.
La porosidad puede expresarse en fraccin o en por ciento,
regularmente cuando se usa en una ecuacin se expresa como fraccin.
La porosidad total representa el total de huecos en la roca.
La porosidad efectiva es la cantidad de espacios vacos que estn
conectados entre s y contribuyen al flujo del fluido. Usualmente la
porosidad efectiva es la que se mide en el laboratorio y se usa en
los clculos del flujo de fluidos. Sin embargo, las herramientas de
registros geofsicos miden la porosidad total.
ECUACIN GENERAL DE BALANCE DE MATERIA Y UNA HERRAMIENTA
COMPUTACIONAL PARA SUS CLCULOS
Para examinar la porosidad en las areniscas en una base terica,
se considera una formacin ideal que consiste en granos
perfectamente esfricos y todos del mismo tamao, arreglados de tal
forma que cada grano est colocado exactamente arriba de otro grano
en un empacamiento cbico o encajando entre otros cuatro granos en
otro tipo de empacamiento. Existen principalmente tres tipos de
empacamiento: cbico, ortogonal y rmbico.
Para el patrn cbico, la porosidad se puede calcular como un
volumen total = 8r3 , el volumen de la partcula esfrica = (4/3) r 3
y el volumen del espacio poroso = 8r-(4/3) r 3 . As:
Esto quiere decir que el resultado de la porosidad no depende
del tamao de la partcula bajo estas circunstancias. Con clculos
similares se obtiene una porosidad de 0.3954 para el empacamiento
ortorrmbico y una porosidad de 0.2595 para el empacamiento rmbico,
y tambin son independientes del tamao del grano. Si estas
porosidades son independientes del tamao del grano, es importante
entender los factores que reducen la porosidad porque muy pocos
yacimientos tienen porosidades del orden del 25 al 47%. Los
siguientes factores tienden a reducir la porosidad:
1. Mala distribucin: Si se mezclan las partculas grandes con las
pequeas, las ms pequeas tienden a colocarse en los espacios vacos
entre las partculas grandes, por lo tanto se reduce la
porosidad.
2. Cementacin. Los cementantes, como muchas sales clcicas,
precipitan el agua de formacin y ayudan a que los granos se junten.
Esto ocupa el espacio poroso y reduce la porosidad. Entre ms
cemento es usado ms baja es la porosidad.
3. Angulosidad. Las partculas angulares tienden a colocarse
juntas si son depositadas en un ambiente de gran energa, de esta
tendencia resulta una menor porosidad. Algunas veces, sin embargo,
las partculas angulares tienen mayor porosidad si se arreglan con
desproporcin, lo cual permite ms espacios vacos. Esto puede suceder
si el ambiente de depsito es de baja energa.
4. Esfuerzo compresivo. Si hay gran presin de sobrecarga, esto
puede afectar la porosidad reduciendo los empacamientos rmbicos o
cbicos, haciendo empaques con las partculas angulares ms cerca
entre ellas, o por la precipitacin de ms cementos.
En el laboratorio de ncleos, se puede medir la porosidad a travs
de varias tcnicas, sin embargo, es ms comn que se determine a
partir de registros geofsicos como el de litodensidad, el snico y
el neutrn. Otro registro ms nuevo que se usa para este fin, es el
de propagacin electromagntica que se usa en circunstancias
especiales. Una ventaja de los registros geofsicos es que
determinan la porosidad en grandes volmenes de roca y los anlisis
de ncleos no lo hacen, aunque los valores que arrojan los registros
son calibrados con los datos de los ncleos para asegurar su
precisin. Paradjicamente, los datos de los ncleos tienden a
sobreestimar el valor real de la porosidad debido a que puede
incrementar ligeramente con los esfuerzos de la formacin, como la
presin de sobrecarga y la presin de poro, que estn relacionadas con
las condiciones atmosfricas.
TCNICAS DE MUESTREO DE FLUIDOS DEL YACIMIENTO.
MUESTREO A POZOS DE GAS Y CONDENSADO
El muestreo a pozos de gas y condensado no se efecta con los
mtodos mencionados anteriormente, debido a las condiciones
existentes tales como: Alta relacin Gas-Lquido, alta presin de
flujo, volatilidad de los APUNTES DE MANEJO DE LA PRODUCCIN EN
SUPERFICIE 9 componentes lquidos, etc. Por lo que una manera de
recolectar muestras, es colocando un tubo muestreador en el rbol de
vlvulas que desva parte del fluido del yacimiento hacia una unidad
especial donde se hacen los anlisis. Otra manera prctica pero no
muy recomendable es por medio de una bala metlica porttil con
mangueras de alta presin, la cual se conecta directamente al
cabezal del pozo y se ma la muestra a la presin que se
requiera.
Anlisis PVT
La produccin de petrleo y gas natural constituye sin duda el
motor de la economa mundial. La creciente actividad de la industria
petrolera nos obliga a contar con datos de fluidos representativos
para evitar criterios errneos en la caracterizacin de los fluidos
que pudieran afectar el desarrollo de los campos e incluso la
creacin de plantas.
Los estudios PVT se llevan a cabo con el propsito de analizar
los yacimientos, y partiendo de los resultados de estos estudios,
determinar los diversos parmetros y metodologas que se desarrollarn
para poner a producir el yacimiento. El muestreo de fluidos se
realiza al principio de la vida productiva del yacimiento. Existen
dos formas de recolectar las muestras de fluidos:
-Muestreo de fondo.
- Muestreo por recombinacin superficial.
Los anlisis PVT son absolutamente necesarios para llevar a cabo
el diseo de instalaciones de produccin, anlisis nodales, diversas
actividades de la ingeniera de yacimientos; permiten obtener
clculos como el POES del yacimiento, predecir su vida productiva;
definir los esquemas ptimos de produccin, evaluar mtodos de
recuperacin mejorada y dems propiedades que predicen el
comportamiento de los pozos a medida que son explotados. La nuevas
herramientas y equipos disponibles de manejo automatizado y
computarizado, hacen ms factibles la realizacin de los
estudios.
Una vez que se determina el estado del fluido presente en el
yacimiento a travs de los estudios experimentales para fluidos de
yacimiento(PVT), se procede a recopilar y estudiar toda la
informacin acerca del comportamiento de los mismos en funcin de las
variaciones de la presin, temperatura y volumen. Esto pasa a ser de
vital importancia para la vida productiva del yacimiento ya que si
podemos predecir cmo ser el comportamiento del fluido se busca la
manera de mantener la energa del pozo obteniendo as una mayor
produccin. Se puede evitar producir de una manera ineficiente,
alargando la vida del yacimiento manteniendo las presiones.
Cuando se analizan pruebas PVT existe un porcentaje de esas
pruebas que resultan no ser tiles debido a que pudiera haber
contaminacin de los recipientes donde se toman las muestras, mala
toma de la muestra o inestabilidad de la produccin a nivel de toma
de muestreo, entre otros problemas. Es por ello que en el anlisis
PVT debemos considerar sumamente importante los datos que se estn
registrando de modo que stos sean bastante representativos y de
esta manera nos den la seguridad de un desarrollo ptimo del campo
petrolfero o gasfero. Para tener la certeza de que el muestreo es
representativo, se hace una validacin exhaustiva tomando en cuenta
todos los parmetros del yacimiento medidos durante la toma de
muestras como son:
- Presin esttica del yacimiento
- Presin fluyendo
- Presin y temperatura a la cabeza del pozo
- Presin y temperatura del separador
- Gastos de lquido y gas en el separador , as como el lquido en
el tanque
- Factor de encogimiento del aceite
DETERMINACIN DE PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS A PARTIR DE ANLISIS
DE MUESTRAS EN LABORATORIO
La determinacin de los parmetros de clasificacin, se obtiene en
el laboratorio a partir de anlisis Presin-Volumen-Temperatura (pVT)
efectuados sobre muestras representativas de los fluidos que
contiene el yacimiento. Dichos anlisis tratan de simular el
comportamiento termodinmico de los hidrocarburos, tanto a las
condiciones del yacimiento, como a las de la superficie, sin
embargo, su comportamiento en el yacimiento puede ser bastante
diferente al simulado en el laboratorio. Fundamentalmente, existen
procedimientos de laboratorio para anlisis pVT: Separacin de
Expansin a Composicin Constante, Separacin Diferencial Mtodo
Convencional, Separacin Diferencial Mtodo a Volumen Constante y de
Simulacin de Condiciones de Separacin en el Campo. Los tres
primeros tratan de simular el comportamiento de los fluidos en el
yacimiento y el ltimo en la superficie. Con el avance de nuevas
tecnologas y la necesidad de tener bien clasificado al fluido del
yacimiento se han creado el Anlisis Composicional.
DENSIDAD RELATIVA DEL GAS
En los clculos de las propiedades de los fluidos se utilizan
tres tipos de densidades relativas del gas, por lo que es
conveniente distinguirlas. La densidad relativa que generalmente se
tiene como dato es la del gas producido (g). Cuando no se tiene
como dato se puede calcular de la siguiente manera:
donde: n = es el nmero de etapas de separacin. gi = es la
densidad relativa del gas en la salida del separador i. qgi = es el
gasto de gas a la salida del separador i ( 3 g pie @ c.s./da).
La densidad relativa del gas disuelto puede obtenerse con la
correlacin de Katz:
gd=0.25 + 0.02API + R x10 (0.6874-3.5864API)
El gas que primero se libera es principalmente el metano (g =
0.55). Al declinar la presin se vaporizan hidrocarburos con mayor
peso molecular, aumentando tanto gf como gd. Por tanto: gd gf 0.55
.
El valor de la densidad relativa del gas libre puede obtenerse
de un balance msico:W =W +W g gd gf
donde: Wg = es el gasto msico total de gas producido en lbm/da.
Wgd= gasto msico del gas disuelto en lbm/da Wgf = gasto msico del
gas libre en lbm/da
sustituyendo las ecuaciones se tiene:
El numerador de esta ecuacin debe ser positivo, dado que
R>Rs. Por lo tanto el valor de g que se use como dato, debe ser
mayor o igual que el de gd obtenido con la ec. 3.2, usando R en vez
de Rs. Al elaborar el diagrama de flujo es necesario considerar
esta situacin, o sea, calcular primero gd como se indic, comparar
su valor con el de g y sustituir gd por g si g< gd.
CARACTERIZACIN GEOLGICA DE YACIMIENTOS
ASPECTOS GEOLGICOS QUE CARACTERIZAN UN YACIMIENTO
Basado en la integracin de datos, el modelo geolgico, es un
compendio de las caractersticas y propiedades estticas de un
yacimiento. El modelo geolgico en general, consta de modelos ms
detallados de acuerdo con las diversas disciplinas de la geologa,
es decir un modelo geolgico consta de un modelo estructural, un
modelo sedimentario-estratigrfico y un modelo litolgico. Uno de los
objetivos del modelo geolgico es determinar la heterogeneidad del
yacimiento e identificar su influencia en las propiedades
petrofsicas de las rocas y en las caractersticas que tendr el flujo
de fluidos al momento de la produccin de hidrocarburos.Los
yacimientos son sistemas complejos y heterogneos compuestos por
diversos tipos de rocas depositadas en diferentes ambientes
sedimentarios y afectados por una infinidad de procesos geolgicos a
lo largo de su historia. En una primera etapa en la conformacin de
un modelo geolgico de un yacimientos, es importante tener claro un
modelo conceptual de los procesos que dieron origen al yacimiento
en estudio, as el modelo conceptual condensa la evolucin geolgica
que culmina con el tipo roca que forma el yacimiento, la trampa en
que se acumul el petrleo y las propiedades petrofsicas asociadas,
adems el modelo conceptual sirve como indicativo para definir los
posibles lmites del yacimiento y las reas en donde puedan
encontrarse caractersticas similares, es decir, las reas con
posibilidades de continuar la exploracin.
-ESTRUCTURALEl modelo estructural est relacionado con los
esfuerzos y deformacin que determinan el tipo y orientaciones de la
estructura que forma el yacimiento, se refiere en concreto a la
definicin de la estructura geolgica (trampa), fallas, y lmites que
presenta el yacimiento, en decir un modelo estructural es la
arquitectura o esqueleto que conforma un yacimiento. En ciertos
lugares, los esfuerzos que actan sobre la estructura rompen la
roca, formando bloques que se desplazan, ya sea por encima o por
abajo y en forma horizontal algunos metros o kilmetros de
distancia. Estas fracturas con desplazamiento se conocen como
fallas geolgicas. Cuando el esfuerzo es de expansin se originan
fallas normales que tienden a ser perpendiculares a la direccin de
la extensin. Las fallas normales son probablemente los rasgos
estructurales ms comunes, ya que las rocas son dbiles bajo tensin.
Por otro lado, si el esfuerzo es de comprensin se originan fallas
inversas. Las fallas se producen por esfuerzos desbalanceados que
exceden la resistencia de las rocas, y el tipo de falla depende de
si los esfuerzos verticales u horizontales son mayores. El arqueo
produce extensin, por lo que los sedimentos se rompen a lo largo de
fallas normales y producen caractersticas tipo fosa de hundimiento
en la cima. La curvatura anticlinal tiende a hacer dbiles las
reflexiones ssmicas y a aumentar la posibilidad de fallamiento, de
modo que la calidad de los datos ssmicos se deteriora sobre los
anticlinales. La interpretacin estructural define la geometra de
las reas que contienen hidrocarburos, as como el tren de
fallamiento y fracturamiento. La seccin estructural derivada de las
interpretaciones ssmicas, geolgicas y petrofsicas muestra la
estructura del yacimiento, el espesor de las diferentes unidades
geolgicas y los lmites vertical y horizontal. La ssmica y los datos
de registros de pozo son fundamentales para definir el modelo de
deformacin que presenta el yacimiento. El modelo estructural del
yacimiento, tiene cierto grado de incertidumbre, que est
relacionado parcialmente al conocimiento del rea del yacimiento y a
las limitaciones de las tcnicas que comnmente son empleadas en la
interpretacin y en la configuracin estructural, as como al patrn de
fallas que afectan el yacimiento y a sus lmites externos. En el
procedimiento de la interpretacin ssmica con fines estructurales,
los errores pueden estar bsicamente relacionados a la interpretacin
del horizonte y a problemas de la conversin tiempo - profundidad.
Los errores en la interpretacin del horizonte son debidos en
ocasiones al mal diseo del procesado ssmico y pueden representar
una fuente importante de incertidumbre en la interpretacin
estructural. En los problemas de conversin tiempo - profundidad, un
factor importante es el modelo de velocidad empleado, as como,
informacin de pozos con registros de velocidad de baja calidad,
variaciones laterales de la litologa, presencia de gas, etc. El
impacto puede ser relevante, especialmente cuando existe un pobre
control de la estructura, ya que pequeas variaciones en el modelo
de velocidad, pueden generar fluctuaciones significantes en la
estimacin del volumen de hidrocarburos del yacimiento. La
configuracin estructural del yacimiento es definida con base en la
interpretacin de datos ssmicos. Se realiza la interpretacin
(picado) del horizonte de inters de un cubo ssmico en tiempo,
generando datos en coordenadas X y Y en tiempo doble de viaje de la
onda ssmica, y sus respectivos polgonos de fallas. Se genera un
mapa estructural en tiempo, el cual, al multiplicarlo por un modelo
de velocidad media de la formacin geolgica de inters, da como
resultado un modelo estructural en profundidad. Es de fundamental
importancia tener informacin de pozos, tales como; registro snico
(DT), registro de perfil ssmico vertical (VSP) y/o puntos de
disparo (Check-Shot), para conocer la distancia y tiempo de viaje
de la onda ssmica, para poder as definir un modelo de velocidad
confiable. Las fallas interceptadas por los pozos, son las ms
fciles de identificar. Ya que en una seccin ssmica, en la que se
tiene ausencia de estructura, estaran relacionadas a una falla
normal, mientras que en una seccin ssmica con repeticin de estratos
se le adjudica a una falla inversa. Las fallas son afectadas por
zonas de anomalas, visto en trminos de resistividad y densidad.
Tambin los registros de pozos se utilizan para identificacin de
fallas. Un pozo vertical tiene muy poca probabilidad de interceptar
una falla, en comparacin con un pozo horizontal, ya que en la
mayora de los casos estas son verticales o casi verticales. Las
fallas tambin pueden ser detectadas de las discontinuidades en el
patrn de reflexin ssmica. Establecer el patrn de fallas de un
yacimiento en particular, es una actividad compleja, la cual
involucra datos de diferentes disciplinas. El grado de detalle de
la interpretacin depende del tamao de las caractersticas
estructurales que se desean identificar, ya que tienen un fuerte
impacto en el flujo de hidrocarburos. La ssmica por si sola no es
suficiente para establecer un patrn estructural, as que otras
tcnicas deben ser usadas junto a la interpretacin ssmica como son
las pruebas de pozos e informacin de produccin.-ESTRATIGRFICOEl
modelo estratigrfico define las unidades que conforman el
yacimiento, es decir es el relleno de la arquitectura o armazn que
se defini en el modelo estructural. El modelo estratigrfico tiene
que ver con la definicin de las superficies que delimitan a las
principales unidades de flujo del yacimiento. El modelo
estratigrfico implica un trabajo de correlacin que potencialmente
involucra un considerable nmero de disciplinas tales como: ssmica,
estratigrafa de secuencias, sedimentologa, interpretacin de
registros de pozos, bioestratigrafa, geoqumica, y estudios de
anlogos de superficie. Una parte importante del modelo
estratigrfico es la construccin de una malla estratigrfica que
define la geometra interna de las unidades, para lo cual existen en
general dos posibilidades: capas proporcionales o capas paralelas.
Siendo la estratigrafa de secuencias una disciplina relativamente
nueva y que tiene aplicacin directa en la definicin del modelo
estratigrfico, cabe ahondar en sus conceptos. La estratigrafa de
secuencias se puede definir como el estudio de paquetes de estratos
separados por discordancias denominadas secuencias depositacionales
depositadas durante un ciclo del nivel relativo del mar. Es el
estudio de facies genticamente relacionadas dentro de un marco
cronoestratigrfico. El principio bsico es que el patrn de
sedimentacin es controlado por cambios relativos del nivel del mar,
y este a su vez, es controlado por la eustasia, subsidencia,
tectnica y sedimentacin. La interaccin de esos factores determina
el espacio disponible para el acomodo de sedimentos y la geometra
resultante del patrn de sedimentacin. La aplicacin de la
estratigrafa de secuencias a un yacimiento proporciona un marco
estratigrfico detallado, que puede reducir el riesgo de errores en
las correlaciones entre diferentes unidades genticas. Dentro de una
secuencia es posible predecir la continuidad, conectividad y
extensin de cuerpos de estructuras contenedoras de hidrocarburos y
establecer los parmetros para un modelo geolgico petrofsico. Una
secuencia estratigrfica se puede definir como el estudio de facies
relacionadas con un marco de superficies crono-estratigrficas. El
principio bsico es el patrn de depositacin de sedimentos controlado
por cambios del nivel del mar debido a subsidencia, movimientos
eustsicos, tectnico y a la sedimentacin. En estratigrafa de
secuencias la jerarqua del patrn depositacional se puede definir,
en relacin a la escala de observacin. La lmina es la capa ms
pequea; es uniforme en composicin y textura. El lmite de secuencia
es una capa lateralmente continua, dispersa, cubriendo al menos una
cuenca completa, tiene significado cronoestratigrfico, ya que est
formada en un marco de tiempo de pocos cientos a miles de aos. La
aplicacin de estratigrafa de secuencias a los yacimientos
proporciona un marco estratigrfico detallado de las diferentes
unidades genticas, ya que puede ser estudiada e identificada a
diferentes escalas. Dentro de una secuencia es posible predecir la
continuidad, conectividad y extensin de los cuerpos de arena y
establecer los parmetros representativos para el modelado
estocstico. Sus principios se pueden aplicar a los sistemas
siliciclsticos y carbonatos. Dentro de la estratigrafa ssmica se
encuentra el anlisis de secuencias ssmicas, aqu los lmites de las
unidades estratigrficas de tiempo se pueden reconocer en los datos
ssmicos. Una unidad estratigrfica de tiempo es un conjunto
tridimensional de facies depositadas contemporneamente como partes
del mismo sistema, ligadas genticamente por procesos y ambientes de
depositacin. La clave para la definicin de una unidad estratigrfica
es que en la parte superior y la base representan discordancias. La
tcnica para trazar planos de unidades es localizar las
angularidades que marcan las discordancias y continuar trazando los
planos de las discordancias a travs de las regiones donde no son
evidentes por tales angularidades.
Vail et al. (1977), propone el uso de diagramas para relacionar
secuencias ssmicas con cambios en el nivel relativo del mar. Una
elevacin relativa del nivel del mar se puede producir ya sea por
una elevacin absoluta del nivel del mar o por una subsidencia del
nivel de tierra. La evidencia primaria por una elevacin relativa
del nivel del mar vista en los datos ssmicos es un traslape
costero, la terminacin progresiva de reflexiones en la direccin
hacia tierra. Esta elevacin est asociada con una transgresin sobre
una discordancia, pero tambin con una regresin si el influjo de
sedimentos es suficientemente rpido. Un descenso gradual del nivel
del mar produce una separacin del traslape de reflexiones en una
discordancia por erosin sobrepuesta, mientras que en un descenso
rpido produce un cambio hacia el mar del traslape.El procedimiento
de anlisis de secuencias ssmicas contina con el trazo de planos de
una secuencia sobre una retcula de lneas, la construccin de mapas
de estructura e isopacas de cada unidad, subdividiendo estos planos
de acuerdo con evidencias de facies ssmicas, relacionndolos con
unidades adyacentes y por ltimo atribuyndoles significado
estratigrfico. En el anlisis de secuencias ssmicas est implcito el
concepto de que la actitud de las reflexiones ssmicas es la de
lneas de tiempo de depositacin y no de lneas de facies.A la facies
ssmica se deben las caractersticas distintivas que hacen a un grupo
de reflexiones verse diferente de las reflexiones adyacentes. Las
reflexiones paralelas sugieren depositacin uniforme sobre una
superficie estable o subsidiendo uniformemente, mientras que las
reflexiones diferentes indican variacin en el ritmo de depositacin
de un rea a otra o bien una inclinacin gradual. Las reflexiones
caticas sugieren energa depositacional relativamente alta,
variabilidad de condiciones durante la depositacin, o bien
alteraciones despus de la depositacin.Los patrones de sigmoides se
caracterizan por reflexiones con forma de S muy uniforme, y las
partes superiores de las reflexiones exhiben concordancia con la
parte superior de la unidad de secuencia. Estas indican elevacin
relativa del nivel del mar y por lo general, consisten en
sedimentos de grano fino, a veces calcreo. El anlisis del carcter
de la reflexin consiste en el estudio de los cambios de traza a
traza, en la forma de la onda de una o ms reflexiones con el objeto
de localizar y determinar la naturaleza de los cambios en la
estratigrafa o fluido en los espacios porosos.Los sismogramas
sintticos se usan con frecuencia para determinar la naturaleza de
los cambios estratigrficos que indica el cambio de onda. La
estratigrafa se modela y se ajusta con las formas de la onda ssmica
observada.-LITOLGICOUn modelo litolgico detallado del yacimiento
representa una potente herramienta como gua de la distribucin
petrofsica, ya que en muchos yacimientos las facies litolgicas y
las caractersticas petrofsicas estn ntimamente relacionadas, de ah
su importancia. El modelo litolgico del yacimiento se refiere a una
etapa de identificacin y clasificacin de facies.El concepto de
facies es particularmente adecuado para estudios integrales de
yacimientos, ya que pueden ser consideradas como el volumen
elemental prctico del yacimiento y representan el bloque bsico para
la construccin de modelos geolgicos en tres dimensiones.En la
prctica, la definicin de facies en una primer etapa se reduce a la
definicin de dos tipos de facies: la que constituye al yacimiento y
la que no. Pero cuando se tiene informacin de buena calidad, es
decir cuando se identifican un nmero mayor de facies, se puede
intentar un enfoque ms sofisticado basado en el tratamiento
estadstico multivariado de los datos. Las facies se definen en los
ncleos, luego se identifican en los registros, finalmente se
agrupan en un nmero reducido que se denominan litotipos.El propsito
prctico de la definicin de facies, se centra en cmo construir
distribuciones realistas en tres dimensiones de las facies, de
manera que puedan ser usadas posteriormente en la modelacin del
yacimiento. Las facies deben poseer un control significativo sobre
las propiedades petrofsicas, ya que de otra manera, la modelacin de
la distribucin de las facies ser de poco beneficio, ya que la
incertidumbre no se reducir y los modelos resultantes no tendrn un
mayor poder predictivo.
-HETEROGENEIDADES DE UN YACIMIENTOLas heterogeneidades del
yacimiento estn relacionadas con caractersticas geolgicas, tanto a
pequeas como a gran escala y que su impacto en el flujo de los
yacimientos es proporcional al grado de importancia que presenten.
Los yacimientos en general son heterogneos, y dicha heterogeneidad
se debe a su litologa, textura, presencia de fracturas, fallas,
efectos diagenticos, etc. As se pueden identificar siete tipos
bsicos de heterogeneidades, referidas a diferentes escalas de
magnitud y pueden ser de origen estratigrfico, diagentico o
estructural principalmente.Las heterogeneidades de pequea escala,
se pueden reconocer en ncleos. Se relacionan a la laminacin y
estratificacin cruzada y caractersticas del medio poroso. Las
heterogeneidades a grande escala, son los tipos ms importantes de
discontinuidades internas del yacimiento, las cuales representan
trayectorias favorables a los fluidos, barreras, y zonas con
contrastes bien marcados de permeabilidad. Su impacto en la dinmica
del yacimiento puede ser muy fuerte.Los lmites de las unidades
representan discontinuidades estratigrficas, donde el potencial de
sello es variable y generalmente est relacionada a mltiples
factores. Las fracturas naturales representan un tipo en particular
de las heterogeneidades de los yacimientos, se encuentran en todas
las escalas, desde pequea escala, microfracturas y estilolitas,
hasta megaescala como fallas regionales.Los fluidos del yacimiento
estn en equilibrio hidrulico y son distribuidos verticalmente de
acuerdo a su densidad, presin y temperatura. La interfase entre los
fluidos es horizontal, y si el yacimiento est hidrulicamente
conectado, los pozos tendrn esos contactos a la misma profundidad.
Bajo condiciones normales, las variaciones tienden a ser homogneas
y a desaparecer con el tiempo. La difusin y conveccin son procesos
lentos que actan continuamente desde el momento en que el
yacimiento se forma, tambin son los principales mecanismos
responsables para homogeneizar las variaciones de la composicin del
agua de formacin.Las pruebas de pozo tradicionalmente fueron
pruebas para determinar el flujo de fluidos de produccin, daos del
pozo y algunos parmetros bsicos del yacimiento, como presin y
permeabilidad. Actualmente las pruebas de pozo es una disciplina
poderosa en la caracterizacin de yacimientos. El anlisis de pruebas
de pozo puede representar una fuente importante de informacin
acerca de la estructura interna del yacimiento. As tambin el
objetivo de una prueba en multi-pozos, es propicia para verificar
la conectividad hidrulica entre los pozos y el yacimiento.FUENTES
DE INFORMACIN GEOLGICA Y SSMICA. -NCLEOSLa informacin de ncleos y
de muestras de canal, pero principalmente de ncleos constituye la
informacin directa ms valiosa con que se cuenta, tiene la
desventaja de ser informacin escasa y dirigida hacia las partes ms
importantes del yacimiento. Los ncleos se estudian en laboratorios
y se obtiene informacin litolgica como tipo de roca, mineraloga,
textura, tamao y distribucin de grano, tipo de medio poroso y
descripcin de conductos de interconexin. A nivel petrofsico se
determinan propiedades como porosidad, permeabilidad, saturacin de
agua, saturacin de hidrocarburos, etc. Esta es informacin escasa
pero relevante que debe emplearse en los modelos numricos.
-REGISTROS GEOFSICOS DE POZO Los registros geofsicos de pozos
aportan informacin de los yacimientos por medio de mediciones
indirectas, realizadas en la pared del pozo. El aspecto relevante
de esta informacin es la posibilidad de realizar una estimacin de
las propiedades, de manera casi-continua y a condiciones de
yacimiento.Su desventaja principal consiste en que es una
informacin indirecta que se obtiene en la pared del pozo. La
complejidad de cada formacin geolgica impide definir un modelo nico
de evaluacin de registros geofsicos que se aplique a todos los
yacimientos. El mtodo de evaluacin debe tomar en cuenta las
condiciones particulares de cada formacin, los registros
disponibles y las respuestas deseadas, adems debe ser lo
suficientemente flexible para adaptarse o cambiarse, segn las
necesidades. Las diferentes litologas constituidas por caliza
dolomitizada, doloma, anhidrita, limonita, lutitas, etc., requieren
de mtodos analticos no solamente capaces de determinar las
proporciones respectivas de cada mineral y derivar valores
confiables de los parmetros petrofsicos, sino tambin de predecir de
manera aceptable la productividad de los intervalos.La determinacin
de la porosidad y el contenido de hidrocarburos es sin duda un
aspecto muy importante en la evaluacin de las unidades productoras.
Sin embargo, se deben examinar otros factores para que la formacin
sea explotada de manera ptima. As con los registros tambin es
posible conocer la profundidad y espesor del yacimiento, la
litologa, el contenido de arcilla, la saturacin de fluidos, la
densidad de los hidrocarburos y la presin de las formaciones.Los
ncleos y registros geofsicos de pozo, son prcticamente la nica
fuente para la estimacin casi-continua de propiedades petrofsicas
tan importantes como la porosidad y la permeabilidad, as que la
integracin de estas dos fuentes de informacin es esencial en una
interpretacin confiable. El entendimiento de las caractersticas y
limitaciones de cada una de las tcnicas de evaluacin, es obviamente
un requisito esencial para una correcta calibracin de los datos y
sobre todo para la integracin de la informacin disponible.-SSMICA
La informacin ssmica es un dato relevante para la caracterizacin de
yacimientos, ya que permite obtener una imagen de las variaciones
laterales de las formaciones de estudio. Su aspecto fundamental lo
representa del cubrimiento en un espacio 3D, mientras que su
principal limitacin lo representa su baja resolucin vertical, con
lo que solo las grandes variaciones sern identificadas por los
datos ssmicos.La interpretacin de los datos ssmicos parte de un
modelo geolgico conceptual del rea en estudio. El modelo es una
simplificacin de la realidad, en el que los nicos elementos
incluidos son los que se espera que influyan de manera importante
en la interpretacin del rea en estudio. Toda ssmica tiene una
resolucin definida la cual depende de las tcnicas de adquisicin,
del procesamiento de los datos y de las caractersticas del rea en
estudio. Cuando se tiene informacin con una resolucin ssmica
adecuada, se puede realizar un estudio detallado del yacimiento, en
cuanto a su estructura, fallas y limites externos. Por otro lado,
cuando la calidad de los datos es inadecuada, es difcil de
identificar las caractersticas estructurales y estratigrficas
importantes.En la interpretacin geolgica ssmica, se reconocen no
slo los horizontes de inters, sino que tambin se detectan de manera
relativamente sencilla, las fallas principales, algunas veces muy
evidentes. Esto depende del tipo de detalle que se tenga en la
interpretacin, entre lnea y lnea y entre traza y traza (lneas con
orientacin perpendicular a las lneas de informacin ssmica). En las
reas de modelacin y caracterizacin de yacimientos se requiere de
una interpretacin geolgica del yacimiento a mayor detalle, ya que
de esto depende una explotacin ptima de los hidrocarburos.La
resolucin ssmica depende de varios factores, tales como; la
longitud de onda, la frecuencia, la fase y la amplitud, adems de
que con los datos ssmicos se pueden obtener algunos de atributos
ssmicos que se relacionan con propiedades fsicas de inters, como
son: porosidad, fluidos y fracturas, entre otros. Cabe recordar que
la facies ssmica es una unidad tridimensional compuesta de
reflectores ssmicos con elementos tales como; amplitud,
continuidad, frecuencia y velocidad de intervalo y que estas
caractersticas son diferentes de otras unidades o facies
adyacentes.Es muy importante y fundamental en la interpretacin
ssmica estratigrfica, entender el medio geolgico que genera la
reflexin de las ondas sonoras. La reflexin ssmica representa una
superficie iscrona, excepto en una discordancia. La reflexin ssmica
es la respuesta de los estratos o capas de la tierra, donde la
superficie de cada estrato tiene cambios de caractersticas fsicas
como son la densidad y velocidad (impedancia acstica), la cual
representa superficies depositacionales con lmites litolgicos
definidos. Las superficies de los estratos o capas representan
cambios de rgimen depositacional (energa, ambiente, sedimentacin,
etc.), donde la respuesta ssmica son reflexiones
crono-estratigrficas, con cambios en velocidad y densidad.Vail et
al. (1977), elaboraron una lista con los principales parmetros
usados en la interpretacin ssmica estratigrfica y su significado
geolgico. Concluyen que la configuracin de los reflectores es de
origen geolgico, controlado por la estratificacin o capas
relacionadas a los procesos de depositacin, topografa, batimetra,
erosin y el contacto entre los fluidos. La continuidad de los
reflectores ssmicos depende de los cambios de velocidad y densidad
de la superficie de los estratos.Durante el desarrollo de la
interpretacin ssmica, y debido que es un mtodo indirecto, se tiene
una incertidumbre en el margen de error; desde los parmetros
utilizados en el levantamiento ssmico, el procesado de datos
ssmicos, recoleccin de la informacin, la identificacin (picado) de
horizontes (estrato geolgico a estudiar), el modelo de velocidad,
la conversin tiempo a profundidad, etc., que se refleja en el
resultado final de la estructura geolgica y su volumen de
hidrocarburos. Aqu es donde se presenta el mayor impacto de la
incertidumbre del modelo, ya que repercute en el contenido de
fluido en el yacimiento.-ATRIBUTOS SSMICOS Los atributos ssmicos
son mediciones especficas de caractersticas geomtricas, cinemticas,
dinmicas o estadsticas obtenidas a partir de datos ssmicos bsicos.
Los atributos ssmicos son informacin obtenida de los datos ssmicos
originales, ya sea por medicin, por lgica o por experiencia basada
en el razonamiento.Los atributos ssmicos fsicos, velocidad de onda
P y S, impedancia acstica y elstica, reflectividad de incidencia
normal, etc. estn influenciados por cambios en las propiedades
fsicas de las rocas. Algunos atributos ssmicos son ms sensibles a
cambios en la porosidad de la roca que al tipo de fluido que sta
contiene en los poros. La impedancia acstica de un material elstico
es el producto de la velocidad por su densidad. No hay necesidad de
interpretar un horizonte para obtener el atributo de impedancia
acstica, ya que este se obtiene de un cubo ssmico al aplicarle un
modelo de un cubo de velocidad, dando de resultado un cubo de
impedancia acstica.Para los atributos de coherencia (continuidad,
correlacin, semblanza y covarianza) y varianza no se necesita
interpretar un horizonte ya que stos se obtienen directamente del
cubo ssmico y miden la similitud entre dos trazas ssmicas. Los
atributos de amplitud se obtienen de un horizonte interpretado, y
en la prctica se crean mapas de amplitud para identificar puntos
brillantes u oscuros, que son indicadores de la presencia de
hidrocarburos y fallas.Los atributos de frecuencia son resultado de
un horizonte interpretado, las bajas frecuencias instantneas en un
yacimiento son buen indicador de gas, ya que los yacimientos con
contenido de gas atenan las altas frecuencias. Por su parte las
altas frecuencias son indicadores de alta estratificacin geolgica,
y se correlacionan con capas de arena, es decir; a mayor
estratificacin se infiere que existen ms capas de arena en una
estructura geolgica especfica.
DETERMINACIN DE ASPECTOS SEDIMENTOLGICOS, ESTRATIGRFICOS Y
ESTRUCTURALES CON TCNICAS GEOLGICAS Y SSMICAS PARA YACIMIENTOS
TERRGENOS Y CARBONATADOS.
-MODELO ESTATICO DEL YACIMIENTOEl modelo esttico de yacimiento
es aquel que representa las propiedades de un yacimiento que no
varan en funcin del tiempo, como es el caso de la permeabilidad,
porosidad, espesor, topes, limites, fallas, ambiente de
sedimentacin, continuidad vertical y lateral de las arenas,
petrofsicas de los lentes, litologa y lmites de la roca, que unidos
a pruebas de yacimientos (datos de presin, produccin, pruebas de
presin), permiten definir con mayor claridad el yacimiento.
La caracterizacin de yacimientos (descripcin de las propiedades
del sistema, roca-fluido) es una tarea compleja, en las que
intervienen diversas disciplinas tales como: petrofsica, geologa,
geofsica, geoqumica, produccin, etc. Si tomamos en cuenta la
integracin de equipos, los avances realizados en visualizacin, la
generacin de nuevas tcnicas de anlisis e interpretacin en las
diferentes disciplina, la posibilidad de manejar mayores volmenes
de datos as como la incorporacin de una serie de tcnicas
geoestadsticas para la integracin de informacin de diferentes
fuentes y escalas y diferentes grados de incertidumbres (ncleos,
registro, ssmica, pruebas de pozos y datos de produccin), se
observa que la realizacin de estudios integrados han evolucionados
a grandes pasos, abriendo nuevos horizontes que permiten
desarrollar procedimientos y estudios cada vez ms sofisticados, los
cuales han permitido obtener una mejor comprensin del sistema
roca-fluido.
El modelo esttico comprende a su vez una serie de modelos que
nos llevan a la caracterizacin del yacimiento en estudio, dichos
modelos son los siguientes:
-MODELO ESTRUCTURAL
Las secciones estructurales muestran las profundidades y
deformaciones sufridas por los estratos. La construccin de
secciones estructurales a partir de perfiles de pozos nos
indican:
a. Correlacin.
b. Ubicacin de un dato estructural en profundidad (bajo el nivel
del mar).
c. Interpretacin de la estructura actual (buzamiento, pliegues,
fallas).
d. Identificacin de trampas potenciales de hidrocarburos.
Este modelo se logra con la revisin de la ssmica con la cual se
puede observar el tope del yacimiento, los lentes que los
conforman, adems definir orientacin y geometra de los elementos
estructurales, y delimitar las estructuras o cierres que confinan
la acumulacin. Esta revisin abarca tanto el marco regional como del
marco local, para determinar y general planos de fallas, mapas
estructurales.El modelo estructural es el marco de trabajo grueso
del yacimiento consistente de dos elementos primarios, las
superficies limtrofes y las fallas. El proceso es ilustrado
esquemticamente en la Figura 2. Nota, no todos los tipos de datos
estn con frecuencia disponibles.
-MODELO ESTRATIGRFICO
El objetivo de hacer secciones estratigrficas, es determinar las
relaciones laterales y verticales entre las unidades geolgicas
atravesadas por diferentes pozos. Una informacin importante
obtenida de un buen mallado de secciones estratigrficas, es la de
relaciones verticales entre las unidades para predecir la movilidad
de los fluidos, este modelo define la arquitectura interna del
yacimiento. Para realizarlo se correlacionan los reflectores
intrayacimiento de los lentes que lo conforman, apoyndose en
correlaciones litolgicas pozo-pozo y anlisis de estratigrafa
secuencial.-MODELO SEDIMENTARIOEl modelo sedimentario consiste de
dos elementos primarios, la definicin de la geometra de las capas
internas y la definicin de las facies. El principio clave en este
paso es que el modelo sedimentario debe ser definido en trminos de
la secuencia estratigrfica. Cada secuencia y sus facies asociadas,
as como sus propiedades petrofsicas son modeladas
independientemente de las otras secuencias. Las facies pueden ser
definidas sobre los ncleos, como electrofacies, o como petrofacies.
Las facies son entonces codificadas usando valores enteros
discretos para cada facie. El mtodo es ilustrado en la figura
3-6.
Una vez que el marco de trabajo estructural y estratigrfico es
construido (figura 4), el siguiente paso es modelar las facies y
simular su distribucin espacial, respetando las relaciones de las
facies vertical y lateral, basados en sus ambientes de depsito.
PRESENTACIN Y ANLISIS DE RESULTADOS DE UNA CARACTERIZACIN
GEOLGICA. Esta etapa del proyecto es crtica para la exactitud de
los resultados y frecuentemente consume mucho tiempo ya que importa
y exporta datos de varios paquetes de software en diferentes
formatos. Parte del proceso de la preparacin de los datos es un
paso de control de calidad; los datos pobres son iguales a
resultados pobres.
-GEOESTADSTICALa geoestadstica es una rama de la estadstica
aplicada que se especializa en el anlisis y la modelacin de la
variabilidad espacial en ciencias de la tierra.Su objetivo se basa
en el anlisis y la prediccin de fenmenos en espacio y/o tiempo,
tales menos en espacio y/o tiempo, tales como: ley de metales,
distribucin de porosidades, concentraciones de un contaminante,
etc.El propsito de la geoestadistica es a partir de escasa
informacin conocida estimar o predecir el valor de una variable en
localidades donde no se conoce.Permite integrar las diversas
fuentes de informacin como geologa, registros, ncleos y ssmica.Las
herramientas geoestadisticas son cada vez ms empleadas en la
modelacin de yacimientos petroleros debido a la disponibilidad de
cdigos y software comerciales que de una manera u otra estn basados
en esta tcnica. Sus enfoques ms exitosos en la caracterizacin
geolgica de yacimientos son:Estimaciones conjuntas (Cokriging)
Usando imgenes ssmicasSimulaciones Estocsticas Restringidas por la
geologa (facies).El Anlisis Exploratorio de los Datos es un paso
clave en cualquier estudio. En este punto nuevamente controlamos la
calidad de los datos, buscando relaciones y aprendiendo acerca de
las caractersticas de los datos usando varias herramientas. Las
herramientas incluyen mtodos de anlisis tanto clsicos como
espaciales, tales como:- Pegado de Datos: Crean mapas base para
hacer notar ubicaciones de datos errneos- Histogramas: Proporcionan
una idea sobre la distribucin y propiedades de los datos- Grficos
Q-Q: Revisan la normalidad de los datos, o grafican una distribucin
contra otra- Grficos de Dispersin: Examinan la interrelacin entre
dos atributos, comparan el coeficiente de correlacin- Mapeo Rpido:
Crea un mapa rpido de los datos usando un modelo de kriging simple
para obtener una vista previa de los datos en la forma de un mapa.
Este es otro excelente paso de control de calidad, en cuanto
detecta datos con error crea un efecto de tiro al blanco- Anlisis
Espacial: Mtodo Geoestadstico para cuantificar la continuidad
espacial y los aspectos direccionales dentro de los datos usando
por ejemplo un variograma- Modelado: El variograma experimental
computado durante el Anlisis espacial debe ser modelado para usarlo
en el Kriging o en la Simulacin EstocsticaRequerimientos de Datos-
Profundidad vertical verdadera- Desviacin de X y de Y- Cdigo de
Lithofacies- Marcador de posicin- Porosidad y Permeabilidad
Figura 5: Requerimientos de datos para la construccin del modelo
de facies. Los cdigos de las Litofacies son valores enteros
asignados a cada facies. Los cdigos de facies inician en la base
del registro. Los marcadores representan las profundidades del
pozo, las cuales empatan a las superficies estructurales usadas
para definir la geometra gruesa del yacimiento. La informacin
Petrofsica puede ser un registro continuo, o medidas discretas a
varias profundidades.
Figura 7. Seccin X, Y (horizontal) ilustrando una superficie de
tiempo a travs del yacimiento. Los mtodos Booleano, o basado en
objetos, fueron usados para simular un sistema de canales de
meandros fluyendo a travs de una plataforma carbonatada.
CARACTERIZACION PETROFISICA DE UN YACIMIENTO
PROPIEDADES PETROFISICAS QUE CARACTERIZAN UN YACIMIENTO
POROSIDADLa porosidad es la caracterstica fsica ms conocida de
un yacimiento de petrleo. La porosidad es una medida de la
capacidad de almacenamiento de fluidos que posee una roca y se
define como la fraccin del volumen total de la roca que corresponde
a espacios que pueden almacenar fluidos.Sea: = Volumen total o
aparente de la roca.
Donde: = Se concluye que:
Como el volumen de espacios disponibles para almacenar fluidos
no puede ser mayor que el volumen total de la roca, la porosidad es
una fraccin y el mximo valor terico que puede alcanzar es 1. Muchas
veces la porosidad es expresada como un porcentaje, esta cantidad
resulta de multiplicar la ecuacin por 100.
DISTRIBUCIN DE LOS POROS EN LAS ROCASLas rocas sedimentarias
consisten de: Granos de materia slida de variadas formas que
constituyen lo que se denomina MATRIZ o ESQUELETO y los cuales estn
ms o menos cementados.
Espacios vacos entre los granos, llamados POROS, en los cuales
se pueden alojar fluidos como agua o petrleo o gas y adems circular
en este espacio.
CLASIFICACIN DE POROSIDADLa porosidad de una roca puede ser
clasificada de dos maneras: Segn la comunicacin de sus poros. Segn
su origen y tiempo de depositasin.Por la comunicacin de los poros
:Porosidad Efectiva (e)
Tambin se la llama porosidad til, la misma que es la fraccin del
volumen total correspondiente al volumen de poros conectados entre
s.Es la que se mide en la mayora de los porosmetros y es en
realidad la que interesa para las estimaciones de petrleo y gas en
sitio.La porosidad efectiva es una funcin de muchos factores
litolgicos. Los ms importantes son: tamao de los granos, empaque de
los granos, cementacin, meteorizacin, lixiviacin, cantidad y clases
de arcilla, y estado de hidratacin de las mismas.
POROSIDAD ABSOLUTA (A)
Es la fraccin del volumen total correspondiente al volumen de
poros conectados o no entre s.Una roca puede tener una porosidad
absoluta considerable y aun no tener conductividad a fluidos
debidos a la falta de intercomunicacin de los poros.Porosidad
Residual (r)
Esta porosidad corresponde a la diferencia entre las dos
porosidades anteriores.
SEGN SU ORIGEN Y TIEMPO DE DEPOSITACION
POROSIDAD PRIMARIA P (1)
Es aquella que se desarrolla u origina en el momento de la
formacin o depositacin del estrato.Los poros formados en esta forma
son espacios vacos entre granos individuales de sedimento.
POROSIDAD SECUNDARIA S (2)
Es aquella que se forma a posteriori, debido a un proceso
geolgico subsecuente a la depositacin del material del estrato o
capa. Esta porosidad puede ser:Porosidad en solucin: Disolucin de
material slido soluble constitutivo de las rocas.Porosidad por
fractura: originada en rocas sometidas a varias acciones de
diastrofismo.Las fracturas tambin contribuyen a la generacin de
porosidad secundaria. Despus de producirse la deposicin de
sedimentos y originarse la roca, esta se puede encontrar sometida a
procesos geolgicos de deformacin originados por actividades
tectnicas que pueden generar fisuras o desplazamiento de los granos
que conforman la matriz de la roca. Estas fracturas originan un
aumento en el volumen de espacios que pueden contener fluidos, lo
que se traduce en un aumento en la porosidad.Porosidad por
dolomitizacin: proceso mediante el cual las calizas se convierten
en dolomitas, que son ms porosas.Los empaques de granos (2) que
presentan las rocas con porosidad secundaria son en general del
tipo rombohedral, aunque es frecuente encontrar sistemas porosos de
morfologa compleja.
POROSIDAD TOTAL (T)
Corresponde a los llamados "yacimientos de doble porosidad", y
no es ms que la suma de la porosidad primaria ms la porosidad
secundaria.
FACTORES QUE AFECTAN LA POROSIDADEntre los factores que afectan
la porosidad de la roca se encuentran: Tipo de empaque. Presencia
de material cementante. Geometra y distribucin del tamao de los
granos. Presin de las capas supra yacentes.
TIPO DE EMPAQUE
El empaque geomtrico es la forma en la que los granos que forman
la roca se agrupan. Todos los granos son esfricos y del mismo tamao
(sistema ideal). La porosidad se reduce cuando el tamao de los
empaques geomtricos no es uniforme. Si modificamos la disposicin
espacial de las esferas, podemos obtener los siguientes tipos de
empaque: Cbico. Ortorrmbico. Tetragonal esfenoidal.
Rombohedral.
EL EMPAQUE CBICO Es el arreglo de mnima compactacin y por lo
tanto mxima que presenta la mnima porosidad. Los ejes entre las
esferas forman entre s ngulos de 90 grados.
Al calcular la porosidad de una roca que presenta un empaque
cbico se obtiene un valor de porosidad de 47.64%. Si se mantiene el
tipo de empaque y se reduce el tamao de las esferas a la mitad, la
porosidad puede ser calculada como se muestra a continuacin:
Como se puede apreciar la porosidad continua siendo 47.64%, esto
se debe a que la variacin en el tamao de los granos no afecta la
porosidad de la roca, siempre y cuando se mantenga el tipo de
arreglo o empaque de los granos.
EL EMPAQUE ORTORRMBICO Presenta una porosidad del 39.54%, la
misma que es inferior a la del empaque cbico. Esta disminucin en la
porosidad se debe a una reduccin en el volumen poroso del sistema,
ya que parte de las esferas ocupan un volumen que anteriormente se
encontraba vaco.
EMPAQUE TETRAGONAL ESFENOIDAL En los ejes de las esferas forman
en todos los sentidos ngulos de 60 entre s.
Luego de aplicar las propiedades geomtricas respectivas se
obtiene:
EMPAQUE ROMBODRICO O ROMBOHEDRAL Es el arreglo de mxima
compactacin debido a su configuracin geomtrica.
En el anlisis del empaque de los granos es de particular inters
el hecho de que el radio (r) se cancela y la porosidad del empaque
de esferas uniformes es una funcin del empaque solamente, es decir
la porosidad no est en funcin del radio de las partculas.
PRESENCIA DE MATERIAL CEMENTANTE Los granos que conforman la
matriz de la roca se encuentran unidos entre s por material
cementante, el cual se encuentra compuesto principalmente por
slice, carbonato de calcio y arcilla. La presencia de material
cementante afecta la firmeza y compactacin de la roca, por lo tanto
afecta la porosidad de la misma. A medida que aumenta la cantidad
de material cementante, la porosidad del sistema disminuye, debido
a que este material se aloja en los espacios disponibles para la
acumulacin de fluidos. Por esta razn, la porosidad de arenas no
consolidadas (las cuales presentan poca cantidad de material
cementante) es mucho mayor que la porosidad de arenas altamente
consolidadas o compactadas.
GEOMETRIA Y DISTRIBUCION DEL TAMAO DE LOS GRANOS
Dependiendo del ambiente depositacional en el cual se origin la
roca, los granos que conforman la roca presentarn una determinada
distribucin en su tamao. Esta variacin en el tamao de los granos se
conoce como escogimiento.Como se puede apreciar en la figura
anterior, cuando la distribucin del tamao de los granos de una roca
es homognea (buen escogimiento), la porosidad de la roca es alta. A
medida que aumenta la heterogeneidad en el tamao de los granos, la
porosidad de la roca disminuye.La forma de los granos es un factor
importante que afecta la porosidad de las rocas. Un sistema
compuesto por granos perfectamente redondeados presentar una
porosidad mayor que un sistema formado por granos alargados o no
redondeados (como se aprecia en la siguiente figura). Los cambios
en los granos se deben a procesos de compactacin y diagnesis.
PRESIONES DE LAS CAPAS SUPRAYACENTES
Otro factor que afecta la porosidad es la compactacin mecnica
originada por la presin de sobrecarga, la cual es ejercida por el
peso de las capas suprayacentes de la roca. A medida que aumenta la
profundidad, la presin ejercida por la columna de sedimentos
aumenta, esto genera una fuerza que tiende a deformar los granos y
reducir el volumen de espacios vacos, por lo tanto se origina una
reduccin en la porosidad.
PROCEDIMIENTOS PARA MEDIR LA POROSIDAD
Los mtodos empleados para determinar la porosidad
experimentalmente (en laboratorio) se pueden dividir en dos clases:
los diseados para medir la porosidad efectiva y aquellos para medir
la porosidad absoluta. A continuacin se presenta un breve resumen
de algunas tcnicas de medicin usadas para determinar la porosidad
de una roca. Entre ellas se encuentran:
Tcnicas de medicin de la porosidad (efectiva y absoluta) de una
roca en el laboratorio
Las tcnicas de medicin en el laboratorio consisten en determinar
dos de los tres parmetros bsicos de la roca (volumen total, volumen
poroso y volumen de los granos). Para ello se utilizan ncleos de
roca, los cuales son obtenidos durante la etapa de perforacin del
pozo.La medicin de la porosidad es realizada generalmente en
tapones de ncleos, los cuales son muestras de dimetro pequeo (entre
25 40 mm) extradas del ncleo o corona, utilizando herramientas de
corte especiales. En la siguiente figura se puede apreciar como una
muestra de ncleo de dimetro pequeo es extrado del ncleo o
corona.
MEDICIN EN EL LABORATORIO DE LA POROSIDAD EFECTIVA DE UNA
ROCA
DETERMINACIN DEL VOLUMEN TOTAL
El volumen total puede ser calculado por medicin directa de las
dimensiones de la muestra utilizando un vernier. Este procedimiento
es til cuando las muestras presentan formas regulares debido a su
rapidez.Para muestras de volmenes irregulares el procedimiento
utilizado usualmente consiste en la determinacin del volumen de
fluido desplazado por la muestra. Algunos de los mtodos utilizados
para determinar el volumen del fluido desplazado se presentan a
continuacin:
MTODOS GRAVIMTRICOS
El volumen total se obtiene observando la prdida de peso de la
muestra cuando es sumergida en un lquido, o por el cambio en peso
de un picnmetro cuando se llena con mercurio y cuando se llena con
mercurio y la muestra.
Los mtodos gravimtricos ms utilizados son:
Recubrimiento de la muestra con parafina e inmersin en agua.
Saturacin de la muestra e inmersin en el lquido saturante. Inmersin
de la muestra seca en mercurio.
MTODOS VOLUMTRICOSLos mtodos utilizados son el del picnmetro de
mercurio y la inmersin de una muestra saturada.
El mtodo del picnmetro de mercurio consiste en determinar el
volumen de un picnmetro lleno con mercurio hasta una seal. Luego se
coloca la muestra y se inyecta mercurio hasta la seal. La
diferencia entre los dos volmenes de mercurio representa el volumen
total de la muestra.El mtodo de inmersin de una muestra saturada
consiste en determinar el desplazamiento volumtrico que ocurre al
sumergir la muestra en un recipiente que contiene el mismo lquido
empleado en la saturacin.El mtodo de desplazamiento con mercurio es
prctico para determinar el volumen total de muestras cuando se
encuentran bien cementadas, de lo contrario debe emplearse el mtodo
de inmersin de una muestra saturada.
DETERMINACIN DEL VOLUMEN DE LOS GRANOS
En estos mtodos se utilizan muestras consolidadas y se le
extraen los fluidos con un solvente que posteriormente se evapora.
Los principales mtodos utilizados son:
Mtodo de Melcher Nuting.Mtodo del porosmetro de Stevens.Densidad
promedio de los granos.
El mtodo de Melcher Nuting consiste en determinar el volumen
total de la muestra y posteriormente triturarla para eliminar el
volumen de espacios vacos y determinar el volumen de los
granos.
El mtodo de Stevens es un medidor del volumen efectivo de los
granos. El porosmetro consta de una cmara de muestra que puede ser
aislada de la presin atmosfrica y cuyo volumen se conoce con
precisin. El ncleo se coloca en la cmara, se hace un vaco parcial
por la manipulacin del recipiente de mercurio, con esto se logra
que el aire salga de la muestra y es expandido en el sistema y
medido a la presin atmosfrica. La diferencia entre el volumen de la
cmara y el aire extrado es el volumen efectivo de los granos.
Tomando la densidad del cuarzo (2.65 gr/cc) como valor promedio
de la densidad del grano, el volumen de los granos puede ser
determinado con el peso de la muestra como se observa en la ecuacin
siguiente. Este mtodo se utiliza en trabajos que no requieren gran
exactitud.
Determinacin del volumen poroso efectivo
Todos los mtodos utilizados para determinar el volumen poroso
miden el volumen poroso efectivo, y se basan en la extraccin o
introduccin de fluidos en el espacio poroso.A continuacin se
presenta un resumen de algunos mtodos usados para determinar el
volumen poroso efectivo.
MTODO DE INYECCIN DE MERCURIO
Consiste en inyectar mercurio a alta presin en los poros de la
muestra. El volumen de mercurio inyectado representa el volumen
p