8/10/2019 Evaluacin de Formaciones Limpias y Arcillosas

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EVALUACIN DE FORMACIONES LIMPIAS Y ARCILLOSAS

8.1. METODOLOGA A SEGUIR PARA EVALUAR FORMACIONES

LIMPIAS UTILIZANDO EL MODELO DE SATURACIN DE AGUA DE

GUSTAVO ARCHIE

Al hablar de formaciones limpias nos referimos a aquellas formaciones

donde se muestra poca presencia de arcillas y sus poros se encuentran

saturados de agua o hidrocarburo. La Saturacin de un medio poroso con

respecto a un fluido se define como la fraccin del volumen poroso de una roca

que est ocupada por dicho fluido.

La resistividad de una formacin limpia es proporcional a la resistividad de

la mezcla con la que este saturada. La constante de proporcionalidad se

conoce como factor de formacin. Considerando un factor de formacin con

una cantidad dada de porosidad, y supongamos que la porosidad se encuentra

totalmente llena de agua salina de formacin de resistividad dada.

Modelo de formacin: 100% saturado de agua

La Resistividad de agua de formacin (Rw), es muy baja, debido a que elagua salina es capaz de conducir la corriente elctrica. La resistividad de la

formacin en si misma (Ro, o resistividad mojada donde la porosidad esta100%

llena de agua) depender de la resistividad de la formacin y algunos factores

de resistividad de formacin (Fr).

F: Factor de resistividad de la formacin.

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Ro: Resistividad de una roca de formacin no arcillosa.

Rw: Resistividad con agua saturada al 100%

Archie desarrolla una relacin entre la resistividad de cada formacin y la

porosidad. Archie analizo registros elctricos de varios pozos, y porosidad de

ncleos de zonas productoras de los mismos pozos. l not que haba cierta

relacin entre la resistividad y la porosidad, y fue capaz de identificar las zonas

de inters utilizando solo registros elctricos. Esto lo realizo solo con el

propsito de saber si exista una relacin que hiciera posible la determinacin

de donde una zona poda ser productiva, basndose en mediciones deresistividad y porosidad de ncleo.

Los cambios en la porosidad de una formacin pueden tener efectos

diferentes simplemente con incrementar o disminuir la cantidad de flujo

disponible para conducir una corriente elctrica. El factor d4 resistividad de la

formacin (Fr) podra variar con el tipo de yacimiento. Esos cambios son

expresados por el factor de tortuosidad (A) y el exponente de cementacin (m).

Luego de diversos experimentos y anlisis Archie dedujo la siguiente

frmula:

Sw= Saturacin de agua

n= Exponente de saturacin

f= Porosidad

m= Exponente de cementacin

a= Factor de formacin para f=100%

Rw= Resistividad del agua

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Rt= Resistividad de la roca a Sw

Con el conocimiento de la saturacin de agua, es posible determinar el

porcentaje de espacio porosos lleno con un fluido diferentes de agua y de a all

las reservas de hidrocarburo.

8.2. FORMACIONES ARCILLOSAS.

Las formaciones arcillosas de cierta magnitud se presentan formando

parte de cuencas sedimentarias. En stas, generalmente la relacin longitud aprofundidad suele presentar grandes valores, y los gradientes topogrficos son

comparativamente pequeos.

Las evaluaciones de las formaciones arcillosas, por lo general, son hasta

cierto punto complejas. La lutita modifica todas las mediciones del registro, y se

requieren correcciones debido al contenido de lutitas. A travs de los aos, los

investigadores han propuesto varios modelos de interpretacin para el caso de

arenas arcillosa. En ciertos casos el modelo se basa en la lutita presente enuna geometra especfica dentro de una arena arcillosa.

La determinacin de las caractersticas de permeabilidad de las

formaciones arcillosas requiere, adems del estudio directo de las mismas, el

estudio indirecto mediante el anlisis y ensayo hidrolgico de las formaciones

suprayacetes e infrayacentes de mayor permeabilidad, y el establecimiento de

un modelo a la escala global de la cuenca.

8.2.1. DEFINICIN DE ARENAS ARCILLOSAS.

La Arcilla es un tipo de Roca Natural Sedimentaria. Proviene de la

descomposicin de las Rocas Feldespato, siendo un silicato alumnico

hidratado. Puede ser un elemento suelto o puede estar formando una masa en

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estado slido, puede ser coherente o incoherente. Es un material terroso de

grano generalmente fino y capas de convertirse en una masa plstica al

mezclarse con cierta cantidad de agua.

Los estudios de ncleos revelan que las arcillas pueden estar presente enla formacin de tres maneras posibles: estructural, laminar y dispersa.

Arcilla estructural: En la arcilla estructural los granos de cuarzo son

sustituidos por partculas de arcillas. La porosidad de la arena es poco afectada

en este tipo de deposicin, ya que se supone que la partcula de arcilla ocupa

el lugar del grano de cuarzo y deja libre el espacio poroso.

Arcilla laminar: Se depositan en forma de lminas dentro de la arena, porlo que es poco afectada a porosidad y la permeabilidad propias de la arena.

Arcilla dispersa: Es la forma que ms afecta las porosidades y

permeabilidades de las formaciones, puesto que el material arcilloso se

encuentra disperso, llenando parcialmente los espacios intergranulares.

Entre otro grupo podemos mencionar las siguientes:

Arcilla Migajosa: Presenta unidades esfricas con bordes y caras ms omenos redondeadas, con poca cantidad de puntos de contacto y con gran

cantidad de espacio entre ellos, como es el caso de la arena.

Arcilla Granular: Agregados sin apenas poros en su interior, de forma

redondeada (no se ajustan a los agregados vecinos) Es similar a la migajosa

pero con los agregados compactos de los horizontes A.

Arcillas Prismticas: Cuando los bloques se desarrollan en una direccin(vertical) ms que en las dos horizontales. Presente en los horizontes ms

arcillosos, a veces horizonte B y en ocasiones horizonte C.

Arcilla Columnar: Prismas con su cara superior redondeada. Estructura

muy rara.

8.2.2 VOLUMEN DE ARCILLOSIDAD.

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Algunas formaciones no son completamente limpias, contienen arcilla, un

elemento muy comn que afecta a la porosidad, permeabilidad y causa

mltiples inconvenientes en la interpretacin de registros debido a suspropiedades elctricas.

En yacimientos de arenas arcillosas (Vsh> 20%) uno de los parmetros

ms crticos y ms difciles es calcular exactamente el volumen de arcilla. La

forma en que la arcillosidad afecta los parmetros obtenidos de los registros

elctricos depende de la proporcin de arcilla presente, de sus propiedades y

de la forma en que se encuentra distribuida en la formacin.

Para determinar es volumen de arcillosidad hay distintos mtodos

basados en la comparacin de una curva, seleccionada de los perfiles frente a

la arena que se esta evaluando, con la lectura que se considera como 100%

arcilla.

Las expresiones existentes para obtener el volumen de arcilla (Vsh) se

indican a continuacin:

Perfil de Resistividad

o

Donde:

Rsh: Resistividad de arcilla (omh-m)

Rt: Resistividad de la Formacin (ohm-m)

Rtmax: Resistividad de una araena de hidrocarburo relativamente limpia

(ohm-m)

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b: 1.0, cuando la arcilla es laminal y/o porcentaje de arcilla bajo

b: 2.0, cuando la arcilla es dispersa y/o porcentaje de arcilla medio a alto

b: 1.5, da buenos resultados cuando no se conoce el tipo de arcilla o

existen arcillas dispersasa y laminares en la arena .

Perfil de curva SP (Potencial Espontaneo)

Donde:

SSP: SP estatico

SP: lectura del registro de potencial espontaneo

Registro de Resistividad:

Donde:

Rsh: Lectura de resistividad en la lutita

Rt: Lectura de la resistividad verdadera

Rsand: Lectura de resistividad en la arena

Registro de Densidad- Neutrn:

Donde:

D: Valor ledo de porosidad, dado por el perfil densidad.

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N: Valor ledo de porosidad, dado por el perfil neutrn.

Dsh: Valor ledo de porosidad en la lutita, dado por el perfil densidad.

Nsh: Valor ledo de porosidad en la arena, dado por el perfil densidad.

Perfil Snico

S: Valor ledo de porosidad, dado por el perfil snico.

ssh: Valor ledo de porosidad en la lutita, dado por el perfil snico.

8.2.3. TIPOS O FORMAS DE ARCILLAS, LAMINAR

Estructuras granulares y migajosas:

Son partculas individuales de arcilla agrupadas en granos pequeos casi

esfricos. El agua circula muy fcilmente a travs de esos suelos. Por lo

general, se encuentran en el horizonte A de los perfles de suelos.

Estructuras en bloques o bloques subangulares:

Son partculas que se agrupan en bloques casi cuadrados o angulares

con los bordes ms o menos pronunciados. Los bloques relativamente grandes

indican que el suelo resiste la penetracin y el movimiento del agua. Suelen

encontrarse en el horizonte B cuando hay acumulacin de arcilla.

Estructuras Prismticas Y Columnares:

Son partculas de suelo que han formado columnas o pilares verticales

separados por fisuras verticales diminutas, pero definidas. El agua circula con

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mayor dificultad y el drenaje es deficiente. Normalmente se encuentran en el

horizonte B cuando hay acumulacin de arcilla.

Estructura laminar:

Se compone de partculas de suelo agregadas en lminas o capas finas

que se acumulan horizontalmente una sobre otra. A menudo las lminas se

traslapan, lo que dificulta notablemente la circulacin del agua. Esta estructura

se encuentra casi siempre en los suelos boscosos, en parte del horizonte A y

en los suelos formados por capas de arcilla.

Distribucin de las Arcillas

Determinacin del tipo de arcilla

El tipo de arcilla se puede determinar a partir de:

Perfiles: Para evaluar apropiadamente las formaciones arcillosas es

indispensable conocer el volumen de arcilla (Vsh) que est en el interior de las

arenas. En la prctica el valor de Vsh se determina a partir de las lecturas de

los perfiles bien sea individual usando la curva de Rayos Gamma, la de SP y la

de Resistividad o combinando dos curvas. Los mtodos para determinar el

volumen de arcilla estn basados en la comparacin de las lecturas de una

curva, seleccionada de los perfiles frente a la arena que se est evaluando, con

las lecturas frente a una zona considerada como limpia y una lutita vecina que

se considera como 100 % arcilla.

En el laboratorio: El volumen, tipo y forma de presentarse las arcillas en

una formacin, puede ser determinado a partir de anlisis de muestras

seleccionadas de los ncleos en el laboratorio. Estas determinaciones se

pueden lograr por cualquiera de los siguientes mtodos:

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El registro neutrnico al responder a todo el hidrogeno contenido en una

formacin, considera inclusive al hidrogeno del agua intersticial presente en las

arcillas, esto significa que es el ms afectado, pues la lectura del perfil se

encuentra incrementada por la presencia de arcillas en la formacin.

Para el caso del perfil snico la presencia de arcilla aumenta la lectura del

registro; pero son pocos los registros snicos disponibles para este campo.

En el perfilaje elctrico las arenas que contienen arcillas (arenas

arcillosas) muestran un comportamiento elctrico diferente al de las que no las

contienen (arenas limpias). En las arenas limpias la conductividad total se debe

al agua intersticial, en las arenas arcillosas existe una segunda componente de

conductividad que es la que provee la arcilla hidratada por si misma.

8.2.5. Correcciones por arcillosidad.

El concepto de correccin del efecto de arcillosidad en los registros

significa obtener un nuevo valor dcada registro en la zona arcillosa que

represente el valor que el registro habra obtenido en la formacin si esta

hubiera tenido la misma porosidad efectiva pero no hubiera tenido lutita; el

concepto equivale a predecir la lectura de un registro en una formacin igual a

la verdadera, en la cual se substituye el volumen de lutita por matriz (para no

alterar el valor de la porosidad)

La grfica densidad-neutrn permite obtener la expresin para la

porosidad de densidad del punto B (corregido por arcillosidad):

y para la porosidad de neutrn:

Al comparar las porosidades aparentes corregidas por arcillosidad, se

deben aplicar los siguientes criterios:

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La base matemtica de este mtodo fue desarrollada DOLL H.G. (THE

SP IN SHALY SANDS TRANS AIME-1950), el cual estableci una ecuacin

para el factor de reduccin

P: Proporcin de arcilla.

Estas ecuaciones en conjunto con las desarrolladas por Poupon a, Loy m.

e and Tixier m. p. para arenas arcillosas laminadas, permite transformar laecuacin de Doll en:

(1)

Como:

y

Introducindolas en la ecuacin 1 nos queda

(2)

Esta ecuacin permite evaluar (Sw) arenas arcillosas principalmente detipo laminar bajo las siguientes consideraciones

a) Asumiendo un valor de R. C. S.

b) Utilizando la siguiente relacin emprica.

La Ecuacin 2 quedara expresada as:

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(3)

Simplificndola podemos escribirla de la siguiente forma

(4)

(5)

Esta ecuacin 2 se transforma de la siguiente manera para la resolucin

grfica:

Mtodo de Hill and Milburn (Mtodo Shell)

Mtodo desarrollado por Hill and Milburn y basado en numerosos

experimentos de laboratorio.

Desarrollaron una ecuacin emprica que relaciona cuantitativamente el

factor de formacin de una roca porosa arcillosa, resistividad del agua

saturante y el contenido efectivo de arcilla (factor b).

El procedimiento de aplicacin de este mtodo es como sigue:

a. Se determina Ec. (mv)

b. Se determina Rw y Rmf a 77 F

c. Mediante el grfico siguiente se determina el factor de arcillosidad:

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d. Se determinan mediante otro grfico deducido experimentalmente las

siguientes relaciones

y

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e. Finalmente se determina el factor de formacin verdadero corregido por

arcilla.

Luego:

Los perfiles necesarios para la aplicacin de este mtodo son:

Elctrico Convencional, IEL o LLSP.

Microperfil, MLL o PL.

Sin embargo puede aplicarse solamente con el perfil Elctrico

convencional o con el Induccin Elctrico, este mtodo se aplica principalmente

en pozos viejos o en donde no existe perfil de porosidad.

Modelo computarizado de interpretacin ( Coriband)

Es un mtodo general de interpretacin para litologa compleja, el cual

toma en cuenta tanto la presencia de arcilla como el efecto por hidrocarburos y

la porosidad secundaria si se dispone de un perfil snico. La informacin

general requerida para su aplicacin es: dimetro de la mecha, T fondo, Rmf,

Rw y densidad de hidrocarburos y los perfiles usados son:

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Perfil de Rt-SP

Perfil de Rxo-Calibrador

Neutron

Densidad-GR

Sonico

Este mtodo de interpretacin incluye adems la determinacin de Sw y

un grafico de anlisis de fluidos (M.O.P)