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