El registro de Rayos Gamma es una medida de la radioactividad

natural de la formacin. La medicin se realiza con un detector de rayos

gamma y normalmente se registra simultneamente con otro registro. Los

materiales radioactivos estn asociados normalmente con las rocas de

grano muy fino. Estas rocas generalmente son arcillas y, de menor nivel de

radiacin, limos. La radioactividad se origina en los elementos radioactivos

naturales: potasio, torio y uranio contenido en las rocas.

Se puede interpretar como un registro de arcillosidad. Los niveles

altos de radiacin ocurren frente a las arcillas mientras que en las

formaciones limpias tales como arenas, calizas, dolomitas, anhidritas, etc,

la radioactividad es normalmente baja.

Registros de Rayos Gamma

Registros de Rayos Gamma

El registro de Rayos Gamma sufre muy pocos efectos provenientes de factores externos (tal como dimetro de pozo, densidad de lodo, etc.). El perfil se registra en unidades API. Unidad arbitraria standard utilizada por la mayora de las compaas de servicios. La referencia patrn son los pozos de API en Houston, Texas. Las lecturas de este registro deben ser promediadas dado de que se trata de una medicin estadistica Los lmites de capa se ubican en la mitad entre los extremos de la deflexin. La resolucin vertical del registro de rayo gamma naturales es de 1.96 pies. Es decir que se pueden obtener buenos valores de radiacin natural en capas de hasta ese espesor. En este caso particular no es la configuracin de la herramienta la que fija esta limitacin sino el hecho de que los rayos gamma son muy penetrantes y no se confan solo a la capa donde se han originado. La velocidad del registro debe ser baja, en caso contrario, las amplitudes y los lmites de capa se ven distorsionados. Se debe tener un conocimiento previo de la zona para una buena interpretacin, dado que en algunas reas las calizas y dolomitas son radioactivas y pueden ser confundidas con tramos arcillosos.

Registros de Rayos Gamma

Arenisca Arcillosa

Lutitas

Arenisca muy Arcillosa

Caliza Limpia

Dolomita

Arcilla

Arenisca Limpia

Carbn

Arena Arcillosa

Anhydrita

Ceniza Volcnicas

Yeso

Sal

Respuesta del GR en Formaciones Tpicas

Registros para evaluacin de formaciones

Evaluacin de volumen de arcilla, delimitacin de capas

Potencial espontneo (SP)

Rayos gamma (GR)

Rayos gamma espectral (NGT)

Espectroscopa de rayos gamma de captura (ECS)

Evaluacin de porosidad

Registro Snico

Registro de Porosidad Neutrn

Registro de Densidad

Registro de Resonancia Magntica

Evaluacin de saturacin

Registros de resistividad: Induccin, Laterolog, Microlog

Registros Dielctricos

Registros de Neutrn pulsado: Sigma y C/O

GR Estndar

Registro de Rayos Gamma (GR)

Caractersticas

Mide la radioactividad natural de las formaciones Registro en unidades API American Petroleoum Institute

Calibrador patrn del API mide 200 unidades API

Presentacin (encabezado a la izquierda)

La escala es, generalmente, de 0 a 100 150 API

Capas limpias y permeables normalmente correlacionan con SP

Aplicaciones del Registro de GR

Identificar capas limpias

Determinar la arcillosidad de las formaciones

Correlacionar con registros de pozo entubado

Correlacin pozo a pozo

Evaluar minerales radioactivos Se requiere espectrometra de rayos gamma

Determinar el espesor de las capas

Origen de los Rayos Gamma

Elementos radiactivos presentes en las rocas Torio (Th), Uranio (U), Potasio (K)

El decaimiento natural genera rayos gamma Emisin continua, con variaciones estadsticas La radiacin penetra la roca, cemento y metal

Profundidad de medicin es de unas pocas pulgadas

Los sensores detectan rayos gamma Generan un pulso elctrico por cada rayo gamma

Pulsos registrados en Cuentas Por Segundo (cps)

Respuestas tpicas de GR

Interpretacin del registro GR

Interpretacin del

registro GR Linea de Arcilla/Lutita

Linea de Arena

Interpretacin del

registro GR

Interpretacin del

registro GR

Interpretacin del registro GR

Respuesta no lineal

Definir el indicador lineal IGR con la ecuacin de

abajo

Adoptar una de las varias opciones (a la derecha)

I

v

GR GR

GR GRshma

sh maGR

logIGR =

GR Espectral (NGT, HNGS)

Gamma Ray Espectral (NGT)

Discrimina las contribuciones provenientes de: Torio (Th), Uranio (U), Potasio (K)

Identificacin de formaciones limpias radiactivas con alto GR natural:

Carbonatos calientes (Uranio)

Arenas feldespticas (Potasio)

Caracterizacin del tipo de arcillas

Anlisis de litologas complejas.

Registro de

Campo

NGT: Caracterizacin de Arcillas CP-19

NGT: Caracterizacin de Arcillas

Zona con Caolinita

Mayormente Illita

NGT: Litologa compleja CP-18a

CP-18b

VCL en Carbonatos

Sucio Limpio

VCL en Carbonatos

VCL de GR

VCL en Carbonatos

VCL de GR

CGR muestra mucho

mas limpio

VCL en Carbonatos

VCL de CGR

Espectroscopa de

Rayos Gamma de Captura (ECS)

Registro de Mineraloga

Elemental Capture Spectroscopy Sonde (ECS) Anlisis cuantitativo de Litologa y Propiedades de la Matriz a partir de

Espectroscopa de los Rayos Gamma de Captura inducidos por Neut.

Concentraciones de elementos Si, Ca, Fe, S, Ti, Gd, Cl, H Al

Anlisis Litolgico (en pesos secos) Arcilla total

Carbonatos Totales

Cuarzo + Feldespato + Mica (QFM)

Pirita, Anidrita, Siderita, Carbn y Sal

Propiedades de la Matriz Densidad de Matriz

Sigma (seccin de captura) Matriz

Producto en tiempo real en el pozo

Funciona en hueco abierto o entubado

Como aporta valor el ECS

Simplifica las interpretaciones petrofsicas y las hace menos subjetivas.

Informacin de litologa (ma) para un clculo mas preciso de porosidad y reservas.

Mejores modelos geolgicos y de reservorio para simulaciones y anlisis de atributos ssmicos.

Conocimiento de la mineraloga para determinar compatibilidad de fluidos de perforacin y terminacin.

Productos en el pozo para una rpida toma de decisiones (DeX).

Ventajas prcticas del ECS

ECS provee una precisa medida de la Litologa en:

Cualquier tipo de lodo y fluido de formacin.

Agujero abierto o entubado

an en lodos con barita (PEF ) o KCL (NGT )

Casi no es afectada por la rugosidad

Evolucin de las mediciones de Rayos Gamma

Rayos Gamma Naturales Totales

GR

Espectroscopa de R-Gamma naturales (NGT & HNGS)

U, Th y K

Espectroscopa de R-Gamma de Captura inducidos por Neutrones (ECS, RST)

Neutrones excitan los ncleos de los elementos

Se mide la cantidad y energa de los R-G excitados (espectroscopa)

Se computan los aportes de cada elemento: Si, Ca, Fe, S, Ti, Cl, H,

Caractersticas del ECS

Velocidad de Registro: 1800 ft/hr Resolucin Vertical : 1.5 ft Borehole Fluid: Todos Dimetro Herramienta: 5.0 in O. D. Largo: 2 m Temp. Mxima: 350 oF Presin Mxima: 20,000 psi Dimetro min. pozo: 6.00 in

Adquisicin

Separacin Espectral

SpectroLith

Gamma-Ray Spectra

Elemental Yields

Dry Weight Elements Si, Ca, Fe, S, Ti, Gd

Dry Weight Lithologies Clay, Carbonate, Anhydrite, QFM

Asociacin Oxidos

NPLC

Detector

Acquisition

Cartridge

AmBe Source

BGO Crystal

and PMT

Boron Sleeve

Electronics

Heat Sink

Dewar Flask

2 m

Que medimos ?

G a m m a - R a y S p e c t r u m

E n e r g y [ M e V ]

Neutrones de 4 MeV interactuan con la formacin

Interacciones Inelsticas

El neutrn pierde energa por la interaccin con los ncleos

El neutrn es capturado, el elemento emite GR de una energa caracterstica

ECS Gamma-Ray Spectrum Inelstico y Captura

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0

I n e l a s t i c

H

C l

S i F e

G d

L o

g S

c a

l e

Elemental Standards

Si

Ca

Fe

S

Espectroscopa de Rayos Gamma de Captura

Capture Spectra

n

g

0 5

200

400

600

800

1000

1200

Silicon

0 2 4

Calcium

0 1 2

Iron+.14Al

0 1 2 3

Sulfur

0 5

Titanium

0 1 3

Gadolinium

Elemental Concentrations

Relative

Yields

Oxides

Closure

Litologa

Model

0 50

200

300

400

500

600

700

800

900

Silicon wt%

0 20 40Calcium wt%

0 10 20Iron + .14Al wt%

0 10 20Sulfur wt%

0 2 4Titanium wt%

0 20 40Gadolinium ppm

Ejemplo de concentraciones (hueco abierto) D

ep

th, ft

ECS

ncleos

0 50 100

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Depth

Clay, wt%0 50 100

Carbonate, wt%0 50 100Quartz-Feld-Mica, wt%

Litologa a hueco

abierto

ECS

ncleos

Pozo Industrial - 1 (Cuenca de Burgos)

Registro de mineraloga E.C.S. versus datos de ncleos de pared

Columna litolgica

determinada

directamente a

partir del registro

de E.C.S., en la

cual podemos

observar el

contenido de

arcillas totales, de

calcita y la roca

reservorio

pricipalmente

constituida por

silicatos.

Pozo Lankahuasa-Nte1 Poza Rica

Costa Afuera

Volumen total de arcillas

Volumen de arena

Volumen de calcita

Densidad de Matriz

Aplicaciones y Ejemplos

Modificacin de la estrategia

de completacin Pozos eran limpiados con HCL

cemento carbontico ?

Arcilla principalmente Fe-

clorita

La clorita reacciona con el HCL !

Nueva estrategia: Limpieza con acido

actico en todos los nuevos pozos

del campo

Resultado: Mejor pozo del campo.

SpectroLith indic que no haba carbonato en la principal arena de

inters.

Arena arcillosa -- Gas ? Permeabilidad ?

Arena limpia con Gas

Aqui las

respuestas del

GR y el SP

pueden

confundir.

Alto GR en la

mitad inferior

del reservorio,

y casi no hay

respuesta del

SP en todo el

intervalo.

Comparacin Indicadores de VCL

Cuitlahuac-832

Petrofisica

VCL: GR

Petrofisica

VCL: N-D

Petrofisica

VCL: ECS

ECS

Petrofisica

VCL: ECS,

GR, N-D ECS

Indicadores

VCL

GR Rt Sonico ECS N-D Todos

Indicadores

VCL

Conclusiones

De todos los indicadores de arcilla para la evaluacin petrofsica, el GR generalmente es el mas pesimista, resultando en varias arenas omitidas si solo se utiliza el mismo.

Para el caso de Cuitlahuac-832, los indicadores de VCL Neutron-Densidad, Sonico y Resistividad son bastante consistentes con el volumen de arcilla medido por el ECS

(coherentes al menos).

No obstante, los VCL derivados de N-D, SPHI o Rt no dejan de ser subjetivos, ya que requieren que el analista ingrese a su criterio los valores correspondientes al punto de arcilla, valores limpio y sucio.

Debido a la facilidad de su uso y a que no se necesita ingresar ningn parmetro (objetividad), el volumen de arcilla derivado del ECS resulta una forma confiable y

rpida para estimar VCL en formaciones problematicas, con GR invertidos por ejemplo.

Una alternativa a considerar sera correr ECS en pozos clave para calibrar los parmetros para estimar el VCL a partir de otros indicadores en el resto de los pozos

del campo donde no se tenga ECS.

Intervalo con carbonatos mixtos

PEF

NPHI

RHOB

1/3

1 PEF 11

Caliza y Dolomita radiactivas

PEF

NPHI

RHOB

2/3

El intervalo inferior es caliza, ver PEF, superposicion N-D

1 PEF 11

Interpretacin combinando ECS con ELAN

Con ECS Sin ECS

Interpretacin Incorrecta Interpretacin adecuada

combinando ECS + PEF

3/3

Cocuite-803 Cuenca de Papaloapan

Estas zonas resistivas muestran

bastante separacin entre RHOB y

NPHI, como si estuvieran muy

sucias.

Cocuite-803 Cuenca de Papaloapan

La evaluacin con registros

convencionales da como resultado

un arcillocidad promedio del 20% a

22% en las arenas, y porosidad

efectiva < 10% en promedio.

Cocuite-803 Cuenca de Papaloapan En este pozo se registr tambin un ECS. El registro muestra una

gran cantidad de Carbonato, que

probablemente es el responsable

por la separacin de las curvas de

Densidad-Neutrn.

Cocuite-803 Cuenca de Papaloapan La informacin del ECS se incorpor al modelo de evaluacin

con ELAN resultando:

VCL disminuye Aumenta PHIE Disminuye Sw

Notar el ajuste de la

densidad de grano de

los nucleos de pared

con el registro.

El valor medio > 2.7 g/cc

es consistente con la

mineralogia.

Densidad de grano 2.67 g/cc

Nereida-1

Arenas 3180 3240 m

3200

3190

3220

3230

3210

3240

Densidad de grano 2.7 g/cc

3450

3440

3470

3480

3460

Nereida-1

Conglomerados 3420 3480 m

SGR

CGR SP

HLLD

HLLS

RXOZ

Sw DPHI

NPHI

SPHI

PR

Caliper

PHIE

ELAN

Litologia

ELAN

QuickLook

ECS Al Si Ca

Mecayucan-415

GR incrementa

repentinamente

Est mas sucia

toda esta zona?

SGR

CGR SP

HLLD

HLLS

RXOZ

Sw DPHI

NPHI

SPHI

PR

Caliper

PHIE

ELAN

Litologia

ELAN

QuickLook

ECS Al Si Ca

Mecayucan-415

Tanto el ECS como el rayos gamma corregido

(CGR) muestran que el intervalo es limpio.

Calipso-1

Tampico Costa Afuera

Correlaciones Ambiguas con Gamma Ray

0 50 100 150 D

epth

(ft

)

Gamma Ray (API)

Well 1

0 50 100 150

Gamma Ray (API)

Well 2

? Correlacin basada en

similitud de forma

0 10 20 30 40 D

ep

th (

ft)

Calcium (wt %)

0 10 20 30 40

Calcium (wt %)

Correlacin

basada en

Similitud

de forma

y

Valor

Absoluto

Well 1 Well 2

Quimio-estatigrafia disminuye la ambiguedad

Espectroscopa en pozo Abierto o

Entubado

Procesamiento Simple

Fcil Interpretacin

Si, Ca, S, Fe, Ti, Gd

Arcilla, Carbonato, Q-F-M, y Evaporitas

NPLC Detector Acquisition Cartridge

AmBe Source

BGO Crystal and PMT

Boron Sleeve

Electronics

Heat Sink

Dewar Flask

Minitron and HV Ladder

Near GSO Crystal and PMT

Far GSO Crystal and PMT

RSX Minitron Control Cartridge

RSC Detector Acquisition Cartridge

Elemental Capture

Spectroscopy (ECS) Sonde

5" OD 1800 fph

Reservoir Saturation

Tool (RST)

1-11/16" OD under 200 fph

Puede resultar una

interesante alternativa

en pozos que no se

hayan podido registrar

por problemas durante

la perforacin.

ECS es mucho mas rpido

*

El RST puede discriminar

Calcita de Doloma con el

Mg del espectro inelstico

Cafeto Sur-1

Donde estn las arenas? Cuales pueden tener gas?

Esta seccin del pozo no se pudo registrar a hueco abierto. Los nicos registros disponibles eran el GR y el Neutron (corrido sin fleje) en agujero entubado.

NPHI limpio?

NPHI clay?

Cafeto Sur-1

El ECS muestra claramente las zonas mas limpias. Notar la correlacin con NPHI.

ECS Resumen y conclusiones

Simplifica las interpretaciones petrofsicas, menos subjetivas.

Informacin de litologa (Rhoma) para un clculo mas preciso de porosidad y reservas.

Mejores modelos geolgicos y de reservorio para simulaciones y anlisis de atributos ssmicos.

Conocimiento de la mineraloga para determinar compatibilidad de fluidos de perforacin y terminacin.

Productos en el pozo para una rpida toma de decisiones (DeX).

Resultados probados en Exploracin y Desarrollo en Mxico Norte

Caracterizacin de arcillas utilizando las

herramientas de Mineraloga (ECS) y

Rayos Gamma Espectral (NGT)

Anlisis efectuado en Cobra-1

Mayo 2005

Metodologa 1. Con la herramienta ECS puedo medir en forma precisa el volumen

total de minerales de arcilla, junto a otros minerales tales como Arena, Carbonato, Anhidrita, Pirita, Sal, Siderita y Carbon.

2. Con el NGT utilizando crossplots especializados (xplot Torio-Potasio Cp-19) puedo determinar el tipo de arcilla (illita, montmorillonita (esmectita), clorita, caolinita, etc.).

3. Combinando la informacin del ECS y el NGT en un programa de evaluacin petrofsica como Elan puedo hacer un anlisis volumtrico y determinar los porcentajes de cada tipo arcilla referidos al volumen total de la roca o respecto del volumen total de arcilla.

4. El cmputo anterior se realiza cada 15 cm aproximadamente (muestreo normal de las herramientas). Para facilitar el anlisis, la informacin detallada del Elan se puede resumir en histogramas que se acumulen en intervalos a cada 100 o 200 m por ejemplo.

Crossplot Torio-Potasio de NGT

Pozo Cobra-1 Intervalo 3200 5600 m

Cobra-1 - Anlisis Mineralgico con ECS

3200

5600

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

5200

5400

Cobra-1 - Crossplot NGT

Cobra-1

Anlisis

Volumtrico

con Elan

3200

5600

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

5200

5400

Cobra-1

Composicin mineralgica ECS/Elan (Cada 200 m) Analisis Composicional ECS/ELAN

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

< 3200 3200-

3400

3400-

3600

3600-

3800

3800-

4000

4000-

4200

4200-

4400

4400-

4600

4600-

4800

4800-

5000

5000-

5200

5200-

5400

5400-

5600

> 5600

Rango de profundidades

% e

n p

es

o s

ec

o

% Pirita

% Carbonato

% Cuarzo

% Total clay

Cobra-1

Composicin mineralgica ECS/Elan (Cada 200 m)

Depth range < 3200 3200-3400 3400-3600 3600-3800 3800-4000 4000-4200 4200-4400

% Total clay 42.3% 61.2% 57.4% 62.4% 40.7% 46.2% 50.9%

% Cuarzo 26.9% 31.7% 35.0% 26.9% 48.1% 43.6% 37.8%

% Carbonato 28.5% 6.3% 6.8% 9.5% 10.4% 9.7% 10.4%

% Pirita 2.3% 0.8% 0.9% 1.2% 0.8% 0.6% 0.8%

100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0%

4600-4800 4800-5000 5000-5200 5200-5400 5400-5600 > 5600

44.0% 52.5% 61.6% 52.9% 53.9% 18.1%

29.3% 27.7% 29.2% 34.9% 30.3% 39.1%

26.0% 19.1% 8.4% 11.5% 15.3% 42.6%

0.7% 0.7% 0.7% 0.7% 0.5% 0.2%

100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0%

Cobra-1 Composicin Arcillas ECS-NGT (Montmorillonita + Mixed Layers)-Illita-Caolinita cada 200 m

% Tipo de Arcilla

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

< 3200 3200-

3400

3400-

3600

3600-

3800

3800-

4000

4000-

4200

4200-

4400

4400-

4600

4600-

4800

4800-

5000

5000-

5200

5200-

5400

5400-

5600

> 5600

Rango de profundidades [m]

% d

el

Vo

lum

en

To

tal

de

arc

illa

% Illita

% Caolinita

% Montmorillonita/Mixed Layers

Cobra-1 Composicin Arcillas ECS-NGT (Montmorillonita + Mixed Layers)-Illita-Caolinita cada 200 m

Depth range < 3200 3200-3400 3400-3600 3600-3800 3800-4000 4000-4200 4200-4400

% Mixed Layers 9.0% 33.7% 42.4% 43.6% 39.6% 39.9% 32.8%

% Montmorillonita 73.8% 34.0% 20.0% 19.6% 25.6% 26.1% 21.9%

% Illita 17.1% 32.3% 37.6% 36.8% 34.9% 34.0% 43.0%

% Caolinita 0.2% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 2.2%

100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 99.9%

4600-4800 4800-5000 5000-5200 5200-5400 5400-5600 > 5600

15.0% 15.2% 16.0% 14.7% 15.2% 7.6%

43.8% 46.9% 34.0% 28.3% 20.5% 2.3%

41.2% 37.9% 50.1% 56.9% 64.2% 90.1%

0.1% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0%

100.0% 100.0% 100.0% 99.8% 99.8% 100.0%

Conclusiones Cobra-1

Los principales minerales detectados por el ECS en el intervalo analizado (3200-5600 m) fueron Arcilla, Arena (cuarzo, feldespato,

mica), Carbonatos y algo de Pirita.

El porcentaje de carbonato, mayormente presente como cementante calcreo, es relativamente bajo, salvo en el intervalo 4400-4900 m,

que llega a 20% en promedio (tuvo esto algn efecto en la barrena o

ritmo de penetracin durante la perforacin?). Hacia el fondo se ve

claramente la entrada a Cretcico, donde el carbonato se va casi al

100%.

En funcin del anlisis del NGT se identific que los dos minerales de arcilla mas abundantes eran Montmorillonita e Illita, pero tambin

aparecen cantidades reducidas Caolinita en el intervalo 4200-4400 m.

La Montmorillonita predomina hacia el tope del intervalo, mientras que la Illita se va haciendo mas abundante hacia el fondo.

Preguntas?