EXPR-2-MM-06-N

VII INGEPET 2011 (EXPR-2-MM-06-N)

ANOMALÍAS DE AMPLITUD SÍSMICA Y SU RELACIÓN CON EL CONTENIDO DE FLUIDOS EN CAMISEA

María Emilia Muzzio (Pluspetrol S.A.) y Cintia Ielca Martinic (Pluspetrol Perú Corporation)

Resumen El campo Camisea, primer productor de gas y condensado del Perú, cuenta en la actualidad con tres yacimientos en producción: Cashiriari, San Martín y Pagoreni. Con la adquisición de sísmica 3D cambió notablemente la forma de comprender y desarrollar estos yacimientos. En un primer estadío de la interpretación sísmica se observó una gran anomalía de amplitud que coincidía con el contacto gas-agua en el reservorio Nia en San Martín. Al avanzar con la interpretación de detalle surgió la necesidad de evaluar mejor la presencia de gas y el contacto gas-agua en los yacimientos. Por ello se comenzó el presente trabajo, el cual tiene por objetivo estudiar la respuesta sísmica de acuerdo al tipo de fluido, a la vez que encontrar la mejor forma de visualizarla en los reservorios Nia y Vivian. Con este fin se analizaron los datos de los volúmenes sísmicos pre y post-stack y se planteó la realización de un estudio AVO (variación de la amplitud con el offset) en dos etapas: modelado de gathers sintéticos a partir de datos de pozo y reconocimiento de efecto AVO en datos reales. El modelado se realizó en zonas de agua y de gas a fin de comparar las respuestas y distinguir las diferencias. También se acondicionaron los gathers, y a partir de éstos se calcularon volúmenes de sumas parciales, Gradiente-Intercept y Pseudo-reflectividad de ondas P y S. En cuanto a los datos post-stack, se trabajó con la clasificación de facies sísmicas, según la forma de la ondícula. En la Formación Vivian tanto las sumas parciales como los crossplots mostraron diferencias según el contenido de fluido, y los mapas de clasificación de facies concuerdan con el contacto agua-gas conocido en Cashiriari. En Nia los volúmenes de los productos AVO (Gradiente/Intercept y Pseudo-reflectividad de ondas P y S) resultaron útiles para definir mejor las zonas con gas. Contenido a. Introducción En la cuenca de Ucayali, en el centro de Perú, se encuentra el campo Camisea, principal productor de gas y condensado del país (figura 1). Actualmente existen allí tres yacimientos en producción: Cashiriari, San Martín y Pagoreni, y hay numerosos prospectos exploratorios. A partir de la adquisición de sísmica 3D cambió notablemente la forma de comprender y desarrollar el campo (Chung et al., 2005). Ya en las primeras etapas de interpretación del yacimiento San Martín se observó la presencia de una clara anomalía de amplitud post-stack, que coincidía con el contacto gas-agua en el reservorio Nia (figura 2). Al avanzar con la interpretación de detalle y las perforaciones surgió la necesidad de evaluar mejor la presencia de gas y la profundidad del contacto gas-agua en los diversos reservorios y estructuras del área. Esto motivó el presente trabajo, el cual tiene por objetivo estudiar la respuesta sísmica de acuerdo al tipo de fluido y encontrar la mejor forma de visualizarlos. Inicialmente se verificó la fase de la sísmica mediante un estudio detallado de sismogramas sintéticos en los pozos y se llevó la sísmica pre y post-stack a fase cero (es decir, un aumento de impedancia genera una amplitud positiva o pico). Así se evitan problemas de polaridad y se logra una correcta identificación de cada evento sísmico (figura 3). Luego se analizaron los datos de los volúmenes sísmicos pre y post-stack y se planteó la realización de un estudio AVO (variación de la amplitud con el offset) en dos etapas: modelado de gathers sintéticos a partir de datos de pozo y reconocimiento de efecto AVO en datos reales. También se utilizaron los datos post-stack, aplicando sobre ellos clasificación de facies sísmicas, según la forma de la ondícula.

VII INGEPET 2011 (EXPR-2-MN-06-N) 2

El trabajo abarcó los yacimientos Cashiriari y San Martín para las formaciones Vivian (producción sólo en Cashiriari) y Nia (producción en ambos). La respuesta sísmica varía según las características de cada reservorio, por lo que cada uno se estudió por separado.

Figura 1: Mapa de ubicación y columna estratigráfica de detalle

CHONTA

NIA

VIVIAN

SHINAI

ENE + NOI

Cb

K

Pm

COPACABANA

20 km

MIPAYAPAGORENI

SAN MARTIN

CASHIRIARI

BL 58

BL 88

BL 57

BL 56ECUADOR

COLOMBIA

BRAZIL

BO

LIVI

A

CHILE

ICA

LIMA

C. DE PASCO

TRUJILLO

IQUITOS

CUZCO

79° 75° 71°

79° 75° 71°

8°

4°

0°

12°

16°

8°

4°

0°

12°

16°

PERU

0 300Km

PERU

P A

C I

F I C

O C

E A

N

MARAÑON

UCAYALI

Figura 2: Extracción de amplitud de la sísmica post-stack al tope del reservorio Nia

2.5km

GWC

San Martin

Cashiriari

N


CHONTA

NIA

VIVIAN

SHINAI

ENE + NOI

Cb

K

Pm

COPACABANA

20 km

MIPAYAPAGORENI

SAN MARTIN

CASHIRIARI

BL 58

BL 88

BL 57

BL 56ECUADOR

COLOMBIA

BRAZIL

BO

LIVI

A

CHILE

ICA

LIMA

C. DE PASCO

TRUJILLO

IQUITOS

CUZCO

79° 75° 71°

79° 75° 71°

8°

4°

0°

12°

16°

8°

4°

0°

12°

16°

PERU

0 300Km

PERU

P A

C I

F I C

O C

E A

N

MARAÑON

UCAYALI


CHONTA

NIA

VIVIAN

SHINAI

ENE + NOI

Cb

K

Pm

COPACABANA

CHONTA

NIA

VIVIAN

SHINAI

ENE + NOI

Cb

K

Pm

COPACABANA

20 km

MIPAYAPAGORENI

SAN MARTIN

CASHIRIARI

BL 58

BL 88

BL 57

BL 56

20 km

MIPAYAPAGORENI

SAN MARTIN

CASHIRIARI

BL 58

BL 88

BL 57

BL 56ECUADOR

COLOMBIA

BRAZIL

BO

LIVI

A

CHILE

ICA

LIMA

C. DE PASCO

TRUJILLO

IQUITOS

CUZCO

79° 75° 71°

79° 75° 71°

8°

4°

0°

12°

16°

8°

4°

0°

12°

16°

PERU

0 300Km

PERU

P A

C I

F I C

O C

E A

N

MARAÑON

UCAYALI

ECUADORCOLOMBIA

BRAZIL

BO

LIVI

A

CHILE

ICA

LIMA

C. DE PASCO

TRUJILLO

IQUITOS

CUZCO

79° 75° 71°

79° 75° 71°

8°

4°

0°

12°

16°

8°

4°

0°

12°

16°

PERU

0 300Km

PERU

P A

C I

F I C

O C

E A

N

MARAÑON

UCAYALI


2.5km

GWC

San Martin

Cashiriari

N


2.5km

GWC

San Martin

Cashiriari

N


b. Ambiente Geológico El área de estudio (Bloque 88) está ubicada en la zona externa de la faja plegada de la cuenca de Ucayali. Los yacimientos están vinculados a grandes anticlinales (San Martín al norte y Cashiriari al sur) que se originan por flexión de fallas de bajo ángulo, que despegan en las lutitas Devónicas de la Fm. Cabanillas y se resuelven en retrocorrimientos en un nivel de despegue superior que involucra sedimentos sintectónicos del Terciario. La secuencia estratigráfica está constituida por más de 7000 m de sedimentos clásticos y carbonáticos depositados sobre una cuenca de rift Siluro-Devónica, que posteriormente se convirtió en una cuenca compresiva durante el Cretácico y el Terciario. Los reservorios son areniscas de edad Cretácica y Pérmica (figura 2), con espesores que superan en conjunto los 250m. Para más información geológica sugerimos consultar Disalvo et al., 2005 sobre trampas y Viera et al., 2002 sobre estratigrafía. c. Modelado a partir de pozos Se seleccionaron los pozos del área que contaban con perfiles sónicos dipolares y densidad para analizar en ellos la respuesta sísmica de cada reservorio a través de modelado de gathers sintéticos y sustituciones de fluidos. Fm. Vivian En dos pozos de Cashiriari se generaron gathers sintéticos para el caso in-situ (reservorio saturado con gas) y para una sustitución de fluidos de SW=100% (agua). Inversamente, en un pozo de San Martín, donde Vivian está saturado por agua, se realizó una sustitución de agua por gas (SW=40%) y se generaron los gathers sintéticos para este caso y el in-situ (SW=100%). No se pudieron utilizar más pozos porque muchos no contaban con suficientes metros perfilados como para ver la reflexión de tope y base de Vivian. En la figura 4 se observan los resultados en uno de los pozos de Cashiriari. Para cada uno de los gathers modelados se calcularon los parámetros A-B (Intercept-Gradiente) y Rp-Rs (Pseudo-reflectividad de ondas P y S, según la propuesta de Fatti et al.) y se compararon en cada pozo con crossplots. Estos resultados fueron variables: en Cashiriari sólo se podía identificar la base de Vivian con gas, en cambio en San Martín se distinguía mejor el tope. Se analizaron luego los gathers sintéticos sumados para comprender el efecto de los fluidos en el stack. Aquí si se observó un efecto consistente: en los pozos de Cashiriari se generan dos

Nia

Vivian

LowerChonta

Shinai

Copacabana

DTCGRC RHOC PHIE SWC Inline PSTM

Sismograma Sintético

Traza sísmica

Figura 3 : Sismograma sintético en fase cero. Pozo en Cashiriari

ONDÍCULA

Nia

Vivian

LowerChonta

Shinai

Copacabana

DTCGRC RHOC PHIE SWC Inline PSTM

Sismograma Sintético

Traza sísmica

Figura 3 : Sismograma sintético en fase cero. Pozo en Cashiriari

ONDÍCULA


picos (amplitudes positivas) entre el Tope y la Base de Vivian cuando está saturado de gas y sólo un pico en los casos de agua. En San Martín se ven dos picos sutiles en el caso in-situ que se refuerzan al sustituir con 60% de gas. Esto motivó a realizar posteriormente un análisis de la sísmica post-stack según la forma de la ondícula (clasificación de facies sísmicas), a fin de distinguir este efecto arealmente.

Fm. Nia El reservorio Nia se encuentra con alta saturación de gas en San Martín y Cashiriari. En ambos campos se eligieron varios pozos donde se generaron gathers sintéticos para las modalidades in-situ (SW alrededor de 25%) y Nia saturado por agua (sustitución de fluidos al SW=100%). Esto se ejemplifica en la figura 5 para uno de los pozos de San Martín y en la figura 6 para uno de Cashiriari. Se calcularon los parámetros A-B y Rp-Rs, a partir de todos los gathers modelados, y se compararon en cada pozo. En general en todos los crossplots se puede identificar bien el tope de Nia con gas, mientras que el tope en el caso SW=100% queda inmerso en la tendencia de fondo. En algunos pozos también se separan los puntos correspondientes a la base en condiciones in-situ. En Cashiriari la sección basal de Lower Chonta también se encuentra saturada con gas y se puede aislar en los crossplots, aunque su respuesta se superpone a la de la base de Nia (figura 6).

Figura 4: Modelado en Fm. Vivian. Pozo en Cashiriari.Identificación de zonas en crossplot de Intercept-Gradient (A-B)

SW=100%InsituDTC DTSRHOC SWC SW=100%Insitu

Gathers Stack

Viv TopViv Mid

Viv Base

SW=100%Insitu

SW=100%

Insitu

B

A

Figura 4: Modelado en Fm. Vivian. Pozo en Cashiriari.Identificación de zonas en crossplot de Intercept-Gradient (A-B)


Gathers Stack


Gathers Stack

Viv TopViv Mid

Viv Base

SW=100%Insitu

SW=100%

Insitu

B

A

Viv TopViv Mid

Viv Base

SW=100%Insitu

SW=100%

Insitu

B

A


A continuación se estudiaron los gathers sintéticos sumados y se vio que, en todos los pozos, el valle correspondiente al tope de Nia presentaba mayor amplitud en condiciones in-situ (gas) que si la formación estaba saturada con agua. Este resultado es consistente con la observación previa de una anomalía de amplitud en la sísmica post-stack (figura 2). d. Análisis de sísmica pre-stack En una primera instancia se evaluó la calidad de los gathers originales (visualizándolos y realizando análisis de gradiente a tiempo constante en zonas claves) y resultaron ser bastante ruidosos. Para mejorar su aspecto, y el consiguiente cálculo de atributos AVO, se hicieron diversas pruebas de acondicionamiento. Se optó finalmente por aplicar un filtro de transformada radón suave que mejoró la relación señal/ ruido sin afectar las amplitudes relevantes (figura 7).


Gathers Stack

Figura 5: Modelado en Fm. Nia. Pozo en San Martin.Identificación de zonas en crossplot de Intercept-Gradient (A-B)

NiaTop

SW=100%

NiaBase

Insitu

SW=100%

Insitu

B

A


Gathers Stack

Figura 5: Modelado en Fm. Nia. Pozo en San Martin.Identificación de zonas en crossplot de Intercept-Gradient (A-B)

NiaTop

SW=100%

NiaBase

Insitu

SW=100%

Insitu

B

A

NiaTop

SW=100%

NiaBase

Insitu

SW=100%

Insitu

B

A


Figura 7: Gathers originales (izq.) y acondicionados por filtrado radón (derecha)

Vivian Tope

Vivian Base

Nia Tope


Gathers Stack

Nia Top

SW=100%

Nia Base

Insitu

SW=100%

Insitu

Figura 6: Modelado en Fm. Nia. Pozo en Cashiriari. Identificación de zonas en crossplot de Intercept-Gradient (A-B)

B

A


Vivian Tope

Vivian Base

Nia Tope


Vivian Tope

Vivian Base

Nia Tope


Gathers Stack

Nia Top

SW=100%

Nia Base

Insitu

SW=100%

Insitu


B

A


Gathers Stack


Gathers Stack

Nia Top

SW=100%

Nia Base

Insitu

SW=100%

Insitu


B

A


A partir de estos gathers filtrados se calcularon los volúmenes de sumas parciales y los volúmenes AVO clásicos: Intercept-Gradiente (A-B) y Pseudo-reflectividad de ondas P y S (Rp-Rs). Se seleccionaron diversas zonas, alrededor de los principales pozos y en otras áreas de interés o saturadas de agua. En cada una de las zonas se compararon los volúmenes de trazas cercanas y lejanas, y se generaron los crossplots de A vs. B y Rp vs. Rs para Fm. Vivian y Fm. Nia. Las figuras 8 y 9 muestran algunos de los gráficos más significativos de Intercept vs. Gradiente (A-B), que se analizaron según los lineamientos de Castagna et al., 1998. Fm. Vivian En los crossplots de las zonas saturadas con gas de Cashiriari se pueden diferenciar bien los puntos anómalos de la base de Vivian respecto de la tendencia de fondo (figura 8). En algunos casos también se separan Vivian Superior y Medio. En tanto que en los gráficos para áreas en agua no se observan puntos anómalos para tope ni base de Vivian. Fm. Nia Existen variaciones entre la respuesta de Nia en San Martín y en Cashiriari, pero en todos los casos el tope saturado con gas se puede aislar de la tendencia de fondo en el mismo sector de los crossplots (figura 9). En Cashiriari también se separan los puntos correspondientes a Lower Chonta con gas. Mientras que en las áreas con saturación de agua el tope de Nia sigue la tendencia de fondo . Analizando estos crossplots podemos establecer cual es la combinación óptima de los atributos para diferenciar el tope de Nia saturado con gas. En el caso de Intercept-Gradiente los puntos se separan ortogonalmente de una recta de ecuación B= -4A o B=-5A. En cambio, en Rp-Rs la tendencia de fondo se alinea según Rs=2.5 Rp. De acuerdo a estas observaciones será conveniente usar combinaciones de atributos como aA+bB (Scaled Poisson), con a=5 y b=1 o sino 2.5 Rp-Rs, para evidenciar mejor las zonas con gas. e. Aplicación Fm. Vivian Se probaron diversas combinaciones de atributos AVO para intentar diferenciar en toda el área los sectores que se habían demarcado en los crossplots de reconocimiento. Se observó que por zonas es posible aislar los puntos correspondientes al tope de Vivian Medio con gas. Sin embargo, ningún atributo o combinación resulta adecuado para toda el área de Cashiriari. Un probable motivo es la gran diferencia de escala en las amplitudes de las trazas de la cresta y el flanco por la propia “iluminación sísmica de la estructura”. No se pudo hallar un atributo que se independizara de este efecto y separara adecuadamente las zonas con gas en todo Cashiriari, ya sea volumétricamente o en mapas. Considerando lo encontrado en el modelado de gathers sintéticos ya sumados se analizó luego el cubo pre-stack time migration, sumado y con postprocesos. Allí se vio que se repetía la existencia de un doble pico en Vivian cuando la capa tenía gas y que pasaba a un solo pico en zonas con agua, en coincidencia con el modelado de pozos. Para aprovechar este efecto se realizaron diversas clasificaciones de facies según la forma de la traza (usando redes neuronales no supervisadas). Los mapas fueron generados clasificando facies en el intervalo entre Tope y Base de Vivian y también con intervalos de tiempo constante desde la Base de Vivian hacia arriba y desde Vivian Medio hacia abajo. Se obtuvieron mapas similares, que parecen reflejar adecuadamente el contenido de fluidos del reservorio (figura 10).


Figura 8: Intercept (A) vs Gradient (B) en Fm. Vivian. En el gráfico superior se delimitó la tendencia de fondo (gris) y las zonas de interés, que luego se aplicaron a los gráficos inferiores.

Tope Vivian

Tope Vivian

Base Vivian

VivianMedio

Zona Cashiriaricon gas

Tope Vivian

Base Vivian

Zona Cashiriarien agua

Zona San Martínen agua

Base Vivian

Figura 8: Intercept (A) vs Gradient (B) en Fm. Vivian. En el gráfico superior se delimitó la tendencia de fondo (gris) y las zonas de interés, que luego se aplicaron a los gráficos inferiores.

Tope Vivian

Tope Vivian

Base Vivian

VivianMedio


Tope Vivian

Base Vivian


Zona San Martínen agua

Base Vivian


Figura 9: Intercept (A) vs Gradient (B) en Fm. Nia.En el gráfico superior se delimitó la tendencia de fondo (gris) y las zonas de interés, que luego se aplicaron al gráfico del medio

Tope Nia

Tope Nia

Tope Nia

Tope Nia


Zona San Martíncon gas


Tope Nia

Lw Chonta

Mid Nia

Mid Nia

Figura 9: Intercept (A) vs Gradient (B) en Fm. Nia.En el gráfico superior se delimitó la tendencia de fondo (gris) y las zonas de interés, que luego se aplicaron al gráfico del medio

Tope Nia

Tope Nia

Tope Nia

Tope Nia


Zona San Martíncon gas


Tope Nia

Lw Chonta

Mid Nia

Mid Nia


Figura 10: Mapas de clasificación de facies sísmicas en Cashiriari. Fm. Vivian

Clasificación de facies sísmicas no supervisada entre Tope y Base de Fm. VivianClasificación de facies sísmicas no supervisada entre Tope y Base de Fm. Vivian

Clasificación de facies sísmicas no supervisada en una ventana de 40ms por debajo de Mid VivianClasificación de facies sísmicas no supervisada en una ventana de 40ms por debajo de Mid Vivian

Figura 10: Mapas de clasificación de facies sísmicas en Cashiriari. Fm. Vivian

Clasificación de facies sísmicas no supervisada entre Tope y Base de Fm. VivianClasificación de facies sísmicas no supervisada entre Tope y Base de Fm. Vivian

Clasificación de facies sísmicas no supervisada en una ventana de 40ms por debajo de Mid VivianClasificación de facies sísmicas no supervisada en una ventana de 40ms por debajo de Mid Vivian

Fm. Nia Se utilizaron las relaciones entre atributos AVO halladas en la etapa de análisis, visualizándolas como mapas. Los mejores resultados se logran con extracciones, entorno al horizonte tope de Nia, sobre volúmenes de Scaled Poisson (aA+bB, con a= 5 y b=1), o sino 2.5 Rp-Rs (figura 11). En muchos sectores estos mapas son similares a las extracciones directas de amplitud RMS sobre el cubo de pre-stack time migration sumado (figura 2). Esto era esperable de acuerdo a lo observado en el modelado de gathers sumados en los pozos (figuras 5 y 6). Sin embargo, es más conveniente utilizar los atributos AVO porque delinean aún mejor que el stack las anomalías. En la figura 12 se observa la superposición de los contornos del horizonte Nia en profundidad sobre el atributo de Scaled Poisson entorno a dicho horizonte. Es notable la coincidencia de los contornos con los límites de las anomalías en ambos yacimientos. f. Contribuciones Técnicas y Económicas Desde el punto de vista técnico, el estudio de los datos prestack contribuye a la caracterización de reservorios ya que es útil en la discriminación de fluidos. Además el acondicionamiento in-house de los gathers realizado permite elevar la relación señal/ruido sin afectar la relación de amplitudes. Otro aspecto técnico a destacar es que la clasificación de formas de onda por métodos estadísticos en una herramienta de rápida aplicación, que permite discriminar la respuesta sísmica de diferentes litologías y/o fluidos. Algunas de las contribuciones económicas del presente estudio son la mejor discriminación de las zonas gasíferas, la redefinición de los volúmenes de roca para el cálculo de reserva y la minimización el riesgo exploratorio.


Figura 11: Extracción de atributos AVO al tope de Nia

5A- B

2.5Rp- Rs

Figura 11: Extracción de atributos AVO al tope de Nia

5A- B

2.5Rp- Rs

g. Conclusiones El estudio detallado de las Fms. Vivian y Nia mostró que en ambas se generan efectos de AVO debidos al fluido. La respuesta de cada una presenta características diferentes, por lo que deben ser analizadas por separado. En la Fm. Vivian los atributos AVO no permiten diferenciar bien el contenido de fluidos en la sísmica actual. Sin embargo, para este reservorio la clasificación de facies sobre el cubo post-stack pareciera separar adecuadamente las zonas con gas en la estructura de Cashiriari. Para la Fm. Nia se observó una gran consistencia en la respuesta AVO del tope, pudiendo aislar fácilmente las zonas saturadas con gas de la tendencia de fondo en crossplots. En este


reservorio el efecto del fluido es visible inclusive en extracciones de amplitud sobre sísmica post-stack, pero al generar mapas con atributos AVO se logran aún mejores resultados.

Figura 12: Extracción de atributo AVO (5A-B) con contornos del tope de Nia en profundidad superpuestos

San Martin

Cashiriari

Figura 12: Extracción de atributo AVO (5A-B) con contornos del tope de Nia en profundidad superpuestos

San Martin

Cashiriari

Bibliografía Castagna J.P., Swan H.W., y Foster D.J., 1998. Framework for AVO gradient and intercept interpretation. Geophysics, Vol. 63, 948-956. Chung J., Arteaga M., Davis S. y Seminario F., 2005. Impacto de la sísmica 3D en el desarrollo de los yacimientos de Camisea- Bloque 88- Cuenca Ucayali- Perú. CONEXPLO. Mar del Plata, Argentina. Disalvo A., Arteaga M. y Chung Ching J., 2005. Lote 88 “Camisea”. Geometría y Origen de las trampas de gas. Cuenca Ucayali. Este de Perú. CONEXPLO. Mar del Plata, Argentina. Fatti J.L., Smith G.C., Vail P.J., Strauss P.J. y Levitt P.R., 1994. Detection of gas in sandstone reservoirs using AVO analysis: a 3D seismic case history using Geostack Technique. Geophysics, Vol. 59, 1362-1376. Viera A., Disalvo A., Luquez J., Blanco Ibañez S. y Gutierrez Plembing A., 2002. Estratigrafía Secuencial y sistemas depositacionales de los reservorios del área de Camisea y sus alrededores. Cuenca Ucayali. Oriente de Perú. INGEPET 2002. Lima, Perú.

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