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HERRAMIENTAS DE MEDICIN DE LA RESISTIVIDAD
La deteccin y evaluacin de la saturacin de hidrocarburos han
sido
por mucho tiempo un problema en los pozos entubados. Despus de
60
aos de sueos y proyectos, la medicin de la resistividad detrs
del
PRACTICO N 4 REGISTRO DE POZOS
revestimiento se convierte hoy en una realidad.
Karsani Aulia Bambang Poernomo William C. Richmond Ari Haryanto
Wicaksono PT. Caltex Pacic Minas, Riau, Indonesia
Paul Bguin Dominique Benimeli Isabelle Dubourg Gilles Rouault
Peter VanderWal Clamart, Francia
Austin Boyd Ridgeeld, Connecticut, EUA
Sherif Farag Yakarta, Indonesia
Paolo Ferraris Abu Dhabi, Emiratos rabes Unidos
Anne McDougall Pars, Francia
Michael Rosa David Sharbak Occidental Oil and Gas Company Elk
Hills, California, EUA
Por su colaboracin en la preparacin de este artculo, se agradece
a Eric Bonnin, David Foulon y Gregory Joffroy, TOTAL ABK, Abu
Dhabi, EAU; Bob Davis, Bakerseld, California, EUA; Alison Goligher
y Don McKeon, Clamart, Francia; Russ Hertzog, Laboratorio Nacional
de Ingeniera y Ambiente de Idaho, Idaho Falls, Idaho, EUA; Pam
Rahmatdoost, Sugar Land, Texas, EUA; y Lukas Utojo Wihardjo, Duri,
Indonesia. AIT (herramienta de Induccin de Arreglo), CBT
(herramien- ta de Adherencia del Cemento), CET (herramienta de
Evalua- cin de la Cementacin), CHFR (Resistividad de la Formacin en
Pozo Entubado), CPET (herramienta de Evaluacin de la Corrosin),
ELAN (Anlisis Elemental de Registros), HRLA (Sonda de Lateroperl de
Alta Resolucin), Platform Express, RST (herramienta de Control de
Saturacin del Yacimiento), SCALE BLASTER, SpectroLith, TDT (Tiempo
de Decaimiento Termal) y USI (herramienta de Imgenes Ultra- snicas)
son marcas de Schlumberger. TCRT (herramienta de Resistividad a
travs del Revestimiento) es una marca de Baker Hughes.
En busca de mejorar la productividad de los cam- pos, ampliar su
vida til y aumentar las reservas, las compaas petroleras necesitan
ser capaces de identicar hidrocarburos an no detectados, monitorear
los cambios en la saturacin de los uidos y detectar el movimiento
de los contactos de uidos de los yacimientos. Muchas de las
reservas de petrleo y gas descubiertas y que an existen estn
contenidas en campos viejos, des- cubiertos entre la dcada de 1920
y la de 1950.1 En aquellos das, por lo general los hidrocarburos se
detectaban slo a travs de registros elctri- cos obtenidos a pozo
abierto; a menudo los ni- cos registros disponibles. Incluso hoy,
los registros de resistividad adquiridos a pozo abierto todava son
las mediciones ms comnmente uti- lizadas para evaluar las
saturaciones de los yaci- mientos y distinguir las zonas que
contienen hidrocarburos de las que contienen agua. Sin embargo, el
monitoreo de los cambios de satura- cin en yacimientos viejos
requiere efectuar mediciones a travs del revestimiento de acero, lo
que no ha sido posible con las herramientas de resistividad
convencionales. Hasta hace poco, la evaluacin de la satura- cin de
hidrocarburos en un pozo entubado slo era posible con herramientas
nucleares. Estas he- rramientas tienen una reducida profundidad de
in- vestigacin y su aplicacin efectiva est limitada a altas
porosidades y altas salinidades. Desde la invencin de los registros
de resistividad de pozo abierto, los expertos de todo el mundo se
han es- forzado por desarrollar una herramienta que pue- da medir
la resistividad detrs del revestimiento. Hoy, 60 aos despus de
haberse concebido esta idea, la medicin exacta y conable de la
resistividad de formaciones no slo es posible en pozos entubados,
sino que tambin ya se encuen- tra disponible como servicio estndar.
Las consi- derables dificultades de diseo y medicin planteadas por
la medicin de la resistividad de
la formacin detrs de revestimientos de acero han sido superadas
(vase Historia de la medi- cin de la resistividad en pozos
entubados, pgina 12). Con la ayuda de innovadores disposi- tivos
electrnicos, los ingenieros de Schlumberger han desarrollado un
sistema que hizo funcionar una vieja idea. Como en el caso de las
mediciones en pozo abierto, las mediciones de resistividad y
porosi- dad nuclear en pozo entubado se pueden combi- nar para
proporcionar una mejor evaluacin de la saturacin. Adems del
monitoreo de yacimien- tos y la identicacin de zonas productivas
pre- viamente inadvertidas, este servicio proporciona una medicin
de resistividad en pozos de alto riesgo en los que los registros de
pozo abierto no pueden obtenerse debido a las condiciones del pozo,
o cuando una falla de la herramienta impide la adquisicin exitosa
de los datos. Este artculo revela cmo funciona la nueva
herramienta, cmo su diseo derriba obstculos anteriormente
insuperables para obtener la resis- tividad detrs del
revestimiento, y de qu manera supera las limitaciones de la tcnica.
Los ejem- plos de campo indican con cunta delidad la nue- va
medicin corresponde a los resultados de las herramientas de
adquisicin de registros a pozo abierto y cmo se est utilizando para
monitorear cambios de saturacin y de contactos de uidos.
Principio de la medicin La herramienta de Resistividad de la
Formacin en Pozo Entubado CHFR es, en efecto, una herra- mienta de
lateroperl, es decir, un dispositivo con electrodos que miden las
diferencias de voltaje que se crean cuando una corriente emitida
uye hacia la formacin alrededor del pozo. La manera usual de
calcular la resistividad Rt de la forma- cin a partir de una
herramienta de lateroperl requiere medir la corriente I emitida y
el voltaje V de la herramienta. Para obtener la resistividad,
la
2 Oileld Review
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Rt
Rcem
Rc
Rc
Rcem
Rt
relacin de ambos parmetros se multiplica por un coeciente
constante conocido como el factor K de la herramienta, el cual
depende de la geo- metra de la herramienta misma: Rt = KV/I. La
medicin de la herramienta CHFR es un poco ms complicada debido a la
presencia del revesti- miento de acero, pero an as se reduce a
deter- minar Rt a partir de V e I. Los lateroperles de pozo abierto
utilizan electrodos para enfocar la corriente emitida dentro de la
formacin. Una di- ferencia signicativa en la fsica que rige la me-
dicin en un pozo entubado es el hecho de que el revestimiento mismo
del pozo sirve como un electrodo gigante que aleja la corriente del
pozo. La corriente sigue el trayecto de menor resis- tencia para
completar un circuito elctrico, y cuando la opcin es pasar a travs
de acero de baja resistencia o a travs de la tierra, la mayor parte
de la corriente uir a travs del acero.
La corriente alterna de alta frecuencia (CA) per- manecer casi
enteramente en el interior del acero, pero con CA de baja
frecuencia o con corriente continua (CC), una pequea parte de la
corriente se ltra hacia la formacin. Para uir desde la fuente de la
herramienta hasta la conexin elctrica a tierra en un electro- do de
retorno ubicado en la supercie, la corrien- te pasa a travs del
revestimiento y se ltra gradualmente hacia la formacin circundante,
al pasar a travs del terreno hasta la conexin elc- trica a tierra.
La fuga hacia la formacin que se encuentra alrededor del pozo
ocurre a lo largo de todo el revestimiento, de modo que la cantidad
de corriente que se ltra por cada metro es mni- ma. El mayor desafo
de la medicin de resistivi- dad detrs del revestimiento consiste en
medir esta pequea cantidad de corriente que se fuga.
La manera en que se realiza la medicin se puede entender si se
sigue el curso de la corriente a lo largo de los trayectos que toma
hacia la conexin elctrica a tierra. El electrodo de corriente est
en contacto con el interior del revestimiento. Una parte de la
corriente viaja hacia arriba del revestimiento, y la otra parte
viaja hacia abajo. La cantidad que va en cada direccin depende de
la posicin de la herra- mienta en el pozo y de la resistividad de
la for- macin; mientras ms alta sea la resistividad de la formacin,
menos corriente ir hacia abajo por
1. Informe del equipo de trabajo: Through-Casing Logging Tools
Approach Commercialization, Gas Research Institute GRID, Verano de
1998: 19-21. Blaskovich FT: Historical Problems with Old Field
Rejuvenation, artculo de la SPE 62518, presentado en el Encuentro
Regional Occidental de las SPE/AAPG, Long Beach, California, EUA,
Junio 19-23, 2000.
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 3
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Efecto de la posicin de la herramienta en una formacin homognea
para un pozo profundo de 3000 m [9840 pies] entubado con un
revestidor de 7 pulgadas de dimetro y 29 Ibm/pies de peso, y
retornos de corriente en la boca del pozo. Se aplica un amperio
(A). La corriente que desciende por el revestimiento presenta sus
mayores variaciones en las partes inferior y superior del pozo y
disminuye a medida que aumenta la resistividad de la formacin
(arriba). La fuga de corriente tambin disminuye con el aumento de
la resistividad de la formacin. Cerca de la zapata del
revestimiento, a los 3000 m, la tasa de fuga aumenta radicalmente,
incluso a pesar de que la corriente descendente disminuye, ya que
toda la corriente descendente uye hacia la seccin restante de la
formacin (abajo).
Corriente descendente 0.5
0.4 Corriente, A
Corriente, mA/m
>
0.3
0.2
0.1
0 0 500 1000 1500
Rt = 1 ohm-m Rt = 10 ohm-m Rt = 100 ohm-m
2000 2500 3000
Corriente de la formacin 5
el revestimiento (derecha). Esto se debe a que la corriente
descendente se conecta a tierra al pa- sar a travs de la formacin.
Tambin signica que la herramienta se hace menos sensitiva cuando la
resistividad de la formacin es mayor; entra menos corriente a la
formacin. A medida que la corriente uye hacia abajo por el
revestimiento, una pequea parte penetra la formacin. La fuga se
puede describir como una cierta fraccin de disminucin de corriente
por metro. Cuando la herramienta est cerca de la supercie, la mayor
parte de la corriente va ha- cia arriba del revestimiento, ya que
es el trayecto ms corto y con menos resistencia, de modo que hay
poca fuga hacia la formacin. A lo largo de casi todo el
revestimiento, la fuga es casi cons- tante para las formaciones de
baja resistividad, hasta que la herramienta se aproxima a la zapata
del revestimiento ubicada en el fondo del pozo. En ese punto,
aunque disminuye la corriente des- cendente, una mayor parte de
ella se ltra pro- gresivamente hacia cada metro de formacin, hasta
el ltimo metro, en el que toda la corriente descendente pasa a ese
metro de formacin, ha- ciendo que la fuga sea considerable. De
hecho, la fuga de corriente es mxima en la zapata del re-
vestimiento. En general esto es una ventaja, ya que la mayor parte
de los intervalos de inters se encuentra cerca del fondo del
revestimiento. La dicultad para medir la resistividad detrs del
revestimiento, durante los 60 aos que se extendi el desarrollo de
esta tcnica, ha radicado en la medicin misma. Es sencillo medir la
corriente que va hacia abajo por el revestidor, ya que el diseo de
la herramienta puede incluir
Componentes de la medicin CHFR
Voltaje diferencial (V1 -V2 ) Voltaje superior e inferior (V1
,V2 ) Voltaje del revestimiento (V0 ) Corriente de calibracin
4
3
2
1
0 0 500 1000 1500
Rt = 1 ohm-m Rt = 10 ohm-m Rt = 100 ohm-m
2000 2500 3000 Profundidad, m
electrodos que hacen contacto con la tubera de revestimiento. Es
imposible medir directamente la corriente que uye hacia la
formacin, ya que los electrodos no entran en contacto con el
terreno. La corriente de la formacin se debe inferir de la
corriente del revestimiento, efectuando una subs- traccin. Una
corriente aplicada de un amperio (A) proporciona corrientes de fuga
de unos cuantos miliamperios por metro, e incluso menos, para
formaciones de mayor resistividad. Pero resulta sumamente
complicado determinar una pequea cantidad a partir de la diferencia
de dos can- tidades mucho mayores, particularmente cuando hay ruido
en los datos. Las dicultades tcnicas relacionadas con la medicin de
la resistividad detrs del revesti- miento han sido superadas
mediante un cuida- doso diseo de la herramienta y la mayor
exactitud y precisin de las mediciones. Los dis- positivos
electrnicos ubicados en el fondo del pozo hoy son lo sucientemente
precisos y esta- bles como para determinar la resistividad de la
formacin detrs del revestimiento conductivo. Pero, cmo se efecta la
medicin? La pri- mera etapa de la medicin utiliza una fuente en la
herramienta para aplicar corriente alterna de baja frecuencia al
revestimiento (pgina siguien-
Valor (aproximado) 5 a 500 nV
20 a 100
10 a 100 mV 0.5 a 3.0 A
20 a 100
0.5 a 6.0 A 2 a 20 mA
0a3A
Resistencia del segmento del revestimiento (Rc ) Corriente
aplicada (I) Corriente de la formacin (I) Corriente descendente del
segmento del revestimiento (Id )
> Valores tpicos registrados con mediciones de la herramienta
CHFR.
te a la izquierda). Bajo el punto de inyeccin se encuentran
cuatro electrodos de voltaje con una separacin de 2 pies [0.6 m].
Tres de ellos se uti- lizan en cada medicin. La cada de voltaje
entre pares de electrodos es una combinacin de las prdidas debidas
a la fuga de corriente hacia la formacin, ms las prdidas resistivas
en el revestimiento. Se requiere un segundo paso, lla- mado paso de
calibracin, para determinar las prdidas resistivas en el
revestimiento. El circuito del paso de calibracin comienza en el
mismo punto de aplicacin de la corriente, pe- ro uye hacia abajo
del revestimiento a un elec- trodo de corriente ubicado cerca de 10
m [33 pies] ms abajo en la herramienta (pgina siguiente a la
derecha). Hay una fuga muy poco signicativa hacia la formacin, ya
que la corriente no nece- sita uir a travs de la formacin para
completar el circuito. La resistencia del revestimiento se puede
determinar con los mismos electrodos de voltaje que se usan en el
paso de medicin. De este modo, la resistividad de la formacin se
puede obtener bsicamente computando la dife- rencia entre ambas
mediciones. De manera alter- nativa, si se conoce o supone la
resistividad del acero, es posible derivar el espesor del revesti-
miento, como se hace con la herramienta de Evaluacin de la Corrosin
CPET. El alto contraste de resistividad entre el acero y la
formacin determina la direccin de la fuga de corriente hacia la
formacin (perpendicular al revestimiento), debido a que el
revestimiento es esencialmente una supercie equipotencial. Esta
herramienta es ms sensible a la resistividad de la formacin cerca
de sus electrodos de voltaje, ya que las mediciones de voltaje
utilizadas para determinarla son afectadas en primer lugar por la
fuga que se desplaza en forma radial hacia la for- macin,
inmediatamente fuera del revestimiento.
4 Oileld Review
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Retorno
Electrodo de superficie
Revestimiento Rc
Rc
Revestimiento
Rt Electrodo superior de inyeccin de corriente
Rt Electrodo superior de inyeccin de corriente
I I
V1
V0
V2 y c
c
Electrodo inferior de corriente
> Primera etapa del principio de medicin de dos etapas de la
herramienta CHFR. En la etapa de medicin, la corriente alterna de
baja frecuencia (CA) asciende por la tubera de revestimiento hacia
la supercie y desciende por el revestidor a travs de la formacin
hacia un electrodo de retorno emplazado en la supercie. La
herramienta mide la diferencia I en la corriente descendente entre
pares de electrodos de voltaje. En cada estacin, tres electrodos de
medicin contribuyen a una medicin de resistividad (lado derecho de
la gura). Con cuatro electrodos de medicin disponibles, es posible
realizar dos mediciones de resistividad a la vez. Vo es el voltaje
del revestimiento, y V1 y V2 son voltajes medidos en la forma- cin
entre dos pares de electrodos. Rc es la resistencia del
revestimiento.
> Etapa de calibracin de la herramienta CHFR. La corriente
slo uye desde el electrodo de corriente superior hacia el inferior,
permitiendo el cmputo de c como la diferencia en la resistencia del
revestimiento entre dos puntos de medicin.
Se requiere otro paso para obtener el voltaje del revestimiento
V0. Son necesarias mediciones de voltaje extremadamente precisas en
el rango de los 10 a 100 mV (pgina anterior, abajo). No se pueden
realizar en corriente alterna, como en los pasos de medicin y
calibracin. En una secuen- cia separada, la corriente directa se
enva desde el inyector superior a la supercie siguiendo el mismo
trayecto utilizado en la medicin de co- rriente de la formacin. El
voltaje se mide entre el inyector inferior y un electrodo de
referencia dis- tinto en la supercie. La medicin se efecta dos
vecescon polaridades negativas y positivas para eliminar errores
sistemticos, tales como la polarizacin o la deriva. Debido a que el
voltaje vara muy lentamente con la profundidad, por lo
general es suciente una medicin de voltaje por cada 10
estaciones de profundidad. El electrodo de referencia de supercie
para la calibracin de voltaje debe estar ubicado lo ms lejos
posible de la boca del pozo. Sin embar- go, esto no siempre es
posible o factible en las operaciones de campo reales. La
incapacidad de obtener una distancia suciente para el electrodo de
referencia o un buen contacto elctrico entre el electrodo de
supercie y la tierra pueden afec- tar de manera adversa la calidad
de la medicin del voltaje y, en consecuencia, la conabilidad de la
medicin de resistividad de la formacin. Esta dicultad puede
superarse utilizando una ecuacin derivada empricamente para esti-
mar la resistividad sin una medicin de voltaje.
Cuando se utiliza este mtodo, las resistividades de la formacin
de CHFR son aparentes, en lugar de absolutas. Un trmino de la
ecuacin com- pensa la presencia de la zapata del revesti- miento, y
un segundo trmino da cuenta de la geometra del revestimiento donde
se toma la medicin. Si bien esta frmula no es aplicable
universalmente, ha proporcionado resultados satisfactorios en
muchos casos. Incluso cuando no funciona, el carcter general de la
curva de resistividad se conserva, pero la curva completa se
desplaza respecto de la curva de resistividad real. Esto se
considera aceptable para la herra- mienta CHFR, ya que a menudo se
dispondr de un registro de referencia adquirido a pozo abierto, el
que permitir el ajuste del factor K.
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 5
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Telemetra
Electrodo superior de corriente
Junta de aislamiento
La calibracin de registros de CHFR con res- pecto a los
registros de pozo abierto consiste en ajustar la ganancia de la
medicin de la corriente de formacin de CHFR (efectivamente, el
factor K) para desplazar el registro del pozo entubado y
superponerlo al registro de pozo abierto. La determinacin del
desplazamiento adecuado requiere conocer la resistividad de una
capa, como una zona de lutitas o una capa no abierta al ujo, cuya
resistividad no se ha modicado desde la obtencin de los registros
de pozo abierto.
Desafos del diseo y la medicin El principal objetivo del diseo
de la herramienta CHFR fue medir de manera precisa y conable la
resistividad de la formacin detrs del revesti- miento, sin que se
viera afectada por problemas de contacto del revestimiento, capas
de cemento e invasin de uidos en las cercanas del pozo. Se
establecieron rigurosos objetivos adicionales pa- ra la deteccin de
capas delgadas: determinar la resistividad de las capas adyacentes,
tales como estraticacin, contactos agua-petrleo y petr- leo-gas,
con una resolucin vertical de 1 pie [0.3 m], y determinar un
contraste de resistividades a travs de las capas adyacentes del
orden del 5%. Para disear una herramienta como sta era necesario
resolver, en primer lugar, importantes desafos tcnicos en tres
reas: fsica, electrnica y mecnica. El comportamiento fsico de la
corriente elctrica en un pozo entubado es dis- tinto al de un pozo
abierto. El modelado y trabajo analtico proporcionaron una buena
comprensin de los aspectos fsicos y la mejor manera de manejar
fuentes inherentes de error y ruido aso- ciadas con los componentes
electrnicos. Este trabajo permiti que los registros de resistividad
pudieran derivarse de las mediciones bsicas. Las formaciones tpicas
tienen resistividades cerca de 1000 millones de veces ms altas que
las del tpico revestimiento de acero. Sin embargo, debido al gran
volumen de roca de yaci- miento, la relacin entre la corriente de
formacin y la corriente aplicada est en el rango de 10-3 a 10-5, en
vez de 10-9. Puesto que el cable elctrico limita la corriente total
que puede ser aplicada al revestimiento a unos pocos amperios, las
corrien- tes tpicas de formacin se encuentran en el rango de los
miliamperios. Debido a que las corrientes de formacin se miden a
travs de una cada en la resistencia del revestimiento de unas pocas
decenas de ohm, la medicin de CHFR se realiza en el rango de los
nanovoltios. El principal desafo de diseo fue desarrollar un
dispositivo que pudiera medir nanovoltios con precisin.
Electrnica
13 m
Brazos de electrodos de medicin
Hidrulica
Electrodo de corriente inferior
La herramienta CHFR La herramienta CHFR consiste de un cartucho
electrnico diseado recientemente, un electrodo de inyeccin de
corriente que tambin acta co- mo un centralizador, cuatro juegos de
electrodos de medicin de voltaje y un electrodo de retorno de
corriente que tambin acta como un cen- tralizador (izquierda). La
herramienta tiene una longitud de 43 pies [13 m] y un dimetro de
338 pulgadas, lo que permite bajarla a travs de tu- beras de
produccin y caeras de revestimiento de 412 pulgadas (liners). Si
bien la herramienta se puede bajar a travs de la tubera de
produccin, no puede medir la resistividad de la formacin a travs de
la tubera de produccin, sino slo a travs de una sola sarta de
revestimiento. La herramienta se puede utilizar en pozos con hasta
70 de desviacin, utilizando un centralizador adicional, o incluso
horizontalmente, utilizando separadores con propiedades aislantes.
Cada juego de electrodos consta de tres pla- cas separadas 120 y
conectadas en paralelo. Tres brazos por juego permiten un mejor
contacto con el revestimiento y mediciones redundantes en el caso
de que haya contacto insuciente en alguno de los electrodos, o en
el caso de que un electrodo est ubicado frente a un collar de
revestimiento o un disparo. Un collar de revesti- miento tpico
tiene una longitud de aproximada- mente 2 pies, la misma distancia
que separa cada juego de electrodos, y puede afectar la medicin de
CHFR. Los collares pueden aparecer como espigas en la curva de
impedancia del revestimiento. Cuando una estacin de la herra-
mienta CHFR abarca o se superpone con un collar de revestimiento,
la suma de espesores del acero puede afectar la medicin de
resistividad. En algunos casos, se ha minimizado el efecto del
collar de revestimiento mediante una segunda carrera con una
frecuencia de operacin menor. Los pequeos electrodos de voltaje
ubicados en la sonda estn diseados para atravesar pequeas
cantidades de incrustaciones y corro- sin del revestimiento, a n de
establecer un buen contacto elctrico con el revestimiento, lo cual
es esencial para la medicin de CHFR. La herramienta asciende por el
pozo con los brazos de electrodos extendidos para mejorar el con-
tacto con el revestimiento. El diseo de tres elec- trodos por nivel
proporciona redundancia, de modo que pocas mediciones se han
perdido a causa de fallas en un electrodo.
> Elementos y mdulos de la herramienta CHFR.
6 Oileld Review
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Respuesta de la invasin a la medicin de CHFR 101
Rt = 10 ohm-m Rxo = 1 ohm-m Rsh = 100 ohm-m Sin cemento
J = 0.5
Resistividad de CHFR, ohm-m
Espesor de la capa 500 pies 200 pies 50 pies 20 pies 10 pies
DOI = 16.3 pies 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Profundidad de investigacin (DOI, por sus siglas en ingls) de la
herramienta CHFR. La profundidad de investigacin se dene como el
punto en el cual la mitad de las seales proviene de la zona inva-
dida y la mitad de la zona virgen (J = 0.5). Para los parmetros de
formacin que se muestranzona virgen Rt =10 ohm-m, zona inva- dida
Rxo =1 ohm-m, y capas adyacentes Rsh =100 ohm-mla profun- didad de
investigacin de la herramienta CHFR es aproximadamen- te 16 pies [5
m]. La profundidad de investigacin de la herramienta CHFR, como la
de todas las herramientas de lateroperl, se ve afec- tada por la
resistividad de las capas adyacentes.
100
Profundidad de invasin, pies
No hay correlacin entre la calidad del con- tacto y la edad del
pozo. Hasta la fecha, slo 6 de los 100 pozos en los que se han
obtenido regis- tros con la herramienta CHFR han presentado
problemas con la calidad del contacto. En tres de los pozos, se
mantuvo un buen contacto durante la mitad del tiempo de operacin,
mientras que en los otros tres, no fue posible un buen contacto
elctrico debido a la acumulacin de incrustacio- nes en el
revestimiento o corrosin del mismo. La calidad del contacto
elctrico est dada por las mediciones de impedancia de inyeccin y de
resistencia del revestimiento. Antes de utilizar la herramienta
CHFR, es re- comendable efectuar un acondicionamiento pre- liminar
del revestimiento para mejorar el contacto elctrico,
particularmente en pozos co- rrodos o cuando hay incrustaciones
provocadas por la produccin de agua. La preparacin previa puede
incluir una carrera con una barrena y un raspador exible para
remover la corrosin o el servicio SCALE BLASTER para remover las
incrus- taciones.2 Incluso en campos en los que no se presentan
estos problemas, los operadores, con frecuencia, prefieren extraer
la tubera de produccin y preparar el revestimiento antes de bajar
la herramienta CHFR para reducir el riesgo de un contacto elctrico
pobre. La frecuencia de operacin de la herramienta CHFR puede
variar de 0.25 a 10 Hz, pero normal- mente se mantiene en 1 Hz. Se
necesita esta ba-
>
ja frecuencia para evitar la polarizacin y deriva que acompaan
el uso de corriente CC y tambin el efecto skin del revestimiento
que, dependiendo del espesor del revestimientopor lo general de 5 a
15 mm [0.2 a 0.6 pulgadas]puede convertir- se en una preocupacin,
incluso a bajas frecuen- cias de CA. Cuando la frecuencia de
operacin es demasiado alta, la corriente inyectada se concen- tra
en la parte interna del revestimiento y volver directamente a la
supercie durante la etapa de medicin, sin descender primero. En
estas cir- cunstancias, no habr corriente de formacin y, por
consiguiente, no habr medicin. La medicin de dos etapas de la
herramienta CHFR requiere tres niveles de electrodos para ob- tener
un punto de resistividad. Puesto que la son- da CHFR tiene cuatro
niveles, la duplicacin del canal de adquisicin principal hace
posible obte- ner dos mediciones de resistividad, a 2 pies de
distancia entre s en cada estacin de profundi- dad. La medicin se
efecta con la herramienta estacionaria, por dos motivos. Primero,
la magni- tud de las cantidades medidas es muy pequea y, por lo
tanto, muy sensible al error. Segundo, el movimiento de los
electrodos a lo largo del reves- timiento introduce un nivel de
ruido signicativo; hasta 104 veces mayor que el de la seal de la
formacin. En el mejor de los casos, esto lleva a gruesos errores en
el clculo de la resistividad de la formacin; en el peor de los
casos, hace que sea imposible obtener mediciones conables. Los
tiempos de cada estacin, incluida la calibracin en el fondo del
pozo, varan de dos a cinco mi- nutos, dependiendo de la
resistividad de la for- macin estimada, la precisin deseada y las
propiedades del revestimiento. Las estaciones de dos minutos
proporcionan una velocidad de adquisicin de registros equivalente a
120 pies/hr [37 m/hr]. Una carrera de registros tpica, a lo largo
de un intervalo de 1500 pies [457 m], demora 12 horas. Al igual que
con las herramien- tas nucleares, los mayores tiempos de estacin de
la herramienta CHFR mejoran la precisin y amplan el rango de las
resistividades medibles.
Modelado de la respuesta de la herramienta Para herramientas de
pozo abierto, la profundi- dad de investigacin (DOI, por sus siglas
en ingls) para una capa innitamente espesa, se dene como el punto
en que la mitad de la seal proviene de la zona invadida y la otra
mitad de la zona virgen. Con esta denicin, la DOI de la herramienta
CHFR tiene un rango de 7 a 37 pies [2 a 11 m], dependiendo de los
parmetros de la formacin (arriba).
2. Brondel D, Edwards R, Hayman A, Hill D, Mehta S y Semerad T:
Corrosion in the Oil Industry, Oileld Review 6, no. 2 (Abril de
1994):4-18. Crabtree M, Eslinger D, Fletcher P, Miller M, Johnson A
y King G: La lucha contra las incrustaciones Remocin y prevencin,
Oileld Review 11, no. 3 (Otoo de 1999): 30-49.
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 7
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Los modelos de la respuesta de resistividad de la sonda CHFR
demuestran que concuerda bastante bien con las respuestas de otras
herra- mientas de resistividad que poseen caractersti- cas
similares, tales como la curva de lectura profunda de la Sonda de
Lateroperl de Alta Resolucin HRLA y las curvas de lecturas
profundas de la Sonda de Lateroperl Azimutal de Alta Resolucin
(HALS) (derecha). De manera similar a los lateroperles de pozo
abierto, la herramienta CHFR mide las resisten- cias en series; por
el contrario, las herramientas de induccin las miden en paralelo.
En conse- cuencia, la medicin de la corriente que se fuga del
revestimiento debe atravesar, y se ve afecta- da, por cualquier
elemento que se encuentre en- tre el revestimiento y la formacin
(pgina siguiente, arriba). En la medicin de CHFR de pozo entubado,
la capa de cemento cumple la misma funcin que la zona invadida en
el pozo abierto. Por ello, los pa- rmetros cruciales son el
contraste entre las re- sistividades del cemento y la formacin
(Rt/Rcem) y los espesores del cemento. Los resultados del modelado
en 2D indican que el efecto del cemen- to en la medicin de CHFR es
insignicante en el caso de un cemento conductivo (Rt/Rcem mayor que
1), pero se hace signicativo cuando se trata de un cemento de gran
espesor o resistivo (Rt/Rcem menor que 1) (abajo). El modelado
mostr que el cemento resistivo o el cemento de gran espesor puede
generar lec- turas demasiado altas de la resistividad aparente de
CHFR en formaciones de baja resistividad (pgina siguiente, abajo a
la izquierda). Esto inuy en la decisin de jar el lmite ms bajo del
rango de resistividad de CHFR en 1 ohm-m. La medicin en sitio de la
resistividad del ce- mento no es posible, pero los estudios de
labora- torio demuestran que la resistividad del cemento
Modelado de mediciones de CHFR 102
Resistividad, ohm-m
101
Rt Rxo RCHFR RCHFR/C
100 9050
102
9100 9150 9200 9250 9300 9350 9400 9450 9500 9550 Modelado de
mediciones de HRLA
Resistividad, ohm-m
101
RHRLA1 RHRLA2 RHRLA3 RHRLA4 RHRLA5
9100 9150 9200 9250 9300 9350 9400 9450 9500 9550 100 9050
102 Modelado de mediciones de HALS
Resistividad, ohm-m
101
RHRLS RHRLD RHLLS RHLLD
100 9050
9100 9150 9200 9250 9300 9350 9400 9450 9500 9550 Profundidad,
pies
> Comparacin de las respuestas computadas de las herramientas
CHFR, HRLA y HALS para una formacin sinttica. El intervalo de
profundidad entre 9280 y 9500 pies es representativo de una zona
petrolfera, con una serie de capas resistivas invadidas (Rt = 40
ohm-m, Rxo = 4 ohm-m, radio de invasin de 20 pulgadas) de espesor
variable y capas conductivas (1.5 a 2 ohm-m). El intervalo superior
(9080 a 9250 pies) es caracterstico de una zona de agua con capas
conductivas e invasin resistiva (Rt entre 1.5 y 3 ohm-m, Rxo = 10
ohm-m, radio de inva- sin de 20 pulgadas) en un ambiente resistivo
(20 ohm-m). En la zona de agua, el factor K del registro CHFR se
desplaza levemente. Obsrvese el efecto insignicante (arriba) de la
presencia de una capa de cemento (resistividad = 3.5 ohm-m, espesor
= 0.75 pulgadas) que se agrega a la respuesta computada de CHFR
RCHFR/C (prpura), en comparacin con el registro calculado sin la
presencia de cemento (curva en rojo slido).
< Modelos que muestran el efecto de la resistividad del
cemento u otro material entre el revestimiento y la formacin, en la
respuesta de resistividad aparente de CHFR. El cemento de baja
resistividad (izquierda) casi no tiene efecto en la medicin de una
formacin de alta resistividad. La capa resistiva est a 500 pies
[152 m] por sobre la zapata de un revestimiento de unos 10,000 pies
[3048 m] de longitud y 512 pulgadas de dimetro. En la situacin
inversa (derecha), la medicin de la resistividad se ve afectada
signicativamente donde hay cemento de alta resistividad frente a
una formacin de baja resistividad.
101 101 Resistividad, ohm-m
Rt terica Sin cemento 0.75 pulg Rcem = 0.1 ohm-m 1.5 pulg Rcem =
0.1 ohm-m 3 pulg Rcem = 0.1 ohm-m
100 9450
100 9450 9460 9470 9480
Resistividad, ohm-m
Rt terica Sin cemento 0.75 pulg Rcem = 1 ohm-m 1.5 pulg Rcem = 1
ohm-m 3 pulg Rcem = 1 ohm-m 0.75 pulg Rcem = 10 ohm-m 1.5 pulg Rcem
= 10 ohm-m 3 pulg Rcem = 10 ohm-m
9490 9500 9510 9520 9460 9470 9480 9490 9500 9510 9520
Profundidad, pies Profundidad, pies
8 Oileld Review
-
Herramienta de registros
Zona invadida o cemento
Agujero o revestimiento
Rm Rxo
Rt
Zona virgen
Respuesta de las herramientas de lateroperfil y CHFR; en
serie
Rm
Rxo
smienta s herra e la leloesta d Respu cin; en paracude ind
Rt
vara por lo general entre 1 y 10 ohm-m.3 Adems, el cemento tiene
una microporosidad de cerca de 35% que permite que el agua del
cemento intercambie iones con el agua de la formacin. El agua de
alta salinidad de la formacin puede reducir la resistividad del
cemento y minimizar su efecto. Los resultados del modelado se han
utilizado para desarrollar grcas de sensitividad del ce- mento para
revestimientos de 412, 7 y 958 pulga- das de dimetro externo (abajo
a la derecha). Para los valores tpicos de espesor y resistividad
del cemento (por ejemplo, 0.75 pulgadas, y entre 1 y 5 ohm-m
respectivamente) y dentro del rango de medicin de resistividad de
CHFR (1 a 100 ohm-m), el error debido al cemento es de menos del
10%. En ms de un 95% de los trabajos de adquisicin de registros de
CHFR no se ha requerido correccin por cemento. Hay dos factores
adicionales relacionados con el cemento, cuyos efectos en la
resistividad de formacin aparente de CHFR son inciertos. Un factor
es el posible cambio de la resistividad del cemento a lo largo del
tiempo. Esto no se puede determinar, ya que la medicin en sitio de
la re- sistividad del cemento actualmente no es posi- ble. El
segundo factor es el efecto de la calidad del trabajo de
cementacin. En este caso, se re-
3. Klein JD, Martin PR y Miller AE: Cement Resistivity and
Implications for Measurement of Formation Resistivity Through
Casing, artculo de la SPE 26453, presentado en la Conferencia y
Exhibicin Tcnica Anual de la SPE, Houston, Texas, EUA, Octubre 3-6,
1993. Klein JD y Martin PR: The Electrical Resistivity of Cement,
Final Report, Gas Research Institute Report GRI-94/0273 (1994).
> Diferencia entre las respuestas de las herramientas CHFR o
de lateroperl y las herramientas de induccin. Los dispositivos de
lateroperl, incluida la herramienta CHFR, miden las resistencias
del pozo y la formacin en serie, mientras que los de induccin miden
estas resistencias en paralelo.
Efecto del cemento en las mediciones de CHFR 120 1.6
1.4
Grfica de sensibilidad de lecturas de CHFR al cemento
(revestimiento de 7 pulgadas)
100 Error relativo en las lecturas de CHFR, % 80
60 Rt /RCHFR
Rcem ohm-m 0.1 1 2 5 10 20
1.2
1.0
0.8 40
0.6
20 0.4
0
Sin cemento 0.5 pulgadas 0.75 pulgadas 1.5 pulgadas 3 pulgadas 5
pulgadas
0.2
0 10-2
-20 10-1 100 101 102 10-1 100 101 102
Resistividad de la formacin, ohm-m RCHFR /Rcem > Error
relativo en la medicin de la resistividad de la formacin debido a
la resistividad del cemento. Para un revestimiento de 7 pulgadas de
dimetro, una capa de cemento de resistividad igual a 0.75 ohm-m y
formacin cuya resistividad es menor a 1 ohm-m, el efecto del
cemento es cada vez mayor. Por esta razn, se recomienda aplicar la
herramienta CHFR en formaciones cuyas resistividades excedan 1.0
ohm-m.
> Grca de sensibilidad de las mediciones de CHFR al cemento
para un revestimiento de 7 pulgadas de dimetro externo. De manera
simi- lar a las grcas de correccin para registros de lateroperl de
pozo abierto, esta grca muestra el coeciente de correccin como una
funcin del contraste de resistividad aparente RCHFR /Rcem, para
valores tpicos de espesor de cemento.
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 9
-
Resistencia del revestimiento, Carrera 1 0
Profundidad, m 100 1
Lateroperfil profundo de pozo abierto ohm-m
Resistividad de CHFR, Carrera 1 1 ohm-m
Resistividad de CHFR, Carrera 2 1 ohm-m
1000 Imagen USI del 1000 Cemento
1000
Resistencia del revestimiento, Carrera 2 0
Espesor del revestimiento 0 pulgadas 0.5
100
1100
1125
1150
> Registro de CHFR en un pozo con cemento de baja calidad. Si
bien la imagen USI del cemento (extremo derecho) muestra baja
calidad (celeste) en algunos lugares, la coincidencia entre las dos
carreras de la herramienta CHFR (Carril 2) y el registro de pozo
abierto en el pozo de prueba de Schlumberger en Villejust, Francia,
es bastante alta. Tambin es visible en la imagen de cemento un
canal en el revestimiento producido por el cable elctrico.
10 Oileld Review
-
Resistencia del segmento del revestimiento
0 ohm Rayos gamma
0 API
CCL -19 1
1450
100
0.0001 Profundidad, m
1 Resistividad aparente de CHFR
ohm-m 1000 1.95 Densidad
g/cm3 2.95
Lateroperfil profundo de Platform Express 1 ohm-m 1000 0.45
Porosidad de neutrones m3/m3 -0.15
1500
> Gran coincidencia entre el registro CHFR y las mediciones
de lateroperl profundo de la sonda Platform Express obtenidas a
pozo abierto (Carril 2), en la seccin inferior de un pozo de gas en
Austria. La coincidencia entre ambos registros es bastante alta. En
el Carril 3, la densidad de la formacin y la porosidad de neutrones
muestra el cruce tpico observado frente a las zonas de gas
(sombreado).
comienda que la calidad del cemento se evale utilizando la
herramienta de Adherencia del Cemento CBT, la herramienta de
Evaluacin de la Cementacin CET, o la herramienta de Imgenes
Ultrasnicas USI. El espesor del cemento se puede calcular de manera
aproximada a partir del calibre de pozo abierto y el tamao del
revestimiento. En un ejemplo tomado en el pozo de prueba de
Schlumberger en Villejust, Francia, se comparan dos carreras de la
herramienta CHFR efectuadas con dos aos de separacin, con los
registros de lateroperl originales de pozo abierto adquiridos 30
aos antes (pgina anterior). Los resultados de campo, tanto en
los
pozos viejos (30 aos) como en los nuevos (9 das), no mostraron
efectos notables causados por el cemento.
Repetibilidad, conabilidad y lmites de la medicin Los registros
de campo de la herramienta CHFR han demostrado que la medicin es
repetible y comparable con la resistividad de la formacin de pozo
abierto registrada en el momento de la perforacin. Los datos CHFR
han identicado con claridad zonas vrgenes, agotadas y no barridas.
Debido a problemas en el pozo, no se pudo obtener un registro de
resistividad de pozo abier-
to en una seccin intermedia de un pozo de gas en Austria,
perforado por Rohoel Aufsuchungs AG (RAG), antes de asentar un
revestimiento de 7 pulgadas. La perforacin continu en la zona ms
profunda y, despus que se obtuvieron los registros de resistividad,
se baj una caera de revestimiento de 412 pulgadas de dimetro. Tras
ello, la herramienta CHFR se corri en ambas secciones (arriba). La
coincidencia entre el late- roperl profundo de la sonda Platform
Express y la resistividad de CHFR en la seccin inferior proporcion
un alto grado de conanza en la medi- cin de CHFR, lo que permiti a
RAG evaluar la seccin intermedia sin realizar otras pruebas.
(continuacin en la pgina 14)
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 11
-
Historia de la medicin de la resistividad en pozos entubados
Medir la resistividad detrs del revestimiento ha sido por mucho
tiempo un sueo en el campo pe- trolero. En la dcada de 1930, poco
despus de que Conrad y Marcel Schlumberger introdujeran los
primeros registros elctricos de pozo abierto, la industria reconoci
la necesidad de una medi- cin equivalente en pozos entubados para
eva- luar zonas productivas previamente inadvertidas y monitorear
la produccin en los miles de pozos completados antes de la llegada
de la adquisi- cin de registros. Para obtener la resistividad detrs
del revestimiento, es necesario medir la corriente que se fuga a
travs del revestimiento de acero hacia la formacin adyacente.
Aunque en teora esto es relativamente simple, resulta
extremadamente difcil en la prctica debido al enorme contraste
entre las propiedades electro- magnticas del acero y las
formaciones geolgi- cas. El revestimiento de acero tiene de 107 a
1010 ms conductividad que las formaciones del sub- suelo y posee
una permeabilidad magntica 10 a 200 veces mayor. El efecto neto de
este amplio rango dinmico es que la seal dbil de la for- macin
queda enmascarada por la seal del revestimiento que es mucho mayor.
Durante los ltimos 60 aos, se han emitido numerosas patentes para
teoras, mtodos y apa- ratos diseados para medir y obtener la
resistivi- dad de la formacin para pozos entubados. Entre estas
patentes se encuentran propuestas de mtodos galvnicoselectrodos o
lateloper- lesas como tambin mtodos de induccin.1 Muchos de los
mtodos propuestos no logran reconocer y contrapesar una cantidad de
facto- res que afectan la medicin. Entre ellos se inclu- yen el
espaciado ptimo de los electrodos, las variaciones en la
resistencia de contacto del electrodo y las variaciones en el
espesor del revestimiento, la resistencia y el efecto skin; la
cantidad de corriente que realmente se fuga hacia la formacin es
una pequea fraccin de
1. Entre los ejemplos de mtodos galvnicos propuestos se incluyen
los siguientes: Stewart WH: Electrical Logging Method and
Apparatus, patente de los EUA No. 2,459,196 (Enero 18, 1949).
Fearon RE: Method and Apparatus for Electric Well Logging, patente
de los EUA No. 2,729,784 (Enero 3, 1956). Fearon RE: Method and
Apparatus for Electric Well Logging, patente de los EUA No.
2,891,215 (Junio 16, 1959). Desbrandes R y Mengez P: Method and
Apparatus for Measuring the Formation Electrical Resistivity in
Wells Having Metal Casing, patente francesa No. 72 41218
(2,207,278) (Noviembre 20, 1972). Gard MF, Kingman JEE y Klein JD:
Method and Apparatus for Measuring the Electrical Resistivity of
Geologic Formations Through Metal Drill Pipe or Casing, patente de
los EUA No. 4,837,518 (Junio 6, 1989). Kaufman AA: Conductivity
Determination in a Formation Having a Cased Well, patente de los
EUA No. 4,796,186 (Enero 3, 1989).
la corriente que se introduce en el revesti- miento. Las
variaciones en la resistencia del revestimiento pueden ser el
resultado de dife- rencias en las tolerancias de fabricacin, com-
posicin qumica, corrosin y fracturas. En teora, algunos de los
mtodos propuestos podran producir datos vlidos. Sin embargo, la
extremadamente baja relacin seal-ruido y la limitacin de la
tecnologa disponible en el momento en que se otorgaron estas
patentes haca prcticamente imposible medir de manera precisa la
casi imperceptible seal de nanovol- tios de la formacin. Hasta la
fecha, slo los mtodos con electrodos han demostrado ser factibles.
Los principios bsi- cos de la medicin se propusieron independiente-
mente en una patente otorgada por la URSS a Alpin en 1939 y una
patente otorgada a Stewart por los EUA en 1949.2 En 1972, una
patente otor- gada por Francia propuso un diseo de seis elec-
trodos, utilizando una medicin de dos etapas que se aproxima mucho
a la utilizada por la pri- mera herramienta de demostracin,
desarrollada por Vail, casi 20 aos despus.3 No fue sino hasta
principios de la dcada de 1990 que los avances en la tecnologa de
dispositivos electrnicos per- miti el desarrollo de esta
herramienta operada a cable elctrico. A nes de la dcada de 1980,
ParaMagnetic Logging (PML) dise el montaje y los mtodos de
adquisicin que tuvieron como resultado su primera herramienta de
demostracin.4 Durante el mismo perodo, Alexander Kaufman,
trabajando independientemente, logr una solucin similar a la de
Vail.5 Los estudios iniciales de factibilidad, el desarrollo de la
herramienta y la evaluacin del cemento estuvieron respaldados y
nanciados por un grupo diverso que inclua empresas operado- ras,
empresas de servicios, el departamento de Energa de los Estados
Unidos de Norteamrica (DOE, por sus siglas en ingls), la Agencia
de
Vail WB III: Methods and Apparatus for Measurement of the
Resistivity of Geological Formations from Within Cased Boreholes,
patente de los EUA No. 4,820,989 (Abril 11, 1989). Vail WB III:
Methods and Apparatus for Measurement of Electronic Properties of
Geological Formations Through Borehole Casing, patente de los EUA
No. 4,882,542 (Noviembre 21, 1989). Vail WB III: Methods and
Apparatus for Measurement of Electronic Properties of Geological
Formations Through Borehole Casing, patente de los EUA No.
5,043,668 (Agosto 27, 1991). Vail WB III: Measurement of In-Phase
and Out-Of-Phase Components of Low Frequency A.C. Magnetic Fields
Within Cased Boreholes to Measure Geophysical Properties of
Geological Formations, patente de los EUA No. 5,065,100 (Noviembre
12, 1991). Vail WB III: Electronic Measurement Apparatus Movable in
a Cased Borehole and Compensating for Casing Resistance
Differences, patente de los EUA No. 5,075,626 (Diciembre 24,
1991).
Proteccin del Ambiente de los EUA y el Instituto de Investigacin
del Gas (GRI, por sus siglas en ingls, ahora conocido como
Instituto de Tecnologa del Gas, GTI).6 Los primeros registros
experimentales de la herramienta PML obtenidos en 1992 probaron el
concepto de medicin y demostraron varios puntos de importancia.7 En
primer lugar, las mediciones conrmaron la teora de operacin y los
datos obtenidos, por lo general, reproducan las caractersticas del
lateroperl de pozo abierto. En segundo lugar, las mediciones eran
repetibles y operaban en el rango de los 7 a los 100 ohm-m. En
tercer lugar, el cemento del revestimiento no pareca afectar la
medicin. Finalmente, la resolucin vertical era de varios
espaciamientos entre electrodos. La primera prueba exitosa en un
campo petrolfero tuvo lugar en el pozo de investigacin MWX-2 del
DOE en Rie, Colorado, EUA, en 1994. En esta prueba se utiliz un
diseo perfeccionado de la herramienta PML.8 En 1995, Western Atlas
comenz el desarrollo de una herramienta comercial en conjunto con
el GRI y, dos aos ms tarde, adquiri PML y su tecnologa.9 La
herramienta de Resistividad a travs del Revestimiento (TCRT, por
sus siglas en ingls) de Baker Atlas es en la actualidad un
prototipo en etapa de pruebas de campo.10 El inters de Schlumberger
en los registros de resistividad de pozos entubados fue una conse-
cuencia natural del desarrollo de la herramienta de Evaluacin de la
Corrosin CPET. Esta herra- mienta aplica cuatro niveles de
electrodos al revestimiento para medir su resistencia y corriente.
La investigacin comenz a nes de la dcada de 1980 en
Schlumberger-Doll Research (SDR), Ridgeeld, Connecticut, EUA, y en
1992 se inici un proyecto sobre medicin de la resistivi- dad de la
formacin en pozos entubados, en el Centro de Productos Riboud de
Schlumberger
Entre los ejemplos de mtodos de induccin propuestos se
encuentran los siguientes: Vail WB III: Methods and Appraratus For
Induction Logging in Cased Boreholes, patente de los EUA No.
4,748,415 (Mayo 31, 1988). Gianzero SC, Chemali RE, Sinclair P y Su
SM: Method and Apparatus for Making Induction Measurements Through
Casing, patente de los EUA No. 5,038,107 (Agosto 6, 1991). 2. Alpin
LM: The method of the electric logging in the borehole with casing,
patente de la URSS No. 56,026 (Noviembre 30, 1939). Stewart,
referencia 1. 3. Desbrandes y Mengez, referencia 1. Mamedov NB:
Performance of Electrical Logging of the Cased Wells with a
Six-Electrode Sonde. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy, Neft I
Gaz, (Noticias de las Instituciones Acadmicas Superiores, Petrleo y
Gas) no. 7 (1987): 11-15 (en Ruso).
12 Oileld Review
-
(SRPC, por sus siglas en ingls) en Clamart, Francia. En 1995, el
equipo del proyecto de SRPC evalu la tecnologa de PML en relacin
con sus propias iniciativas de diseo y escogi continuar el
desarrollo de la tecnologa para medir la Resistividad de la
Formacin en Pozo Entubado CHFR de Schlumberger. A travs de un
intenso esfuerzo de investigacin e ingeniera se desarro- llaron
nuevos dispositivos electrnicos y mtodos de procesamiento de
seales, as como tambin mtodos para suministrar energa al fondo del
pozo y mantener el contacto de los electrodos. El primer registro
se obtuvo con una herramienta experimental de un solo canal en
1996. En 1998, se introdujo una herramienta experimental de segunda
generacin, utilizando un diseo de dos canales. Los prototipos de
ingeniera y herramien- tas comerciales creados posteriormente
emplean este diseo de dos canales.11 Con el servicio CHFR, se han
obtenido con xito registros en ms de 100 pozos en todo el mundo, y
la produccin de esta herramienta est incrementndose para satisfacer
la creciente demanda mundial (izquierda). La herramienta CHFR
proporciona una medi- cin que investiga una mayor profundidad con
respecto a lo que se logra con el monitoreo con- vencional de
saturacin de pozos entubados con herramientas nucleares. Mientras
las mediciones de CHFR leen hasta unos 2 m [6.6 pies] dentro de la
formacin, las mediciones nucleares pene- tran slo unos 25 cm [10
pulgadas]. A diferencia de las mediciones nucleares, la medicin de
la resistividad de la herramienta CHFR puede efec- tuarse en zonas
de baja porosidad de la forma- cin o baja salinidad del uido de
formacin, y permite una comparacin fcil y directa con los registros
de resistividad de pozo abierto.
> Primer plano de los electrodos de medicin de la herramienta
CHFR.
4. Vail, referencia 1. 5. Kaufman, referencia 1. Kaufman AA: The
Electrical Field in a Borehole with a Casing, Geophysics 55, no. 1
(1990): 29-38. Kaufman AA y Wightman WE: A Transmission-Line Model
for Electrical Logging Through Casing, Geophysics 58, no. 12
(1993): 1739-1747. 6. Schenkel CJ y Morrison HF: Effects of Well
Casing on Potential Field Measurements Using Downhole Current
Sources, Geophysical Prospecting 38 (1990): 663-686. Schenkel CJ:
The Electrical Resistivity Method in Cased Boreholes, University of
California, Berkeley, EUA, Tesis de doctorado (1991). Publicado
como informe LBL-31139: Lawrence Berkeley National Laboratory,
Berkeley, California (1991). Schenkel C y Morrison HF: Electrical
Resistivity Measurement Through Metal Casing, Geophysics 59, no. 10
(1994): 1072-1082. Klein et al, referencia 3, texto principal.
Klein y Martin, referencia 3, texto principal. Vail WB y Momii ST:
Proof of Feasibility of the Through Casing Resistivity Technology,
Final Report, Gas Research Institute Report GRl-96/033 (1996).
Zhang X, Singer B y Shen LC: Quick Look Inversion of Through-Casing
Resistivity Measurement, Final Report, Gas Research Institute
Report GRl-96/0001 (1996).
7. Vail WB, Momii ST, Woodhouse R, Alberty M, PeveraroSinger BS,
Fanini 0, Strack K-M, Tabarovsky LA y Zhang RCA y Klein JD:
Formation Resistivity MeasurementsX: Measurement of Formation
Resistivity Through Steel Through Metal Casing, Transcripciones del
34 SimposioCasing, artculo de la SPE 30628, presentado en la Anual
sobre Registros de la SPWLA, Calgary, Alberta,Conferencia y
Exhibicin Tcnica Anual de la SPE, Canad. Junio 13-16, 1993, artculo
F.Dallas, Texas, EUA. Octubre 22-25, 1995. 8. Vail WB, Momii ST y
Dewan JT: Through Casing ResistivityMaurer H-M, Fanini 0 y Strack
K-M: GRI Pursues Goal of Measurements and Their Interpretation for
HydrocarbonCommercial Through-Casing Resistivity Measurement,
Saturations, artculo de la SPE 30582, presentado en laGas Research
Institute Gas Tips 2, no. 2 (1996): 10-13. Conferencia y Exhibicin
Tcnica Anual de la SPE, Dallas,Singer BS y Strack K-M: New Aspects
of Through- Texas, EUA. Octubre 22-25, 1995.Casing Resistivity
Theory, Geophysics 63, no. 1 (1998): Vail WB, Momii ST, Haines H,
Gould JF Jr y Kennedy WD:52-63. Formation Resistivity Measurements
Through Metal10. Maurer HM y Hunziker J: Early Results of Through
Casing at the MWX-2 Well in Rie, Colorado,Casing Resistivity Field
Tests, Petrophysics 41, no. 4 Transcripciones del 36 Simposio Anual
sobre Registros de(2000): 309-314. la SPWLA, Pars, Francia. Junio
26-29, 1995, artculo 00. 11. Wu X y Habashy TM: Inuence of the
Steel Casings on 9. Tabarovsky LA, Cram ME, Tamarchenko TV, Strack
K-M yElectromagnetic Signals, Geophysics 59, no. 2 (1994): Singer
BS: Through-Casing Resistivity (TCR Physics,378-390. Resolution and
3-D Effects, Transcripciones del 35 Bguin P, Benimeli D, Boyd A,
Dubourg I, Ferreira A, Simposio Anual sobre Registros de la SPWLA,
Tulsa, McDougall A, Rouault G y VanderWal P: Recent Oklahoma, EUA.
Junio 19-22, 1994, artculo TT. Progress on Formation Resistivity
Measurement Through Singer BS, Fanini 0, Strack K-M, Tabarovsky LA
y Zhang X:Casing, Transcripciones del 41 Simposio Anual sobre
Through-Casing Resistivity: 2-D and 3-D Distortions andRegistros de
la SPWLA, Dallas, Texas, EUA. Correction Techniques,
Transcripciones del 36Junio 4-7, 2000, artculo CC. Simposio Anual
sobre Registros de la SPWLA, Pars, Francia. Junio 26-29, 1995,
artculo PP.
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 13
-
Rayos gamma 0 API 100
Profundidad, m Resistividad aparente de CHFR 1 ohm-m 1000
Resistencia del segmento del revestimiento 0 ohm 0.0001
Repeticin de la resistencia del segmento del revestimiento
0 ohm 0.0001 Repeticin de la resistividad aparente de CHFR 1
ohm-m 1000
1200
1250
> Excelente repetibilidad de la medicin de CHFR (Carril 2) en
una seccin ms somera del mismo pozo de Austria.
Una segunda carrera efectuada sobre el intervalo entre 1220 y
1250 m ilustra la excelente repetibi- lidad de la medicin (arriba).
Debido a la fsica de la medicin y a la profundidad de investigacin,
la resistividad de CHFR no se ve afectada por los derrumbes del
pozo. Un ejemplo tomado de Medio Oriente muestra cmo la herramienta
CHFR lee de manera conable las resistividades, incluso en los pozos
agrandados (pgina siguiente).
La herramienta CHFR mide un rango de resis- tividad de 1 a 100
ohm-m con un 10% de preci- sin. El lmite inferior de 1 ohm-m est
jado por la inuencia del cemento. El lmite superior de 100 ohm-m
est jado por la relacin seal-ruido y el tiempo aceptable por
estacin. Dependiendo del dimetro, el espesor y el peso del revesti-
miento, y de la distancia a la zapata del revesti-
miento, el lmite superior real puede ser mayor a 100 ohm-m. La
planicacin previa al trabajo puede determinar si las propiedades
del yaci- miento son adecuadas para la utilizacin de la herramienta
CHFR, as como la relacin entre la mxima resistividad medible de la
formacin y el tiempo de adquisicin de la estacin requeridos para
lograr la precisin y exactitud deseadas.
14 Oileld Review
-
Resistividad de CHFR 0.2 ohm-m
Rxo 0.2
Profundidad, pies Calibre
6 pulgadas
Rayos gamma 0 API 150
16
ohm-m 2000
Porosidad de neutrones 0.6 pies3/pies3
Tiempo de trnsito 140 40
0
2000
Lateroperfil somero de Platform Express 0.2 ohm-m 2000
Lateroperfil profundo de Platform Express 0.2 ohm-m 2000
X400
X450
X500
X550
Derrumbe X600
> Comparacin de los efectos de derrumbe del pozo (washout) en
mediciones nucleares y de CHFR. En este pozo de Medio Oriente, a
una profundidad de X600 pies, el calibre (Carril 1) indica un
derrumbe con un dimetro del pozo cercano a las 16 pulgadas [41 cm].
En el Carril 2, la resistividad de CHFR (crculos abiertos de trazo
negro) se superpone al lateroperl profundo de pozo abierto de la
sonda Platform Express (rojo) y parece no estar afectada por el
derrumbe del pozo. En cam- bio, a la misma profundidad, los
registros de porosidad del pozo abierto presentados en el Carril 3
(azul, porosidad de neutrones; verde, tiempo de trnsito) se ven
afectados de manera signicativa.
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 15
-
Rayos gamma 0 API
Corriente de la formacin 0 2
Voltaje 0.015
Corriente total 7 2 8
0.005
100 Profundidad en m
0.1
150 0.1 Resistividad de CHFR recalculada utilizando voltaje
ohm-m
Resistividad de CHFR corregida por cemento ohm-m
Resistividad de CHFR 0.1 ohm-m
Resistividad del pozo abierto 0.1 ohm-m 100
100
100
100
Revestidor de 7 pulgadas
XX30
XX50 Caera de revestimiento de 41/2 pulgadas
XX70 > Comparacin del procesamiento de las lecturas de CHFR
con y sin medicin de voltaje y correccin por cemento en un pozo
marino de Medio Oriente. La correccin por cemento se vuelve muy
pequea por encima de los 1.5 ohm-m e insignicante sobre los 3.0
ohm-m, como lo indica la superposicin de las lneas amarillas y
rojas (Carril 2). El recuadro muestra la menor corriente por encima
de la tubera de revestimiento de 412 pulgadas, debido al contacto
elctrico insuciente entre las tuberas de 412 pulgadas y la de 7
pulgadas.
Los resultados obtenidos en un pozo de TOTAL ABK en la zona
marina de Abu Dhabi, EAU, mues- tran la importancia de una
adquisicin completa de datos y la correccin por la presencia del
ce- mento para ampliar los lmites de operacin de la herramienta
CHFR (arriba). La observacin de otros datos del campo indic que la
distribucin de la corriente aplicada al revestimiento en este pozo,
vari signicativamente respecto del modelado de las mediciones CHFR:
el componente descendente de la corriente aplicada fue mucho mayor
que el componente ascendente. Esta situacin poda atri- buirse al
contacto elctrico insuciente entre la tubera de revestimiento de
412 pulgadas y el revestidor de 7 pulgadas, por encima del punto de
inyeccin, lo que impeda que la corriente uyera hacia abajo por el
trayecto esperado para un revestimiento homogneo. Un contacto
elctrico insuciente entre las secciones del revestimiento puede
provocar un error signicativo en el clculo
de la resistividad de CHFR, particularmente cuando el voltaje se
estima en lugar de medirse. En este caso, la medicin de voltaje de
CC se haba obtenido en la misma carrera de la herra- mienta y se
pudo incluir en el nuevo clculo de la resistividad de CHFR. Los
resultados del nuevo clculo estn ms cercanos a los datos del pozo
abierto, pero an son altos. En la zona acufera, entre XX45 y XX70
m, la re- sistividad del pozo abierto est en el rango de 0.2 a 0.3
ohm-m, bastante por debajo del rango normal de funcionamiento de la
herramienta CHFR. Se sa- be que la resistividad del cemento est
dentro del rango aceptable. Sin embargo, frente a estas bajas
resistividades de formacin, no se puede ignorar la inuencia del
cemento en las mediciones de CHFR. Se calcul una correccin por
cemento (resistividad y espesor del cemento de 5 ohm-m y 0.75
pulgadas, respectivamente), la cual fue aplicada a los datos
recalculados de la herramienta CHFR. Las resistivi-
dades de CHFR resultantes ahora coinciden con los datos del pozo
abierto sobre este intervalo, el que inicialmente se haba pensado
que estaba fuera del rango operativo de la herramienta CHFR. Adems
de las restricciones respecto de la resistividad de la formacin y
del cemento, la resolucin vertical de las mediciones de CHFR tiene
algunas limitaciones. La resolucin vertical es una funcin del
espaciamiento de los electro- dos de voltaje. El valor de 4 pies
[1.2 m] repre- senta el espesor mnimo de la capa para que la
lectura sea correcta en la mitad de ella. Se puede localizar un
contacto agua-petrleo (CAP) a 1 pies, incluso con un espaciamiento
de estacin de 2 pies. La profundidad de investigacin es de 7 a 37
pies [2 a 11 m], prcticamente ilimitada en comparacin con los
estndares de la mayora de las herramientas de registros operadas a
cable. Vara levemente con el contraste entre la resisti- vidad de
la formacin y del cemento.
16 Oileld Review
-
Aplicaciones Las aplicaciones bsicas para las mediciones de
resistividad en pozos entubados fueron reconoci- das en la dcada de
1930, y abarcan: la adquisi- cin de registros primarios, la
adquisicin de registros de contingencia, la identicacin de zonas
productivas previamente inadvertidas y el monitoreo del yacimiento.
Registros primariosLa adquisicin de regis- tros primarios es una
decisin planicada de reemplazar todos o la mayor parte de los
servicios de pozo abierto con mediciones de pozo entubado. Esta
decisin se origina en un deseo de reducir riesgos asociados con la
inestabilidad del pozo o malas condiciones para la adquisicin de
regis- tros, o quizs para mejorar los aspectos econmi- cos. Por
ejemplo, en un campo en explotacin donde la geologa ya ha sido bien
caracterizada a travs de pozos existentes, una combinacin de
registros de CHFR con mediciones nucleares de pozo entubado, tales
como los registros de Tiempo de Decaimiento Termal TDT o los de la
herramien- ta de Control de Saturacin del Yacimiento RST para
estimar la porosidad, pueden proporcionar un anlisis completo de la
saturacin de la formacin. Registros de contingenciaEste tipo de
registros es apropiado para situaciones no plani- cadas en las
cuales las condiciones del pozo abierto, tales como la
inestabilidad del hueco o la falla de la herramienta impiden la
adquisicin exitosa de registros. Ahora, con el servicio CHFR, las
herramientas para pozo entubado pueden proporcionar todos los datos
necesarios. En un pozo reciente del Mar del Norte, las herramien-
tas de adquisicin de registros durante la perfo- racin (LWD, por
sus siglas en ingls) fallaron y no haba otros registros de pozo
abierto disponi- bles. Sin la evaluacin proporcionada por la
herramienta CHFR, el operador podra haber abandonado el pozo. En
otro caso, las condicio- nes del pozo impedan la adquisicin de
registros de pozo abierto; sin la evaluacin del pozo entu- bado
proporcionada por la herramienta CHFR, el operador habra tenido que
perforar otro pozo para realizar una evaluacin adecuada del yaci-
miento. La experiencia de campo hoy indica que los registros de
contingencia comprenden una parte sustancial del mercado total para
las medi- ciones de resistividad detrs del revestimiento.
Identicacin de zonas productivas previa- mente inadvertidasEstas
zonas constituyen un porcentaje signicativo de las reservas
potencia- les en muchos campos petrolferos. Esta catego- ra incluye
no slo zonas que fueron inadvertidas o que fueron mal identicadas,
sino las que fue- ron deliberadamente inadvertidas y otras que
han
Lateroperfil profundo de pozo abierto 0.2 ohm-m
Lateroperfil somero de pozo abierto 0.2
Profundidad, m
ohm-m
Resistividad de MSFL 0.2
Densidad volumtrica 1.65 g/cm3 2.65 0.2
ohm-m
Resistividad de CHFR ohm-m 200
200
200
200
Rayos gamma 0 API 200
X750
X800
X850
X900
> Zona productiva previamente inadvertida. En este pozo de
Indonesia, el lateroperl del pozo abierto subestim la resistividad
debido a una invasin profunda en el intervalo comprendido entre los
X725 y X950 pies y, por lo tanto, este intervalo no fue completado.
La herramienta CHFR, corrida varios meses despus de la perforacin,
sugiri que esta misma zona contena hidrocarburos. Tras ello, el
intervalo fue completado y puesto en produccin.
experimentado resaturacin despus de aos de produccin. En estos
casos, los pozos pueden ha- ber sido perforados antes de la
disponibilidad de herramientas de adquisicin de registros de pozos
o herramientas modernas. La evaluacin del pozo entubado facilita la
identicacin de estas zonas y permite la estimacin de reservas
adicionales. La invasin profunda a veces oculta zonas productivas.
El registro lateroperl de un pozo de Indonesia fue intensamente
afectado por la in- vasin y se subestim la resistividad (arriba).
Puesto que la separacin de las curvas entre los X725 y X950 pies
sugera una zona hmeda, sta no fue perforada. Poco tiempo despus de
termi- nar el pozo, ste produca cerca de un 100% de agua de las
zonas ms profundas y el pozo fue cerrado. Unos cuantos meses
despus, una vez
que el lodo ltrado tuvo tiempo de dispersarse, un registro de
CHFR indic que esta zona en rea- lidad s contena hidrocarburos. La
zona fue com- pletada en base a la interpretacin del registro de
CHFR y qued produciendo petrleo a una tasa de 200 bppd [32 m3/d].
Monitoreo del yacimientoEl monitoreo del yacimiento consiste en la
adquisicin de regis- tros por lapsos de tiempoadquisicin de regis-
tros en distintos momentospara hacer un seguimiento de los cambios
en la saturacin de los uidos y monitorear la posicin de los contac-
tos de los mismos durante la produccin y los proyectos de inyeccin
de agua. Esta tcnica ha sido exitosa en otro pozo de Indonesia, en
donde el registro de CHFR mostr un contacto agua- petrleo
inesperado a 12 pies [3.5 m] por debajo
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 17
-
del CAP original, determinado a partir de los re- gistros de
pozo abierto (prxima pgina, arriba). Se perfor la zona inferior y
tres semanas des- pus estaba produciendo a razn de 2150 bppd [342
m3 /d] sin corte de agua, conrmando los resultados de las
mediciones de CHFR. La expli- cacin ms plausible es que el proyecto
de inyec- cin de agua en el campo haba barrido un banco de petrleo
hacia las cercanas de este pozo, pero no se poda producir petrleo a
travs de los dis- paros (perforaciones, punzados) ms altos a causa
de una barrera de permeabilidad vertical. Si bien la herramienta
CHFR puede proporcionar mediciones de resistividad detrs del
revestimiento, es posible obtener resultados ms completos al
combinarlas con las mediciones nucleares. La herramienta de
resistividad CHFR proporciona mediciones de saturacin provenientes
de una profundidad de investigacin bastante superior a la de las
herramientas de registros nucleares utilizadas actualmente para la
evaluacin de las formaciones detrs del revestimiento. El rango
dinmico de la medicin de CHFR es tal, que la evaluacin tambin es
posible en yacimientos con baja porosidad y baja salinidad en la
formacin, condiciones que por lo general son desfavorables para una
evaluacin precisa con las herramientas nucleares. En las
situaciones en que el pozo y las condiciones no son favorables para
la mediciones de CHFR, entonces se recurre a los registros
nucleares para obtener los datos necesarios (derecha). Para
comprender mejor el comportamiento del yacimiento, las mediciones
de porosidad y resistividad de CHFR a partir de herramientas
nucleares tales como la herramienta RST, pueden combinarse para
proporcionar una evaluacin cuantitativa de la saturacin,
equivalente a una interpretacin de registros de pozo abierto. La
herramienta RST proporciona dos importantes mediciones para
determinar la saturacin de hidrocarburos y la porosidad de la
formacin. La relacin de la abundancia relativa de carbono y oxgeno
en una formacin puede predecir las saturaciones de hidrocarburos y
agua, independientemente de la salinidad del agua. La medicin del
parmetro Sigma, a partir del decaimiento trmico, se utiliza para
estimar la porosidad y la saturacin de hidrocarburos en formaciones
salinas.4
4. Adolph B, Stoller C, Brady J, Flaum C, Melchor C, Roscoe B,
Vittachi A y Schnorr D: Saturation Monitoring with the RST
Reservoir Saturation Tool, Oileld Review 6, no. 1 (Enero de
1994):29-39. Albertin I, Darling H, Mahdavi M, Plasek R, Cedeo I,
Hemingway J, Richter P, Markley M, Olesen J-R, Roscoe B y Zeng W:
The Many Facets of Pulsed Neutron Cased-Hole Logging, Oileld Review
8, no. 2 (Verano de 1996): 28-41
Formacin
Baja porosidad (30 p.u.) y alta salinidad (Golfo de Mxico)
Variable (inundacin)
Relacin Carbono/ Oxgeno
Sigma Herra- mienta CHFR
Comentarios
Limitacin del mximo Rt medible Limitacin del mximo Rt
medible
La herramienta CHFR pudo trabajar con cemento, pero el efecto es
importante a baja Rt /Rcem.
La herramienta CHFR puede identificar el cambio de saturacin
respecto de la original del yacimiento, pero no de manera
cuantitativa.
Limitacin del mximo Rt medible. Muy baja saturacin de agua
Terminacin Collares del revestidor
Comentarios La herramienta CHFR puede perder datos entre los 4 a
6 pies. La herramienta RST en modo C/O proveer buenos resultados
despus de cuantificar el contenido de hierro mediante el
procesamiento SpectroLith.
Corrida a travs de una tubera de produccin de pequeo dimetro
Registro dentro de la tubera de produccin
Revestimiento pesado Revestimiento doble
La herramienta RST proveer resultados, siempre y cuando se pueda
corregir el efecto del fluido entre la tubera de produccin y el
revestimiento.
Lmite de 40 lbm/pies para la relacin seal-ruido de CHFR La
herramienta RST proveer resultados, siempre y cuando se pueda
corregir el efecto de fluido/formacin/cemento entre la tubera de
produccin y el revestimiento. En modo C/O, puede ser necesaria una
caracterizacin.
Las raspaduras ocasionadas por los electrodos puede inducir a
corrosin. Los registros por induccin constituyen otra opcin.
Revestimiento de aleacin o cromo
Revestimiento de fibra de vidrio
Pozo Microanillo seco Gas canalizado en el cemento Pozos con
derrumbes
Comentarios
Los valores de Sigma sern vlidos frente a derrumbes de hasta el
doble de tamao respecto al tolerable en modo C/O. Si el derrumbe es
comparable a la profundidad de investigacin, entonces el valor de
Sigma se ver afectado.
Pozos fluyendo Contactos de fluidos en el pozo Efectos de los
alrededores del pozo
Pozos desviados Efectos del cido Disparos Litologa
Incrustaciones La herramienta CHFR debe contar con buen
contacto
elctrico entre los electrodos y el revestimiento. El
revestimiento debe estar limpio.
Los valores de Sigma son slidos respecto de los obtenidos en el
modo C/O, debido a la profundidad de investigacin.
> Cuadro comparativo de los datos de resistivi- dad de CHFR
con las mediciones de Sigma y la relacin carbono/oxgeno del RST
para diferentes condiciones de formacin. En muchas condicio- nes de
pozo y yacimiento, las mediciones de las herramientas son
complementarias.
No se recomienda sin la asesora de expertos. Utilizar segn lo
recomendado en los comentarios. Se recomienda su aplicacin.
18 Oileld Review
-
Lateroperfil somero de pozo abierto
Potencial espontneo
-80 mV 20
Profundidad, pies
2 ohm-m Lateroperfil profundo de pozo abierto ohm-m
Resistividad de CHFR ohm-m
200
Decaimiento
SW2 /SW1 200 3 0
2 200
Rayos gamma 0API 200 2
X630
X640
X650 CAP de CHFR
X660
X670
CAP de pozo abierto
Monitoreo de yacimiento en Indonesia. En este pozo, el CAP de
CHFR a X656 pies (Carril 2, negro) est a 12 pies [3.5 m] por debajo
del CAP original indicado en el lateroperl profundo de pozo abierto
a X644 pies (Carril 2, rojo). Este intervalo fue perfo- rado y
puesto a producir a una tasa de 2150 bppd [342 m3/d].
En un pozo de monitoreo de un yacimiento petrolfero carbonatado
de Medio Oriente puede verse una interpretacin combinada de la
resisti- vidad de pozo entubado y las mediciones nuclea- res
(derecha). Despus de adquirir los registros de pozo abierto en este
pozo de monitoreo, se asent el revestimiento y durante los
siguientes 15 meses se corrieron varias sondas de registros de
pozos entubados, incluidas las herramientas CHFR y RST. Durante
este perodo, y antes de que un pozo inyector se activara en esta
rea, la serie de regis- tros mostraron un aumento progresivo en la
resis- tividad aparente de CHFR, indicando la resaturacin de
hidrocarburos en la zona petrolera principal, entre los X0995 y
X1085 pies. Despus de obtenerse el segundo registro, comenz la
inyeccin de agua en un pozo ubicado a unos 100 m de distancia. Al
momento de correr el tercer registro de pozo entubado, el frente de
inundacin se estaba aproximando al pozo de monitoreo y comenzaba a
inuenciar la medicin de CHFR de lectura profunda. Esto permiti
detectar y cuanti- ficar los efectos de la inyeccin de agua.
Clculos de volumen de uidos basados en mediciones de CHFR en un
pozo de Medio Oriente. El registro ilustra la resaturacin gra- dual
de hidrocarburos en esta zona del yaci- miento. Al momento de la
Carrera 1 en el pozo entubado (Carril 2), la mayor parte del ltrado
ha sido reemplazado o diluido, y en la Carrera 2 en el pozo
entubado (Carril 3), la saturacin de hidrocarburos ha vuelto a los
niveles previos a la invasin. Cuando se efecto la Carrera 3 (Carril
4), la herramienta CHFR comenz a detectar la inuencia de un nuevo
pozo inyector perforado a unos 100 m [330 pies] de distancia.
>
>
Porosidad, pozo abierto
Porosidad, pozo abierto 0.5 pies3/pies3 0
0.5 pies3/pies3
Hidrocarburo (OH)
Volumen de agua en la zona virgen, CHFR, Carrera 1
0.5 Profundidad, pies
pies3/pies3
Filtrado o Decaimiento
Hidrocarburo de CHFR (1)
Volumen de agua en la zona virgen, pozo abierto
0.5 pies3/pies3 0
0
0 Porosidad, pozo abierto
0.5 pies3/pies3 Porosidad, pozo abierto
0 0.5 pies3/pies3
Hidrocarburo, CHFR (2)
0 Hidrocarburo, CHFR (3)
Volumen de agua en la zona virgen, CHFR, Carrera 2
0.5 pies3/pies3
Filtrado o Decaimiento
Volumen de agua en la zona virgen, CHFR, Carrera 3
0 0.5 pies3/pies3 0
0
0
Volumen de agua en la zona virgen, CHFR, Carrera 1
0.5 pies3/pies3
Hidrocarburo, CHFR (1)
Hidrocarburo, CHFR (2)
Filtrado o Decaimiento
Volumen de agua en la zona virgen, CHFR, Carrera 2
0.5 pies3/pies3
Hidrocarburo, pozo abierto (OH)
Hidrocarburo desplazado
Volumen de agua en la zona virgen, pozo abierto
0.5 pies3/pies3 0
Volumen de agua en la zona invadida, pozo abierto
0.5 pies3/pies3 0
X0950
X1000
X1050
X1100
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585 19
-
Contrariamente a los datos de CHFR, los anlisis basados en
lecturas someras de la herramienta RST no indicaron cambios durante
este perodo con respecto a los datos de pozo abierto (abajo). La
diferencia entre las evaluaciones de resistivi- dad y las
mediciones nucleares indica que posible- mente se ha creado una
zona daada alrededor del pozo, en la cual el ltrado ha invadido al
menos has- ta la profundidad de investigacin de la herramien- ta
RST. Una interpretacin combinada de los datos provenientes de las
herramientas CHFR y RST pro- porcion un completo entendimiento del
proceso de resaturacin, el progreso del frente de inyeccin y el dao
de la formacin alrededor del pozo. Otra manera de detectar cambios
en la satura- cin de hidrocarburos con el paso del tiempo es con la
evaluacin rpida del ndice de decai- miento (agotamiento, deplecin).
Este ndice se basa en la ecuacin de saturacin de agua de Archie, Sw
= 1/ (Rw/Rt)1/2, y relaciona la resistivi- dad de pozo entubado y
la saturacin derivada de
Hidrocarburo (OH)
Porosidad, pozo abierto 0.5 pies3/pies3
Hidrocarburo (OH)
Hidrocarburo desplazado
Volumen de agua en la zona invadida, pozo abierto
0.5 pies3/pies3 0
0
0.5
los datos de CHFR con los valores de referencia de pozo abierto,
mediante la relacin: (RCHFR/ROH)1/2 = SW0H/SWCHFR, donde RCHFR es
la re- sistividad aparente de la formacin de CHFR, ROH es la
resistividad de la formacin de referencia de pozo abierto, SW0H es
la saturacin de agua de Archie de pozo abierto, calculada
utilizando ROH; y SWCHFR es la saturacin de agua de Archie de pozo
entubado, calculada utilizando RCHFR. Las ventajas de este enfoque
son que es rela- tivamente inmune al factor geomtrico de CHFR, no
requiere el conocimiento de la resistividad del agua de
formacinaunque se parte del supues- to de que no ha cambiado entre
los registros de pozo abierto y de pozo entubadoy no requiere
conocer la porosidad. Si se utiliza un factor K inco- rrecto, se
desplazar la lnea base de la curva, que debiera ser 1.0 en
formaciones acuferas limpias. Incluso en este caso, sin embargo,
todava debera ser posible identicar la posicin de la lnea base y
detectar zonas agotadas, mediante el mo-
Volumen de agua en la zona invadida, RST, Carrera 1
0.5 pies3/pies3 0
Hidrocarburo, Sigma de RST (2)
Hidrocarburo, Sigma de RST (3)
Volumen de agua en la zona invadida, RST, Carrera 2
0.5 0
pies3/pies3
Filtrado o Decaimiento
Volumen de agua en la zona invadida, RST, Carrera 3
0 0.5 pies3/pies3
Porosidad, pozo abierto 0.5 pies3/pies3 0
0
0
Hidrocarburo, Sigma de RST (1)
Porosidad, pozo abierto pies3/pies3
Filtrado o Decaimiento
Volumen de agua en la zona invadida, RST, Carrera 1
0.5 pies3/pies3
Volumen de agua en la zona virgen, pozo abierto
0.5 pies3/pies3 0
0
0 Hidrocarburo, Sigma de RST (1)
Porosidad, pozo abierto 0.5 pies3/pies3
Profundidad,pies
Volumen de agua en la zona invadida, RST, Carrera 2
0.5 pies3/pies3 Volumen de agua en la zona virgen, pozo
abierto
0.5 pies3/pies3 0
Hidrocarburo, Sigma de RST (2)
Filtrado o Decaimiento
X0950
vimiento de la curva hacia la derecha de su lnea base. Al mismo
tiempo, este enfoque conserva las limitaciones inherentes al
enfoque de Archie, tales como el supuesto de una arena limpia. En
un pozo productor, de 27 aos de antige- dad, del talud norte de
Alaska, EUA, el ndice de decaimiento proporcion una medicin
cuantita- tiva de la extensin del agotamiento del yaci- miento
(pgina siguiente, arriba). Las curvas de resistencia del
revestimiento para cada canal de medicin para dos carreras
separadas se super- ponen, lo que indica un buen contacto de
electro- dos. La menor resistividad de CHFR con respecto a la
resistividad de pozo abierto indica el agota- miento de las dos
zonas petroleras selladas mediante cementacin forzada, X720 a X740
pies y X820 a X955 pies. Un campo maduro de Indonesia proporciona
otro ejemplo de monitoreo. El yacimiento est formado por una serie
de canales de arenas, con un amplio rango de permeabilidad. La
produccin de estas arenas a menudo est entremezclada y, debido a
las bajas presiones de la formacin, se requieren bombas en el fondo
del pozo. Por lo ge- neral, las zonas de alta permeabilidad son las
que contribuyen de manera principal a la produc- cin; se agotan
primero y luego producen gran- des cantidades de agua. Los
registros nucleares de carbono/oxgeno (C/O) se utilizan rutinaria-
mente para monitorear la produccin y el decai- miento del
yacimiento. La interpretacin de los registros de C/O se ve
complicada por dos factores. En primer lugar, debi- do a la baja
presin del yacimiento, una vez que las bombas se detienen para
intervenir el pozo, el uido del pozo invade el yacimiento. Esta
nueva zona invadida hace que los registros de C/O de lec- tura
somera subestimen la saturacin de petrleo. Adems, las diferencias
de presin entre las zonas pueden generar un ujo transversal de los
uidos.
< Clculos de volumen de uidos basados en las mediciones
nucleares de pozo entubado para el mismo pozo de Medio Oriente de
la pgina ante- rior. Los registros nucleares fueron adquiridos al
mismo tiempo que se corri la herramienta CHFR. Contrariamente a los
registros de CHFR, los regis- tros nucleares no indican cambios
signicativos en la saturacin con el paso del tiempo debido a su
reducida profundidad de investigacin. Esto es que dada su baja
profundidad de investigacin, conti- nan midiendo principalmente
ltrado. Los volme- nes de hidrocarburo continan siendo prctica-
mente los mismos que cuando se obtuvieron los registros de pozo
abierto. La diferencia entre las evaluaciones de los registros
nucleares y de resis- tividad indica que se ha creado un anillo o
zona daada alrededor del pozo. En consecuencia, no es posible
monitorear el efecto de los pozos inyec- tores cercanos utilizando
slo la herramienta RST; se necesita una interpretacin
combinada.
X1000
X1050
X1100
20 Oileld Review
-
Una solucin sera cementar todos los disparos y dejar el pozo
quieto por dos o tres semanas para permitir que la regin que rodea
al pozo vuelva a las condiciones del yacimiento antes de correr el
registro de C/O y perforar nuevos intervalos. Sin embargo, este
enfoque es costoso y tiene como resultado una signicativa prdida de
produccin. Ms an, el proceso mismo de cementacin forzada, en el
cual se inyecta un gran volumen de agua a la formacin a alta presin
antes de cementar, en realidad puede causar un cambio en la
saturacin de la formacin alrededor del pozo de largo plazo. Los
registros de C/O a menudo muestran saturaciones de hidrocarburos
debajo de la saturacin de petrleo residual; esto puede deberse al
permanente lavado de petrleo resi- dual hacia fuera de la regin que
rodea al pozo, debido a la alta presin de la cementacin for- zada.
Estas prcticas, combinadas con una cali- dad variable del cemento
en los pozos viejos, hacen que la interpretacin precisa de los
regis- tros de C/O sea un verdadero desafo. El servicio de CHFR no
se ve afectado por nin- guna de estas limitaciones y ofrece al
operador una alternativa ms precisa y rentable con res- pecto a los
registros de C/O, para la identicacin de zonas agotadas (abajo).
Antes de ejecutar una tarea de cementacin forzada en el pozo de
Indonesia, se corri la herramienta CHFR, y tres semanas despus se
hicieron dos carreras ms de la herramienta CHFR y una adquisicin de
registro de C/O. La profundidad de investigacin de las mediciones
de CHFR permiti efectuar la primera carrera inmediatamente despus
de extraer el equipamiento de terminacin, antes de
Rayos gamma 30 API
Resistencia del segmento del revestimiento
0 ohm 5x10-5
180 Cemen- tacin forzada
Abierto
Induccin profunda, pozo abierto 0.2 ohm-m
Resistividad aparente, CHFR 0.2 ohm-m
200
Sw de Archie, Relacin de decaimiento 2200 0
X700
X750
X800
X850
X900
X950
Carrera 2, Canal 2 Carrera 1, Canal 2 Carrera 1, Canal 1 Carrera
1, Canal 1
> Monitoreo del decaimiento de hidrocarburos en el pozo del
talud norte de Alaska, EUA. La separacin entre las curvas de
resistividad del registro de CHFR y el registro de induccin
original de pozo abierto indica claramente que las zonas
petrolferas entre X820 y X955 pies, y entre X720 y X740 pies estn
agotadas.
Extraccin del equipamiento de terminacin Tiempo de espera hasta
que
se disipe el fluido de invasin Re-perforacin de las zonas de
inters
Cementacin de todas las zonas Adquisicin del registro de la
relacin carbono/oxgeno
Produccin
0 5 10 Produccin Tiempo en das
15
Corrida del raspador
Extraccin del equipamiento de terminacin
Cementacin selectiva de las zonas agotadas
Corrida de la herramienta CHFR
< Lnea de tiempo de monitoreo del yacimiento para un pozo de
Indone- sia. La cantidad de pasos y das necesarios para el
monitoreo con el registro de la relacin carbono/oxgeno (C/O)
(arriba) se contrasta con la que se requiere para el monitoreo con
registros de CHFR (abajo). Los registros de CHFR permitieron que el
pozo comenzara a producir 14 das antes, adems de los ahorros
generados por la eliminacin de las inne- cesarias cementacin
forzada de todos los intervalos abiertos y la re- perforacin de las
zonas de inters.
CRISTIAN CARLOS MARTINEZ ROCHA REG: 211060585
Prof., pies
21
-
Agua desplazada
Hidrocarburos desplazados
Agua
Decaimiento
Porosidad 0.5 pies3/pies3 0 0.5
Decaimiento
Porosidad pies3/pies3 0
Petrleo
Calcita
Ortoclasa
Cuarzo 0
Agua ligada Volumen de petrleo, RST Volumen de petrleo, CHFR
0.5
Rayos gamma 0 API 200
Resistividad, CHFR 0.2 ohm-m 200 Petrleo remanente Petrleo
remanente 1
pies3/pies3 0 0.5 pies3/pies3 0 Ilita
Volmenes de ELAN vol/vol 0
Petrleo, pozo abierto 0.5
Resistividad, pozo abierto 0.2 ohm-m 200
pies3/pies3 Petrleo, pozo abierto
0 0.5 pies3/pies3
Disparos 2
Disparos 3
> Interpretacin segn el Anlisis Elemental de Registros ELAN
de los registros de monitoreo del yaci- miento de CHFR y RST. En
este pozo de Indonesia, los resultados de la relacin C/O estn
afectados por los efectos de la zona circundante al pozo. Esto
ocasiona la subestimacin del petrleo remanente debido a la invasin.
La mayor profundidad de investigacin de las mediciones de CHFR
ayuda a efec- tuar una mejor estimacin del petrleo remanente.
la cementacin forzada y de tener que esperar que la zona
invadida volviera a las condiciones residuales (arriba). La primera
carrera de la herramienta CHFR fue la ms precisa, ya que se efectu
antes de la cementacin forzada, durante la cual se inyect una gran
cantidad de agua a la formacin. La segunda y tercera carrera
mostraron menores resistividades, debido al gran volumen de
agua
inyectada a la formacin. El registro de la rela- cin C/O
obtenido al mismo tiempo que la tercera carrera del registro CHFR
subestima, en gran medida, la saturacin del petrleo remanente,
debido a su incapacidad para investigar ms all de la zona invadida.
La primer carrera de la herra- mienta CHFR muestra que ms all de la
inva- sin, este intervalo ha conservado casi la saturacin original
de petrleo. En comparacin
con el registro de la relacin C/O, la herramienta CHFR
proporcion un registro ms preciso y una lectura ms profunda de la
formacin, as como tambin considerables ahorros en el tiempo y los
gastos de produccin. En la mayora de los yacimientos de Medio
Oriente se utilizan mtodos para mejorar la recu- peracin de petrleo
en los yacimientos carbona- tados. Los proyectos de inyeccin de
agua utilizan la inyeccin de agua, gas o ambos para desplazar el
petrleo hacia los pozos en explota- cin. Los registros de los pozos
de monitoreo generalmente indican un buen drenaje en los car-
bonatos de alta permeabilidad y soportados por los granos, pero con
frecuencia indican un dre- naje inconsistente en las zonas
carbonatadas de permeabilidades ms bajas y mixtas, soportadas por
el lodo. Las unidades de ujo individuales de estas zonas de
permeabilidad ms baja, a menudo estn cubiertas por capas delgadas
de alta permeabilidad que facilitan la penetracin del agua o el gas
durante las inundaciones e impiden una buena recuperacin.5
Histricamente, el progreso de estas inunda- ciones ha sido evaluado
a travs de pozos dedi- cados exclusivamente al monitoreo,
utilizando mediciones de Sigma a partir de registros nucle-
ares