UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICOPor mi raza hablar el esprituFACULTAD DE INGENIERADivisin de Ingeniera en Ciencias de la TierraOBTENCIN DE MUESTRASREPRESENTATIVAS DE LAS ROCAS DELOS YACIMIENTOS PETROLEROST E S I SQUE PARA OBTENER EL TTULO DE:I N G E N I E R A P E T R O L E R AP R E S E N T A:NADIA MNICA LPEZ GARCSDIRECTOR DE TESIS:ING. MANUELJUANVILLAMARVIGUERASCiudad Universitaria, Mxico, D.F. Noviembre2009.AGRADECIMIENTOSA mis padres Rosa y LaurentinoPor todo elapoyo,comprensin,sacrificio,consejos,paciencia y darme nimos para saliradelante en la vida con este proyecto. Sin ustedes no hubiera sido posible, los quiero mucho y estatesis es para ustedes. Mil Gracias paps hoy y siempre.A mis hermanos Alea Janet y Carlos IlichPor darme su apoyo y ayuda en todo momento y por salir adelante a pesar de las adversidadesvividas a lo largo de este camino. Los quiero mucho hermanos.A mi sobrino Jos David para quien el espacio y el tiempo es un terreno de aventuras y alegras.Mi ms sincero y especial agradecimiento a mi director de tesis, al Ing. Manuel Juan VillamarVigueras, por invertir parte de su tiempo en la revisin y orientacin de la tesis. Gracias.A mis sinodales Dr. Rafael Herrera Gomez, Ing. Agustn Velasco Esquivel, M.I. AlbertoHerrera Palomo, Ing. Octavio Steffani Vargas; les agradezco sus comentarios y aportacionesrealizadas.Ami amigoMarcoAntonioSilvaGalicia, quienme acompaodurante el procesodeformacin y de quien tuve siempre palabras de nimos en los momentos difciles.Al Ing. Luis Gerardo Garca Vela e Ing. Mauricio Galindo, por su amistad y por apoyarmecon informacin para realizar mi trabajo de tesis. GraciasA la Universidad Nacional Autnoma de Mxico y a la Facultad de Ingeniera, por darme laoportunidadpor medio de las herramientas yconocimientos que imparte ensus aulas,laboratorios, bibliotecas y centros culturales, de superarme como persona y formarme comoprofesional en una maravillosa universidad.NDICEINGENIERA PETROLERAobtencin de muestras representativas de las rocas delos yacimientos petrolerosPAGLISTADETABLASYFIGURAS iRESUMEN vINTRODUCCIN vi1.- ROCAS RELACIONADASALOSYACIMIENTOSPETROLEROS 11.1. ROCAS SEDIMENTARIAS. 11.1.1. Textura de las rocas sedimentarias 21.2. CLASIFICACIONES DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS. 21.2.1. Clasificacin de Grabau. 31.2.2. Clasificacin de Pirsson. 31.2.3. Clasificacin de Corrales Zarauza 41.3. ROCAS GENERADORAS DE HIDROCARBUROS. 61.4. ROCAS ENTRAMPADORAS DE HIDROCARBUROS 71.4.1. Rocas almacenadoras. 71.4.1.1. Principales rocas almacenadoras. 81.4.1.2. Tipos de Porosidad y Permeabilidad de rocas almacenadoras 181.4.2. Rocas sello 232.- IMPORTANCIADEDISPONERDEMUESTRAS REPRESENTATIVASDE LAS ROCAS DE LOS YACIMIENTOS.252.1. INTRODUCCIN AL CORTE DE NCLEOS.. 252.2. LA IMPORTACIA DE NUCLEAR. 262.3. EL PROPSITO DE NUCLEAR.. 282.4. MTODOS DEL NUCLEO 29NDICEINGENIERA PETROLERA2.5. ANLISIS DE NCLEOS EN LABORATORIO Y APLICACIN DERESULTADOS322.6. PLANEACIN DEL CORTE DE NCLEOS... 373.- ASPECTOS GENERALES RELACIONADOS AL CORTE DELNCLEO 573.1. PERFORACIN DE UNA ROCA 573.2. BARRENAS... 613.2.1 Componentes de una barrena 623.3. BARRENAS PARA LA EXTRACCIN DE NCLEOS. 683.3.1 Barrenas PDC.. 703.3.2Barrenas con diamante natural... 733.3.3Barrenas Ballaset.. 743.4. CONDICIONES DE OPERACIN DE LAS BARRENAS 774.- MUESTREROS DE ROCA EN POZOS PETROLEROS. 844.1. NUCLEOEN EL FONDO DEL POZO 844.1.1. Nucleo convencional. 844.1.2. Nucleo a presin. 1024.1.3. Nucleo con esponja 1134.1.4. Nucleo con gel. 1214.1.5. Nucleo con manga elstica... 1274.1.6. Nucleo orientado 1384.1.7. Nucleo con lnea de acero. 1464.1.8. Nucleo con motor de fondo... 1524.1.9. Nucleo y perforacin con la misma barrena.. 1574.2. NUCLEO EN LA PARED DEL POZO... 1604.2.1. Herramienta de muestreo de pared por percusin. 1624.2.2. Herramienta de muestreo de pared por rotacin 167NDICEINGENIERA PETROLERA4.3. NUCLEO EN AGUAS PROFUNDAS. 1724.3.1. Barril muestreador rotario bsico.. 1764.3.2. Nucleo de pistn avanzado.. 1774.3.3. Barril muestreador extendido. 1804.3.4. Barril muestreador con diamantes 1824.3.5 Muestreador con motor de fondo.. 1844.4. NUCLEO Y TOMA DE REGISTROS SIMULTANEAMENTE4.5. RESUMEN DE ASPECTOS RELACIONADOS A LOS MUESTREADORES DEFONDO Y DE PARED..186193CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.. 195BIBLIOGRAFA 197LISTA DE TABLAS Y FIGURASiLISTA DE TABLAS PAGTabla 1.1 Clasificacin de las rocas sedimentarias segn grabau3Tabla 1.2 Clasificacin de las rocas sedimentarias detrticas segn CorralesZarauza.5Tabla 1.3 Clasificacin de rocas sedimentarias no detrticas segn Corrales Zarauza.5Tabla 1.4 Clasificacin de rocas carbonatadas propuesta por Dunham12Tabla 1.5 Los once tipos principales de rocas carbonatadas de Folk 13Tabla 1.6 Clasificacin de rocas carbonatadas propuesta por Folk 14Tabla 1.7 Clasificacin de rocas carbonatadas con base en el tamao de grano segn folk.15Tabla 1.8 Comparacin de la porosidad entre areniscas y carbonatos publicada por choquette y pray17Tabla 1.9 Porosidades tpicas para rocas sedimentarias clsticas con terrgenos comunes y paraacumulaciones de sedimento no consolidado.20Tabla 1.10 Clasificacin de la porosidad enrocas carbonatadaspresentada por ChoquetteyPray21Tabla 2.1 Anlisis de laboratorio sobre muestras de rocas y aplicacin de resultados en reastcnicas degeologa y geofsica.33Tabla 2.2 Anlisis en laboratorio sobre muestras de rocas y aplicacin de resultados en reastcnicas de perforacin, terminacin y reparacin de pozos.34Tabla 2.3 Anlisis en laboratorio sobre muestras de rocas y aplicacin de resultados en reastcnicas de caracterizacin, comportamientoysimulacin de yacimientos.35Tabla 2.4 Anlisisdelaboratoriosobremuestrasderocayaplicacinderesultadosenreastcnicas de produccin36Tabla 2.5 Ventajas y limitaciones de los diferentes tipos de muestreo42Tabla 2.6 Hoja de registro con informacin importante que debe enviarse al laboratorio junto con losncleos.51Tabla 3.1 Muestra el grado de dureza y abrasividad de algunas rocas sedimentarias.59Tabla 3.2 Constantes elsticas dinmicas de las rocas.61Tabla 3.3 Tipos de barrenas para la obtencin de muestras de ncleos.70Tabla 3.4 Caractersticas de las barrenas muestreadorasPDC71Tabla 3.5 Caractersticas de las barrenas muestreadoras con diamante natural73Tabla 3.6 Caractersticas delas barrenas muestreadoras ballaset.75Tabla 3.7 Seleccin de barrenas nucleadoras basndose en la litologa.76Tabla 4.1 Tamaos de barriles muestreadores convencionales. 88Tabla 4.2 Tipos y caractersticasde tubos o fundas del barril interno. 90Tabla 4.3 Variedad detamaos del barril nucleador con esponja.118Tabla 4.4 Muestra el mejoramiento de datos de saturacin y mojabilidad delncleo obtenido pormedio del sistema con gel.122Tabla 4.5 Caractersticas y beneficios del muestreo con gel.125Tabla 4.6 Especificaciones de la herramienta de medicin electrnica magntica.144Tabla 4.7 Dimetros de herramientas y de ncleos relacionados al muestreo con lnea de acero148Tabla 4.8 Especificaciones del sistema integral de nucleo con motor de fondo156Tabla 4.9 Caractersticas de la herramienta de rotacin para cortar ncleos de pared170Tabla 4.10 Especificaciones tcnicas de las herramientas de muestreo de rocas rcb, apc, xcb182Tabla 4.11Tabla 4.12Caractersticas tcnicas del barril nucleador con motor de fondoCaractersticas generales de los diferentes muestreadores de ncleo de fondo y de pared185193LISTA DE TABLAS Y FIGURASiiLISTA DE FIGURASFigura 2.1 Lugar donde se almacenanlos ncleos28Figura 2.2 Mesa de trabajo para colocar, observar y seleccionar los ncleos en el laboratorio 36Figura 2.3 Aspecto geolgico y petrofsico de los sedimentos 43Figura 2.4 Tubo sellado hermticamente 53Figura 2.5 Bolsas plsticas con sello hermtico54Figura 2.6 Cajas de congelamiento54Figura 2.7 Estas cajas pueden ser utilizadas para transporte terrestre o puestas dentro de unarmazn de hierro para transporte martimo.56Figura 3.1 La roca falla por esfuerzos decorte62Figura 3.2 La roca falla por esfuerzos compresivos62Figura 3.3 Partes esenciales de una barrena tricnica63Figura 3.4 Partes esenciales de una barrena pdc63Figura 3.5 Barrena bicntrica64Figura 3.6 Barrena ampliadora64Figura 3.7 Grfica comparativa de eficiencia en trminos de la energa especfica66Figura 3.8 Diferentes tipos de cortadores 70Figura 3.9 Ncleo cortado con la barrena anti-giro72Figura 3.10 Ncleo cortado con la barrena convencional de giro 72Figura 3.11 Peso de la barrena recomendado para barrenas muestreadoras.79Figura 3.12 Muestra la relacin entre la velocidad de rotacin (rpm) y los tipos de rocas.81Figura4.1 Elementosimportantesde un barril convencional.86Figura4.2 Partes internas importantes del barril nucleador convencional.87Figura4.3 Diseo de diversos atrapancleos convencionales.91Figura4.4 Estabilizadores: (a) bordes rectos, (b) bordes en espiraly (c) bordes de metalde altadureza.93Figura4.5 Ensamblaje del barril nucleador interno.95Figura4.6 Etapas de las operacionesantes de empezar el muestreo.96Figura4.7 Etapas de las operaciones durante el muestreo.98Figura4.8 Diagrama donde se muestra: a) la operacin de nucleo y b) la recuperacin del ncleo delfondo del agujero.100Figura4.9 Barril muestrero de ncleos a presin.104Figura4.10 Descarga en la cara de la barrena.108Figura4.11 Esquema del sistema de muestreo a presin, en la parte derecha se observa laherramienta una vez tomada la muestra, se activa el sistema de recuperacin, el barrilnucleador se retrae y la vlvula de bola se cierra.110Figura4.12 Barril nucleador con esponja.114Figura4.13 Partes esenciales del barril con esponja.115Figura4.14 Corte transversal del tubo de aluminio con la esponja y el ncleo.115Figura4.15 Muestra (a) un atrapador de ncleos de bola y (b) un tapn especial.116LISTA DE TABLAS Y FIGURASiiiFigura4.16 Seccin del tubo de aluminio con esponja y ncleo.117Figura4.17 Cambios de saturacin de fluidos en el ncleo por cambios de presin y temperatura alllevarlo a la superficie.119Figura4.18 Ensamblado para la preservacin del ncleo en el fondo delpozo: (a) pistn delbarrilinterior cerrado antes del encapsulado del ncleo, (b) vlvula liberadora de gel abierta, (C)encapsulacin del gel y preservacin del ncleo.123Figura4.19 Muestra la trayectoria del fluido de perforacin y del gel antes y durante la toma de lamuestra.124Figura4.20 Barril nucleador para formaciones suaves y deleznables 130Figura4.21 Situacin del barril nucleador de manga elstica en el fondo del pozo.132Figura4.22 Situacin del barril nucleador de manga elastica nucleando.132Figura4.23 Situacin del barril nucleador con manga elstica en la recuperacin del ncleo.133Figura4.24 Hydrolift full closure catcher.134Figura4.25 Mecanismo de recuperacin con el atrapancleos hydrolift de cierre total.135Figura4.26 Muestreo orientado138Figura4.27 Lneas de orientacin marcadas en el ncleo.139Figura4.28 Barril para corte dencleo orientado.140Figura4.29 Partes internas esenciales del barril para corte de ncleo orientado.141Figura4.30 Atrapancleos orientado con tres marcadores de tungsteno de carbn.142Figura4.31 Tipos de zapatas trazadoras para varios tipo deformacin.142Figura4.32 Herramienta de medicin electrnica magntica.144Figura4.33 Herramienta modular magntica.145Figura4.34 Barril muestreador para lnea de acero147Figura4.35 Tapn perforador solo y ensamblado148Figura4.36 Ncleo inmediatamente despus de removerlo del barril muestreador 149Figura4.37 Ejemplo de una buena recuperacin en ncleo fracturado en calizas duras149Figura4.38 Esquemas que muestran las etapas de nucleo y de perforacin, utilizando tapnperforador, con equipo para lnea de acero150Figura4.39 Nucleo con sistema de motor integral154Figura4.40 Elemento para cada de canica154Figura4.41 Estabilizadores155Figura4.42 Barrena nucleadora con tapn removible (a) acondicionada para nuclear y (b)acondicionada para perforar157Figura4.43 Muestra la herramienta perforadora-nucleadora con elementos para tomar registros derayos gamma, as como direccionales y de inclinacin.158Figura4.44 Herramienta de muestreo de pared por percusin162Figura4.45 a) se encuentra la carga lista para ser disparada; b) se ha disparado el pequeo barrilmuestreador yc) se recupera la muestra.163Figura4.46 Muestra el can con la serie de pistolas con los cilindros donde se aloja la muestra164LISTA DE TABLAS Y FIGURASivFigura4.47 Herramienta demuestreo de pared por percusin165Figura4.48 Muestras de ncleos de pared de pozo obtenidas por el mtodo de rotacin167Figura4.49 Muestreador mecnicorotario de pared168Figura4.50 Mecanismo de la toma del ncleo de pared por rotacin169Figura4.51 Pequeas barrenas muestreadoras de pared de pozo169Figura4.52 EsquemadelaherramientaRCBycomponentesprincipales, laimagenmuestraelesquema de trabajo de la herramienta.176Figura4.53 Esquema del funcionamiento de la herramienta APC y sus componentes principales. (a)antes de la recuperacin del ncleo, (b) durante larecuperacin del ncleo178Figura4.54 Calidad de ncleos: (a) obtenido por mtodo rotario y (b) obtenido por pistn179Figura4.55 Esquemas de la herramienta XCB en dos escenarios diferentes, a la izquierda se tiene elesquema de la herramienta utilizada en sedimentos suaves, a la derecha en sedimentosms consolidados.180Figura4.56 Esquema de operacin de la herramienta ADCB y sus principalescomponentes.183Figura4.57 Esquema delbarrilnucleador con motor de fondo y sus componentes principales.Seaprecia en la figura el funcionamiento del barril muestreador interno185Figura4.58 Sistema de corte de ncleo y toma de registro de resistividad durante el nucleado189Figura4.59 Esquema de la tecnologa LWC.190Figura4.60 Ilustracin de un ensamble de fondo de pozo LWC.191RESUMENvresumenEsta tesis tiene como objetivo reunir y describir las etapas principales para la extraccin dencleos en los pozos petroleros: a) planificacin, b) corte, c) manejo y d) preservacin de ellos,paraobtener muestrasderocarepresentativasdelaformacindeinters, minimizandolaalteracin fsica del ncleo durante el tiempo, desde su extraccin hasta que es entregado allaboratorio. Tambin se consideran las aplicaciones que tienen la informacin y los resultadosobtenidos de los ncleos mediante pruebas realizadas en el laboratorio.El contenido del trabajo se presenta en cuatro captulos.En el primer captulo se definen conceptos bsicos que permiten comprender la importancia delas caractersticas de las rocas sedimentarias para poder deducir la distribucin y la estructurainterna de las diversas formaciones sedimentarias acumuladoras de hidrocarburos.El segundo captulo resume la informacin sobre la planificacin de la extraccin de muestrasrepresentativas de la formacin. Se considera la necesidad de tomar ncleos segn el tipo yubicacin del pozo, los tipos de ncleos que se pretenden obtener, la cantidad de ellos, as comosu proteccin y su preservacin para que no se daen durante el transporte desde el pozo hastael laboratorio y se conserven en buenas condiciones el tiempo que estarn almacenados.En eltercer captulosedefinenconceptosimportantessobrelosparmetrospropios delaoperacin del corte de ncleos en un pozo para lograr una extraccin eficiente.El cuarto captulo presenta un panorama de la tecnologa del corte de ncleos que ha avanzadoen forma considerable para maximizar las recuperaciones de los diferentes tipos de rocas, y a lavez minimizar el dao en el ncleo, dependiendo de las caractersticas propias de la roca amuestrear, y se describen brevemente las operaciones de campo correspondientes.Al final del trabajo se hacen algunos comentarios con respecto a las conclusiones alcanzadas ya las recomendaciones que se juzga conveniente hacer. Asimismo, se incluye una relacin de labibliografa consultada.INTRODUCCINviintroduccinDurante dcadas, la industria petrolera se ha visto obligada a mantener una continua evolucin,invirtindose grandes cantidades de recursos en la investigacin. Estos esfuerzos han llevado aldesarrollo de nuevas tcnicas que hoy por hoy hacen posible mejorar la explotacin de los campospetroleros. Estas nuevas tcnicas han basado su desarrollo en el avance de distintas ramas de laciencia, como: sistemas de cmputo, ingeniera de materiales, sistema de comunicacin satelital,estandarizacin de procedimientos, sistemas de control y monitoreo en tiempo real, entre otras.La evaluacin de los yacimientos de hidrocarburos que se encuentran tanto en rocas carbonatadas,como en siliclsticas (predominantemente areniscas y lutitas) ha sido de importante prioridad paralos investigadores y productores de petrleo y gas. En todo el mundo, los yacimientos localizados enesos tipos de roca son de gran importancia en el mbito petrolero. Es de suma importancia que elIngenieroPetroleroconozca, lomejor posible, todaslascaractersticasypropiedadesdetalesyacimientos.La comprensin de la historia de las rocas sedimentarias que almacenan aceite y/o gas ofrecemuchas ventajas a los especialistas involucrados en todas las etapas de la vida productiva de losyacimientos, desde la exploracin hasta el abandono.Para entender mejor el comportamiento de tales yacimientos y establecer procesos de recuperacinms eficientes, desde el inicio de su explotacin hasta las etapas avanzadas, se requiere conocerlas caractersticas ms importantes de la roca, que permitan evaluar el potencial de las formaciones.Con la mayor informacin posible de las rocas, obtenida de varias fuentes como lo es a travs delanlisis de ncleos, se genera un modelo geolgicopetrofsico del yacimiento.Elanlisisde ncleos esun componente importanteen la evaluacinde la formacin yenlacaracterizacindelosyacimientos, especialmentecuandoseestndesarrollandoyacimientoscomplejos.En la industria petrolera se dispone de tecnologa para la extraccin de ncleos, la cual ofrece unagran variedad de sistemas para la obtencin de muestras de rocas que, combinados con una seriedeprocedimientoshacenfactibleobtener ncleosdealtacalidad, acostosrazonables, paradiferentes tipos de aplicacin. Con muestras de calidad, se podrn determinar y comprender mejorlas caractersticas de las formaciones con el fin de poder alcanzar los objetivos de produccin.En esta tesis se consideran diversos aspectos importantes para lograr que en la superficie se tenganmuestras de roca representativas de los yacimientos petroleros.CAPTULO1~ 1 ~1 1. . r ro oc ca as s r re el la ac ci io on na ad da as s a a l lo os s y ya ac ci im mi ie en nt to os sp pe et tr ro ol le er ro os s1.1rocas sedimentariasLas rocas delacortezaterrestresondeorigengneoosedimentario, obien, sonlosequivalentes metamrficos de ellas. Las rocas gneas son resultado del enfriamiento y solidificacindel magma; lasquesemuestranenlasuperficieestnexpuestasaagentesquetiendenadestruirlas. Partesde ellas sondisueltas, otraspartessedescomponendando lugar anuevosminerales y otras partes mas se rompen en fragmentos.Las rocas sedimentarias estn formadas a partir de la desintegracin o descomposicin de rocaspre-existentes. Cuando los materiales erosionados y transportados se depositan forman cuerpos noconsolidadosdearena, gravaylodos. Frecuentementelasrocassedimentariasseencuentrandispuestas en capas o estratos. Se ha observado que las rocas sedimentarias se depositan en formade capas individuales,sensiblemente horizontales, superpuestas.A este hecho se le denominaestratificacin; es una propiedad exclusiva de las rocas sedimentarias y es una de suscaractersticas.La formacin de rocas sedimentarias se inicia con el intemperismo fsico (mecnico) o qumico. Losproductos del intemperismo constituyen la materia prima de las rocas sedimentarias. Los agenteserosivos(detransporte), ros, viento, glaciares, corrientesocenicasdesplazanlosmaterialesintemperizados hasta su depositacin. Posteriormente son transformados en rocas (litificacin).Los productos resultantes de esta destruccin se pueden colocar en 3 grandes grupos: Carbonatos,Arcillas y Arenas (incluye gravas y fragmentos ms grandes).Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 2 ~Cada uno de estos productos est sujeto a un transporte largo o corto hasta que finalmente llegan asu lugar de depsito. En este lugar son cementadas, compactadas o recristalizadas formando lasrocas del grupo sedimentario.Los tres minerales ms comunes son los del grupo de las arcillas, slice y carbonatos de calcio; otrosminerales menos comunes son: dolomita, halita, yeso y anhidrita, feldespatos, micas y minerales defierro y materia orgnica.1 1. .1 1. .1 1 T TE EX XT TU UR RA AD DE EL LA AS SR RO OC CA AS SS SE ED DI IM ME EN NT TA AR RI IA AS SSe refiere al tamao, forma y arreglo de las partculas que la constituyen. Las cuales se dividen en: Textura Clstica: La forma y tamao de las partculas (sedimentos) es determinante en lanaturaleza de la roca resultante. De acuerdo con el tamao de las partculas de sedimentos clsticoses el tipo de roca sedimentaria. Textura No Clstica: Tiene una apariencia cristalina en la cual los granos estnentrelazados. Los cristales que se precipitan de una solucin acuosa son muy pequeos aunquepuedencrecer por presin; escomnuna aparienciasimilar alasrocasgneascristalinas; deacuerdo con el tamao de los cristales pueden ser de grano fino (menos de 1 mm) medio (1 a 5 mm)o grueso (ms de 5mm).1.2clasificaciones de las rocas sedimentariasExiste confusin en los nombre de los sedimentos despus que han sido litificados ytransformados enrocas, esconvenientesealar lasbasesutilizadasparalaclasificacin. Acontinuacin es conveniente sealar las bases utilizadas para las clasificaciones mas conocidas:Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 3 ~1 1. .2 2. .1 1 C CL LA AS SI IF FI IC CA AC CI I N ND DE EG GR RA AB BA AU UEs un ejemplo de clasificacin gentica que considera a las rocas en dos grandes grupos: exgenas(formadas por fuerzas externas: erosin y transporte de las partculas), endgenas (formadas porfenmenos qumicos y crecimientos orgnicos), como se muestra en la Tabla 1.1.Tabla 1.1. Clasificacin de las rocas sedimentarias segn Grabau.GRUPO CLASE ORIGENExgenasPiroclastos Acumulacin de partculas slidas expulsadas por volcanes.Autoclastos Material triturado por fallas.Atmoclastos Material residual del intemperismo.Anemoclastos Acumulacin de material acarreado por el viento.Hidroclastos Acumulacin de material acarreado por el agua.Bioclastos Acumulacin de restos orgnicos.EndgenasHidrolitos Precipitacin qumicaBiolitos Accin de organismos o procesos bioqucos1 1. .2 2. .2 2 C CL LA AS SI IF FI IC CA AC CI I N N D DE E P PI IR RS SS SO ON NSe basa en dos caractersticas principales: modo de formacin y composicin de las caractersticasfsicas.A. Sedimentos de origen mecnico.1. Depsito de origen acuoso.a. Conglomerados y brechas.b. Areniscas y arenas.c. Lutitas y arcillas.2. Depsito de origen terrestre.a. Loess.b. Dunas de arenas.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 4 ~B. Sedimentos de origen qumico formados a partir de soluciones.1. Concentracin.a. Sulfatos: yeso y anhidrita.b. Cloruros: halita (sal de roca).c. Slice: calcedonia, etc.d. Carbonatos: calizas, travertino.e. Rocas ferruginosas: mineras de fierro.2. Orgnicas formadas a travs de la accin de plantas y animales.a. Carbonatos: calizas de varios tipos.b. Slice: calcedonia, diatomita, tierras de radiolarios.c. Fosfatos: roca fosftica.d. Carbn: rocas de serie carbonfera.e. Sedimentos conteniendo hidrocarburos.1 1. .2 2. .3 3 C CL LA AS SI IF FI IC CA AC CI I N N D DE E C CO OR RR RA AL LE ES SZ ZA AR RA AU UZ ZA A. .Divide a las rocas en dos grandes grupos:rocas detrticas y rocas no detrticas,limitando dosgrandes grupos de caractersticas diferentes. De las rocas detrticas establecen tres subgrupos oclases de acuerdo al tamao: ruditas, arenita y lutita. Dentro de las rocas no detrticas se establecenseis divisiones o clases a partir de la composicin qumica. Ver Tablas 1.2y 1.3.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 5 ~Tabla 1.2. Clasificacin de las rocas sedimentarias detrticas segn Corrales Zarauza.GRUPO mm. ClaseSedimento yTamao TexturalCompactadaCriterios deSubdivisinROCASDETRITICAS256RuditasBloquesGravaSegn forma:Conglomerado(redondeado)Brecha(angulosos)1. Gnesis.2. Composicin decantos.2 Cantos1/2*ArenitasArena muy gruesaArenisca1. Composicin.% de cuarzo% de feldespatos% de fragmentos de rocas% de matriz detrtica2. Gnesis1 Arena gruesa1/4 Arena media1/8 Arena fina1/16 Arena muy fina1/256*LutitasLimo Limolita1. Color.2. Composicin.3. Textura.*las clases marcadas con asterisco forman en total ms del 99% de las rocas sedimentarias.Tabla 1.3. Clasificacin de rocas sedimentarias no detrticas segn Corrales Zarauza.GRUPO CLASE CRITERIOS DE SUBDIVISINROCASNODETRTICAS* Rocas Carbonatadas1. Composicin2. TexturaEvaporitas 1. ComposicinRocas Silceas de origen orgnico y qumico1. Gnesis2. ComposicinRocas Aluminio - Ferruginosas de origen qumico1. Composicin2. GnesisRocas organogenas1. Composicin2. Textura y Estado FsicoRocas Fosfatadas1. Textura y Estructura2. Gnesis*las clases marcadas con asterisco forman en total ms del 99% de las rocas sedimentarias.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 6 ~1.3rocas generadoras de hidrocarburosLa generacin de petrleo y la migracin primaria del mismo, se efectan en la roca generadora. Ladeterminacin de una roca generadora esta basada en:1. Su contenido de materia orgnica.2. El tipo de materia orgnica.Elanlisis ptico permite definir cualitativa y cuantitativamente cuatro tipos de materia orgnica:+Algceo +Herbceo +Leoso +CarbonosoLa predominancia de la materia orgnica de los tipos algceos y/o herbceos, permite considerar ala roca como generadora de hidrocarburos lquidos; asimismo los tipos leosos y carbonosos danlugar a hidrocarburos gaseosos. Si el residuo palinolgico contienemateria mixta, entoncespodemos considerar a la roca como generadora de de petrleo y gas.Materia Orgnica. Comprende una fraccin soluble en solventes orgnicos (tetracloruro de carbono,acetona, etc.) y una fraccin insoluble. La segunda se refiere a la materia orgnica de las lutitasbituminosas.El Kergeno es la forma mas abundante de materia orgnica fsil, existen en forma dispersa en lasrocasyeslafuentedel petrleoydel gas, as comoel constituyenteorgnicodelaslutitasbituminosas. Apartir de un kergeno determinado, se forman por una parte los hidrocarburos ricosen hidrogeno y por otro un kergeno residual, sobre todo poliaromtico y pobre en hidrogeno.La calidad de un kergeno, es decir su capacidad para producir petrleo o gas, depende en primerlugar de su composicin original. Un kergeno rico en hidrogeno y en cadenas alifticas, puedeproporcionar unacantidad importantedeaceitey despus degas si estasepultadoaunaprofundidad suficiente, principalmente si la materia orgnica es derivada del filtoplacton, como lasalgas o las bacterias. Por el contrario, un kergeno pobre en hidrogeno; constituido principalmentede material poliaromtico y de grupos funcionales oxigenados, posee un bajo potencial de aceite; sinembargo, podr producir gas por cracking a gran profundidad.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 7 ~1.4rocas entrampadoras de hidrocarburos1 1. .4 4. .1 1 R RO OC CA AS S A AL LM MA AC CE EN NA AD DO OR RA AS SEsaquellarocaqueseacapazdealmacenar aloshidrocarburos. Generalmentetienenunaextensin geogrfica mayor que la de los yacimientos, debido a que estos estn restringidos a latrampa. La mayor parte de las acumulaciones de petrleo en elmundo se encuentran en rocasalmacenadoras clsticas o detrticas, incluyendo las areniscas, pero en Mxico la mayor produccines en rocas carbonatadas.Para que un cuerpo o estrato pueda considerarse como almacenadora debe de ser: Poroso: Poseer espacios suficientes para almacenar un volumen considerable dehidrocarburos. Laporosidaddelasrocasdeyacimientooalmacenadoras, normalmentequedadentro delintervalo de 5% a 30%, la porosidad de la roca carbonatada frecuentemente es algomenor que en las areniscas pero la permeabilidad de los carbonatos puede ser superior Permeable: Sus poros deben de estar interconectados de manera que cedan fcilmente loshidrocarburos al ser alcanzados por unpozoparaquelarocaseapermeableypermitaelmovimiento del agua, aceite o gas; as como contener poros o espacios para almacenar el petrleo. Mostrar cierta continuidad lateral y vertical: Las caractersticas almacenadoras de una rocapueden ser originales como la porosidad intergranular de las areniscas, o secundarias resultantes decambios qumicos como la disolucin en las calizas o el fracturamiento de cualquier tipo de rocas.Loscambiossecundariospuedenaumentar lacapacidadalmacenadoradeunarocaopuedeprovocarla en rocas que no tenan originalmente.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 8 ~1.4.1.1 Principales Rocas AlmacenadorasLa mayor parte de las reservas mundiales de aceite y gas se encuentran en rocas almacenadorasdetrticas o qumicas. En el primer grupo, las representantes mas importantes son las areniscas; enel segundo grupo, esta representado por dolomas y calizas a las que en lo sucesivodenominaremos rocas carbonatadas.A. Areniscas.Las areniscas se presentan enuna variedad de consolidaciones y enalgunas partes delpas,presentan texturas muy heterogneas. Aunque la mayor parte de las areniscas son de granos muyfinos a medios;por lo general,los ncleos tomados de yacimientos en areniscas tienen mayornmero de servicios a realizar una vez que llega allaboratorio. Son mucho ms susceptibles adaos de formacin debido a la delicadeza de su mineraloga, y la tortuosidad de su sistema deporo. Por lo mismo, la tortuosidad de su sistema de poro requiere mayor nmero de herramientaspara caracterizar dicho sistema y conocer su efectividad para trasmitir fluidos.Areniscas consolidadasLas areniscas consolidadas por lo generalson las que tienen de moderada a baja porosidad ypermeabilidad. Debidoasuregular apobrecalidadderoca, frecuentementeselesrealizanestimulaciones para mejorar la produccin de las mismas.Los estudios del laboratorio dedicados a suministrar informacin para el diseo de lasestimulaciones de los yacimientos frecuentemente requieren que elncleo sea tomado con unatcnica para orientarlo y preservarlo desde la boca del pozo. En otras instancias, dependiendo delobjetivo de la toma del ncleo y las pruebas del laboratorio programadas, es posible que el ncleoconsolidado no requiera preservacin alguna.Los ncleos de arenisca consolidada impregnados con aceite,por ejemplo los de Chicontepec,siempre deben contar con preservacin realizada en elpozo. Frecuentemente los ncleos de lacuenca de Burgos no requieren preservacin.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 9 ~La mayor parte de las areniscas consolidadas se encuentran productivas en la cuenca de Burgos yel paleocanal de Chicontepec. Otras de menos importancia existen en la subcuenca de Macuspana,la cuenca de Misantla y la cuenca terciaria de Veracruz.Las cuencas de Misantla,Veracruz yMacuspana cuenten con areniscas friables que son, o que potencialmente pueden ser prolferaspara la produccin de aceite y gas. A veces, estas areniscas resultan no consolidadas.Areniscas no consolidadasCuando se sospecha que elncleo puede presentar sedimentos deleznables, muy friables o noconsolidados, se debe contar con un corte, preservacin y manejo muy especial. Ms del 90% de losncleos cortados en areniscas deleznables en Mxico hasta la fecha de lapublicacin de esta gua,han sufrido daos irreparables antes de llegar al laboratorio. Desde un corte brusco, lavado de lossedimentosfrentelacorona, el viajealasuperficie, sumanejoenlasuperficie, lafaltadeestabilizacin en el pozo, todo permite un reacomodo de los granos de las areniscas produciendo unempacamiento de granos no representativo del yacimiento. La textura de las arenas (tamao degrano, clasificacin de granos, angulosidad y esfericidad) con poca o nula arcilla define muchas delas caractersticas (reserva y comportamiento de produccin) de las areniscas.La alteracin de estas texturas por descuido en la planificacin de la toma del ncleo representa ungasto innecesario y una prdida para la empresa.Lamayor partedelasareniscasnoconsolidadashansidoproductivasen laReginMarinaSuroeste, en las cuencas de Macuspana, Reforma Comalcalco, Istmos de Salinas. Por lo general seencuentra a profundidades menores a 2000 metros en las cuencas mencionadas.B. Carbonatos.Los yacimientos en carbonatos tienen una gran variedad de texturas y sistemas porosos. Muchas delas rocas carbonatadas tienen textura cristalina bastante compacta con poca porosidad exceptuandoaquellas que tienen presencia de fracturas. Por lo general, estas rocas son fciles de manejar encuanto a su preservacin en el pozo. La preservacin que requieren estos tipos de caliza cuandoestn impregnados con aceite tiene la finalidad de prevenir la oxidacin de crudo.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 10 ~Su sistema poroso de matriz por lo general cuenta con gargantas de poros pequeas, son de bajapermeabilidaddematriz, entoncesenalgunoscasoscuandotranscurrepocotiempoentrelarecuperacin del ncleo y su llegada al laboratorio, no se requiere preservacin alguna (solo colocartapas en los extremos de los tubos antes de despachar al laboratorio).Los carbonatos contexturas ms complejas,incluyendo porosidadpordisolucin (brechas, porejemplo), son mucho ms delicados, y si estn impregnados con aceite, se requiere mantener elaceite aislado del aire con una preservacin adecuada. La preservacin cumple el objetivo de evitaroxidacin delaceite que podra provocar cambios de mojabilidad y para facilitar la limpieza deaquellas muestras que las requieren.La preservacin debe ser realizada de tal manera que no afecte la porosidad de la roca, bien seaporosidad formada por fracturas abiertas o por cavidades de disolucin. La inyeccin de sustanciasde preservacin daa la porosidad, reducindola a valores menores que su estado natural. Estoafecta todas las mediciones realizadas sobre el ncleo en el laboratorio.La anisotropa de la transmisibilidad de los fluidos en los yacimientos de rocas carbonatadas debeser tomada en cuenta en la planificacin del ncleo si la medicin del mismo es importante para eldesarrollo o explotacin delyacimiento.Los sistemas de fracturas frecuentemente presentes enyacimientos de calizas y dolomas son caracterizados mediante un ncleo orientado. Los ncleospueden ser orientados cuando se tomen, o posteriormente en el laboratorio.En cualquiera de los dos casos, el ncleo requiere un manejo inicial (desde el pozo) particular paraasegurar que se obtenga la mejor informacin de los estudios del laboratorio.La mayor parte de los niveles Mesozoicos productivos son delsur delpas, en los estados deTabasco y Campeche, aunque tambin existen en la plataforma de Crdoba, parte de la Faja deOro, Sur de Tamaulipas, y la cuenca de Sabinas.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 11 ~B.1. Clasificacin de Rocas Carbonatadas.Existen tres clasificaciones de mayor uso en la actualidad, cada una se enfoca o hace nfasis en unaspecto diferente, pero las tres se fundamentan en la clasificacin de Dunham, basada en la texturay es la ms ampliamente usada. Las clasificaciones son: Clasificacin de DunhamEsta clasificacin identifica una muestra de roca fcilmente de acuerdo a los siete trminos quepropone Dunham los cuales son presentados a continuacin y en la Tabla 1.4.+ Mudstone: Rocas que a simple vista se detecta que en su mayora estn formadas por lodocarbonatado, los granos (fsiles, ooides, etc.) son menos del 10% de la roca.+ Wackestone: Los granos ya son un porcentaje mayor al 10% de la roca, y estn soportadospor lodo, esto es como si flotaran en una matriz de lodo.+ Packestone: Tiene una gran cantidad de granos con lodo entre ellos, ya no son soportadospor el lodo sino por granos.+ Grainstone: La cantidad de granos es superior a la de una packestone, con esparita entreellos y con muy poco o sin nada de lodo (fango microcristalino).+ Floatstone: 10% o ms de los granos son mayores a 2 milmetros de dimetroy la matriz esde lodo. (como una Packestone)+ Rudestone: 10% o ms de los granos son mayores a 2 milmetros de dimetroy la matriz esde esparita. (como una Grainstone)+ Boundstone: Loscomponentesorgnicosoriginalesseconsolidanenlarocadesdesudepositacin (como son colonias de corales y estromatolitos).Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 12 ~Tabla 1.4. Clasificacin de rocas carbonatadas propuesta por Dunham.LA TEXTURA ORIGINAL DEL DEPSITOES RECONOCIBLELA TEXTURA NOSE RECONOCELos componentes originales no estn soldadosComponentessoldadosCARBONATOSCRISTALINOSContiene lodo Sin lodoBOUNDSTONESostenida por lodo Sostenida por granos% Granos vs MatrizPACKSTONEGRAINSTONE10% GranosMUDSTONEWACKESTONE Clasificacin de Folk.Haceunadivisinprcticaentresfamiliasprincipalesdecalizasdeterminandolasdiferentesproporciones de los tres miembros externos. En la Tabla 1.5 se puede observar la clasificacin deacuerdo a estas familias.Aloqumicos (Espticas y Microcristalinas). Son partculas carbonatadas procedentes de lapropia cuenca, entre las que Folk distingue:Intraclastos. Fragmentosdesedimentocarbonatadoparcialmentecompactado. Tamaoarena o rudita y forma variada.Oolitos. Partculas esferoidales y ovoides con estructura radial y/o concntrica.Fsiles. Caparazones o restos de organismos sin romper. En el caso de estos fragmentos seles consideran interclastos.Pelets. Partculas en forma esferoidal de tamao de limo o arenas, sin estructura interna.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 13 ~Ortoqumicos.Micrita. Lodo de calcita microcristalina. Cristales de 1 4 micras. Producto de precipitacinqumica o bioqumica que puede constituir sedimentos o rocas o formar matriz de rocascarbonatadas con abundancia de aloqumicos.Esparita. Es el cemento de calcita con cristales superiores a 10 micras, claros almicroscopio.Tabla 1.5. Los once tipos principales de rocas carbonatadas de Folk.Estas son las tres familias que se determinan con base en el contenido de sus miembros externos,pero debido a que algunas calizas estn en parte, constituidas por estructuras orgnicas quecrecieron in situ y formaron una masaresistente durante su crecimiento, tales como los biohermas,se clasifican en una cuarte familia debido a su modo gnesis nico, y estas rocas son denominadasBiolitas.Capitulo 1.Rocas relacionadas a los yacimientos petrolerosUNAM - FI ~ 14 ~En la siguiente Tabla 1.6 se presenta la clasificacin para rocas carbonatadas de Folk de maneraprctica y resumida.Tabla 1.6. Clasificacin de rocas carbonatadas propuesta por Folk.COMPOSICINVOLUMTRICA DEALOQUMICOS> 10 % DE ALOQUMICOS < 10 % DE ALOQUMICOSRocasBiohermalesCALCITAESPTICA >MATRIZ MICRITICAMATRIZ MICRITICA> CALCITAESPTICA1 - 10 %Aloqumicos< 1%Aloqumicos> 25%INTRACLASTOSIntrasparruditaIntramicritaIntramicruditaIntramicritaABUNDANTESALOQUMICOSIntraclastos:Micrita conintraclastosMicrita, oparchesdespatita.PresentaDismicritaOrganismosen posicindecrecimiento 25 %OoidesOosparruditaOosparitaOomicruditaOomicritaOoides:Micrita conOolitas< 25%OoidesVolumenFsiles /Peloides>3:1BioesparruditaBiosparitaBiomicruditaBiomicritaFsiles:MicritafosilferaBIOLITITA3:1a1:3BiopeisparruditaBiopelsparitaBiopelmicruditaBiopelmicritaPeloides:Micritapeletifera presin de formacin) a que est expuesta la zona donde se toma el ncleo de pared,mayor dao tendr, lo cual afectar los resultados de las pruebas realizadas a las muestras. Esteefecto tambin se incrementa cuando la roca es de mayor permeabilidad.2.5 analisis de ncleos en laboratorio y aplicacin deresultados.Las muestras derocay los diversos anlisis queserealizansobreellas enel laboratorioproporcionaninformacinfundamental eimprescindibleparallevar acabomltiplestrabajosyestudios que comprenden la exploracin y explotacin de los yacimientos petroleros.La amplia gama de pruebas de laboratorio requieren de muestras o ncleos de diferentes tipos,cortados bajos ciertas condiciones, en ocasiones muy especiales, y preservados en forma apropiadapara alcanzar los objetivos que fundamentaron la toma de ncleos en el pozo seleccionado.Es conveniente sealar que si se pone mucha atencin en el proceso de recuperacin de ncleos enlos pozos para llevar al laboratorio muestras representativas de la roca del yacimiento, tambin sedeben efectuar los diversos anlisis en la mejor forma posible, reproduciendo las condiciones delyacimientosi as lorequierenlaspruebas, conel findedisponer debuenainformacinparaprocesarse, igualmente, en forma apropiada en diversos proyectos de la bsqueda y extraccin dehidrocarburos.A continuacin se presentan resmenes de las distintas pruebas de laboratorio sobre ncleos y laaplicacin de los resultados en reas tcnicas de Ingeniera Geolgica, Geofsica y Petrolera.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 33 ~Tabla2.1.Anlisisdelaboratoriosobremuestrasderocasyaplicacinderesultadosenreastcnicasdegeologaygeofsica.APLICACIONESDERESULTADOSGEOFSICA9CALIBRACINDELOSREGISTROSDEVELOCIDADACSTICA(SNICO)YDEDENSIDAD.9INTERPRETACINDEREGISTROSSSMICOSANIVELDEPOZO(VSP).9PREPARACINDEMAPASDETIEMPOODEPROFUNDIDADDEDATOSSSMICOS.9INTERPRETACINDESECCIONESSSMICAS.9DETERMINACINDEMODELOSDEATRIBUTOSSSMICOSDELASFORMACIONESODELOSYACIMIENTOS.9RELACINENTREATRIBUTOSSSMICOSYASPECTOSGEOLGICOS.GEOLOGA9DETERMINACINDELAEDADDELASFORMACIONES.9DEFINICINDEAMBIENTESSEDIMENTARIOS.9ESTUDIOSDEDIAGNESIS.9DETERMINACINDEASPECTOSESTRATIGRFICOSYESTRUCTURALESDESUBSUELO.9DEFINICINDEHETEROGENEIDADESGEOLGICASDELASFORMACIONESDELOSYACIMIENTOS.9DETERMINACINDEDISTRIBUCINDEFACIES.9PREPARACINDETALLADADECOLUMNASGEOLGICAS.9DETERMINACINDETIPO,CANTIDADYDISTRIBUCINDEARCILLAS.9DEFINICINADETALLEDELMODELOGEOLGICODELOSYACIMIENTOS(COMBINACINDEESPECTOSSEDIMENTALGICOS,ESTRATIGRFICOSYESTRUCTURALES).ANLISISENLABORATORIOGEOLGICOS)Litolgicos)Petrogrficos)Granulomtricos)Mineralgicos)Paleontolgicos)RadioactividadNatural)PaleomagnetismoPETROFSICOS)Porosidad)PermeabilidadAbsoluta)VelocidadAcstica)DensidadCapitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 34 ~Tabla2.2.Anlisisenlaboratoriosobremuestrasderocasyaplicacinderesultadosenreastcnicasdeperforacin,terminacinyreparacindepozos.APLICACIONESDERESULTADOSTERMINACINYREPARACINDEPOZOS9INTERPRETACINDEREGISTROSGEOFSICOSDEPOZO.9SELECCINDELOSINTERVALOSATERMINAROREPARAR.9DISEODELATERMINACINDELOSPOZOS.9DISEODELAREPARACINDELOSPOZOS(CAMBIODEINTERVALOPRODUCTOR).9DISEODELASESTIMULACIONESALASFORMACIONESPRODUCTORAS(ACIDIFICACINYFRACTURAMIENTO)PERFORACINDEPOZOS9ESTABLECIMIENTODEPROGRAMASGENERALESDEPERFORACINDEPOZOS(VERTICALES,DESVIADOS,LATERALES,HORIZONTALES).9DEFINICINDETCNICASDEPERFORACIN(SOBREOBAJOBALANCE).9PREPARACINDEPROGRAMASDELODODEPERFORACIN.9PREPARACINDEPROGRAMASDEBARRENASYDETUBERIASDEREVESTIMIENTO.9PREPARACINDEPROGRAMASDENUCLEOYDEREGISTROSGEOFSICOSDEPOZO.ANLISISENLABORATORIOGEOLGIOCOS)Litolgicos)Petrogrficos)Granulomtricos)Mineralgicos)RadioactividadNaturalPETROFSICOSBSICOS)Porosidad)PermeabilidadAbsoluta)VelocidadAcstica)Densidad)DaoalaformacinGEOMECNICOS)Abrasin)Dureza)Compresin)ModulodeYoung)RelacindePoisson)FracturamientoQUMICO)AcidificacinCapitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 35 ~Tabla2.3.Anlisisenlaboratoriosobremuestrasderocasyaplicacinderesultadosenreastcnicasdecaracterizacin,comportamientoysimulacindeyacimientos.APLICACIONESDERESULTADOSCOMPORTAMIENTOYSIMULACINDEYACIMIENTOS9DETERMINACINDEEFICIENCIASDEDESPLAZAMIENTOADIVERSASESCALAS.9DETERMINACINDEFACTORESDERECUPERACIN.9ESTIMACINDEVOLUMENESRESIDUALESDEHIDROCARBUROS.9DIVERSOSESTUDIOSDECOMPORTAMIENTOPRIMARIOANIVELPARCIALOTOTALDELYACIMIENTO.9DIVERSOSESTUDIOSDECOMPORTAMIENTOSECUNDARIOANIVELPARCIALOTOTALDELYACIMIENTO.9DIVERSOSESTUDIOSDESIMULACINANIVELPARCIALOTOTALDELYACIMIENTO.9ESTIMACINDERESERVAS.CARACTERIZACINDEFORMACIONESYDEYACIMIENTOS(ESTTICAYDINMICA)9PROGRAMACINDETOMADEREGISTROSGEOFSICOSDEPOZO.9CALIBRACINDEREGISTROSGEOFSICOSDEPOZOSYSUINTERPRETACIN.9DISTRIBUCIONESVERTICALESDEPOROSIDADYPERMEABILIDADABSOLUTAANIVELDEPOZO.9GRADODEHETEROGENEIDADDEPROPIEDADESPETROFSICASANIVELDEYACIMIENTO.9ZONIFICACIONESPETROFSICAS.9DETERMINACINDEUNIDADESDEFLUJO.9DISTRIBUCINORIGINALDEHIDROCARBUROS.9DETERMINACINDECONTACTOSGAS/ACEITEEHIDROCARBUROS/AGUAYDEZONASDETRANSICIN.9ESTIMACINDELVOLUMENORIGINALDEHIDROCARBUROS.9DETERMINACINDESATURACIONESIRREDUCTIBLESYRESIDUALESDEFLUIDOS.9INTERPRETACINDEMULTIPLESPRUEBASDEVARIACINDEPRESINENPOZOS.ANLISISENLABORATORIOGEOLGICOSBSICOS)Litolgicos)Petrogrficos)Granulomtricos)Mineralgicos)RadioactividadNatural)PaleomagnetismoPETROFSICOSBSICOS)Porosidad)PermeabilidadAbsoluta)VelocidadAcstica)Densidad)SaturacindeFluidos)PropiedadesElctricas)PresinCapilar)MojabilidadPETROFSICASESPECIALES)DesplazamientodeFluidos)PermeabilidadEfectiva)PermeabilidadRelativa)FlujoFraccionaldeFluidos)Compresibilidad)CompatibilidadRoca-FluidosQUMICO)CapacidaddeIntercambiocatinicoCapitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 36 ~Tabla 2.4. Anlisis de laboratorio sobre muestras de roca y aplicacin de resultados en reastcnicas de produccin.ANLISISENLABORATORIOAPLICACIONESDERESULTADOSPRODUCCINGEOLGICOS BASICOS)Petrogrficos)Litolgicos)Granulomtricos)MineralgicosGEOLGICOS ESPECIALES)Sistemas defracturas naturalesGEOMECNICOS)Dureza de laformacin)Compresin)Mdulo deYoung)Relacin dePoissonPETROFSICOS BASICOS)Porosidad)Permeabilidad AbsolutaPETROFSICOS ESPECIALES)Caractersticas de las fracturas.QUMICOS)Solubilidad de la rocasESPECIALES DIVERSOS)Fracturamiento hidrulico)Seleccin de sustentante oapuntalante)Flujo de cidos sobre ncleos)Restauracin de la permeabilidad)Consolidacin de la formacin)Interaccin de fluidos y rocas9 DISEO DE ESTRATEGIASDE PRODUCCIN.9 DISEO DE ANLISISNODAL.9 DISEO DE SARTAS DEPRODUCCIN.9 DISEO DE EQUIPO ENSUPERFICIE.9 DISEO DEESTIMULACIN DE POZOS(ACIDIFICACIN OFRACTURAMIENTO).9 DISEO DE TCNICASPARA RESTAURAR LAPRODUCTIVIDAD DEPOZOS.Diferentes pruebas programadas en diferentes formaciones para obtener resultados representativosdependern del tipo de ncleo obtenido, su estado fsico, la preservacin, y tipo de litologa cortadapor el ncleo.Figura 2.2. Mesa de trabajo para colocar, observar y seleccionar los ncleos en el laboratorio.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 37 ~2.6 planeacindel corte de ncleosLa primera etapa decualquier programa de muestreo que se desee resulte exitoso es suplanificacin.En la planificacin o programacin deben participar diversos grupos de trabajo:elinvolucrado con las acciones que puedan afectar la representatividad del ncleo, el interesado enrecuperar el material para los distintos anlisis y el que aplicar los resultados de los anlisis en losdiferentes estudios que se realizarn al yacimiento.La planificacin tiene fuente enfoque multi e interdisciplinario, ya que deben participar IngenierosPetroleros de diferentes especialidades (Perforacin, Yacimientos, Petrofsica, Estimulaciones,Produccin), as comoIngenierosGelogos(Exploracin, Explotacin) eIngenierosGeofsicos,entre otros. Se requieren conocer las necesidades y las responsabilidades de todos para planificarun programa de muestreo que cumpla con diversos objetivos que conduzcan al final a la obtencinde informacin de calidad.La programacin de corte de ncleo se fundamenta, inicialmente, en las caractersticas que sesupone tiene el yacimiento, pero cualquier plan de toma, preservacin y manejo de ncleos debeconsiderar un rango de variacin de las condiciones que puede tener el yacimiento debido, porejemplo,a los cambios de litologa que se puedan encontrar en cualquier punto delyacimiento.Antes de perforar un pozo y cortar un nucleo, la planificacin se basa en suposiciones derivadas conbase en mediciones indirectas sobre el punto a muestrear o correlaciones con puntos cercanos.Las condiciones reales que se tienen en elpunto donde se requiere un ncleo a veces obligancambios en los programas iniciales, aunque hayan sido bien establecidos, por lo que se debe tenerla flexibilidadde cambiar talesprogramaspara modificarlos yajustarlosa lascaractersticasycondiciones encontradas en la roca por nuclear. Es observacin es especialmente dirigida a pozosexploratorios, donde existen mayores incertidumbres acerca de la formacin en la que se deseetomar material, lo cual se conocer hasta el momento de perforar el pozo.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 38 ~Existen mltiples factores que influyen en la programacin de la toma de ncleos y muestras derocas; por ejemplo: los objetivos de la toma de stos, las caractersticas de la roca y de los fluidosdelyacimiento,las condiciones existentes almomento de cortar los ncleos ylas pruebasporrealizarles en el laboratorio.En primera instancia, se debe considerar la necesidad de tomar ncleos segn el tipo y ubicacin delpozo, su importancia para obtener informacin de l y los datos ya existentes de la roca o intervalode inters. Despus de tomar la decisin de cortar ncleos, se tendr que definir los tipos de ncleosque se pretenden obtener y la cantidad de ellos para lograr los objetivos deseados. Lasoportunidades de extraer ncleos son pocas por lo que se deben aprovechar al mximo realizandotodoslostrabajosyanlisisenformaapropiadaparadisponer finalmentedeinformacindelyacimiento lo ms real posible.De acuerdo a lo anterior, para cada pozo en donde se planee cortar al menos un ncleo y para cadaevento de corte a llevar a cabo, se deber preparar el programa correspondiente, que considerarprincipalmente, informacin de los siguientes aspectos:Objetivos del corte de ncleos.Caractersticas de la formacin que se quiere nuclear.Cantidad de ncleos a tomar.Tipos de ncleos a obtener.Dimetro de los ncleos a cortar.Tcnicas a utilizar de toma de ncleos.Pruebas a realizar a las muestras en el pozo y en el laboratorio.Tcnicas de proteccin y preservacin a los ncleos a boca de pozo.Parmetros propios de la operacin de corte de ncleos en un pozo.A continuacin se proporcionan algunos detalles de los aspectos mencionados.Objetivos del corte de ncleos.Es muy importante conocer las aplicaciones que tendrn los datos cualitativos y cuantitativos que sedeterminaran por diversas formas de las muestras de roca que se obtendrn del pozo, ya que ser labase para disear el programa de corte de ncleo.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 39 ~Caractersticas de la formacin que se espera encontrar.Bsicamente se tomara en cuenta el tipo de roca: si el estrato es de arena o arenisca consolidada osi se trata de una arena deleznable, prcticamente sin material cementante, o bien, si es una rocacarbonatada con porosidad primaria o que contiene fisuras, fracturas y/o cavernas.Cantidad de ncleos a tomar.Es importante considerar las distribuciones vertical y horizontal de los ncleos a cortar, es decir lacantidad de material rocoso a extraer en cada pozo seleccionado para ser nucleado en el yacimientocon el fin de cumplir con los objetivos establecidos.Para lograr lacaracterizacin ptima de un yacimiento se requiere utilizar informacin de diferentesfuentes, incluyendo ssmica, registros geofsicos de pozo y muestras de fluidos y roca recuperadasdel yacimiento. Aunquenoes prcticoenalgunoscasoscortar ncleosdetodoel espesorpotencialmente productivo en un pozo, se debe cortar suficiente material para calibrar conefectividad las mediciones indirectas que se realicen a la formacin (ssmica y registros). La cantidadde material depender de la heterogeneidad de la formacin y de las muestras que se requieranpara cubrir todos los objetivos establecidos. No hay una regla o norma concreta a seguir. Con suexperiencia, el ingeniero a cargo de desarrollar o ejecutar el programa de nucleo tendr el mejorcriterio para determinar la cantidad necesaria de material rocoso.Tipos de ncleos a tomar.Durante la planificacin de la toma de los ncleos as como de la preservacin y anlisis que seharn a los mismos, se deben considerar los tipos de ncleos que se requieren, segn los propsitosdel estudio. Los tipos de ncleos que se tomen deben ser balanceados con el tipo de litologa y sudistribucin en el yacimiento, los costos de operacin de corte, y los objetivos del estudio en el queseutilizarnlosncleos; por ejemplo, enunpozo, sepuedenencontrar numerososlentesdeareniscas, todas ellas potencialmente productoras, distribuidas dentro de un intervalo de 300 a 400metros. Sila formacin es consolidada, no presenta fracturas y solo se requiere la informacinbsica para ajustar registros y hacer una caracterizacin petrogrfica de la roca, el mejor ncleopor tomar sera el de pared obtenida con herramienta rotativa pequea. En otro caso, si en el pozoque se espera nuclear, la formacin es caliza con fracturas, distribuida en 200 metros de espesor,Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 40 ~con espesores netos de 30 a 40 metros, el mejor tipo de ncleo ser el obtenido con procedimientoconvencional, con el mayor dimetro posible y orientado.Se puede programar la toma de pocos ncleos convencionales en los intervalos productores si laformacin es relativamente homognea y existebuena correlacin entre pozos. Por otro lado, si laformacin es heterognea o si hay pobre control sobre la aparicin de los intervalos consideradosnetos productores, se programara una toma de ncleos ms extenso, tal vez sobre todo el espesordel yacimiento en los pozos seleccionados para ser nucleados. Hay muchos factores a considerar encuanto a la programacin deltipo de ncleo requerido.Algunas reglas de dedo pueden ser lassiguientes: En carbonatos, casi siempre es ms conveniente tomar ncleos convencionales debido a suanisotropa direccional y presencia de tipos de porosidad a escalas grandes (cavernas o cavidadesde disolucin, fracturas etc.). En formaciones fracturadas (calizas o areniscas), la toma de ncleos convencionales espreferible. En formaciones de areniscas delgadas distribuidas en intervalo ms o menos profundo, serms efectivo por costos y sin sacrificar mucha informacin, la toma de ncleos de pared. La decisinde realizar la toma de las muestras por percusin o por herramienta rotativa pequea depende de lainformacin que se requiere obtener de las muestras y la consolidacin de la formacin. Para estudios geomecnicos, es preferible tomar ncleos convencionales. Paraestudiosenlutitas(menosestudiogeomecnico) espreferible tomar muestrasdepared. Estos estudios requieren muestras para anlisis mineralgico, geoqumica, bioestratigrafa,entre otros. Para las rocas de alta permeabilidad es preferible tomar ncleos convencionales,especialmente si el estrato es relativamente somero, en comparacin a la profundidad total del pozo. Para rocas de pobre consolidacin o deleznables, es preferible tomar ncleosconvencionales, aunque en algunos casos, en especial si se sabe que las areniscas tienen algo decementacin, sepuedepensar entomar muestrasdepared, conequipodepercusinoconherramienta rotativa pequea. Cuando el objetivo de los ncleos es obtener informacin mediante desplazamientos (daosde formacin, permeabilidad relativa, etc.), es preferible la toma de ncleos convencionales. Enalgunoscasos, por ejemplo, enunpozoperforadoensecuenciadeareniscasconmltiples intervalos de inters, se puede pensar en cortar varios tipos de ncleos: convencionales enlos intervalosprincipales y muestras de pared en los intervalos secundarios.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 41 ~Dimetro de los ncleos a cortar.El dimetro del ncleo convencional a cortar est definido en gran parte, por la geometra del pozo,es decir, el tamao del agujero en el momento de tomar el ncleo. An bajo las restricciones delpozo a perforar, se pueden explorar las alternativas para obtener un ncleo del dimetro apropiadosegn la litologa que se pretende nuclear.Es conveniente tomar ncleos de mayor dimetro en litologas conglomerticas y en ciertas calizascon texturas brechoides o con fracturas. En el caso de los conglomerados, los clastos pueden ser detal tamao querepresentan, enunncleode pocodimetro, barreras al flujovertical. Laspermeabilidades verticales que se miden, an en anlisis de dimetro completo, no sernrepresentativas si el clasto se aproxima al dimetro del ncleo. Lo mismo pasa con las brechas. Otracaracterstica que tienen las brechas son las cavidades grandes de disolucin, las cuales no puedenser obtenidas, es decir se pierdenen ncleos de pequeos dimetros.La recuperacin de un ncleo en brechas fracturadas es mayor cuando se programa el corte de unncleo de mayor dimetro, debido al tamao de las fracturas y cavidades de disolucin o cavernas.Mientrasmayor readebarrenasemantieneencontactoconlaformacin, existenmayoresposibilidades de evitar el molido del ncleo y la torsin sobre la barrena.Los ncleos de dimetros menores son ms apropiados para calizas no fracturadas y con porosidadde matriz; tambin para areniscas no conglomeradas. La nica desventaja de tales ncleos respectoa algunas areniscas de alta permeabilidad, es que tienden a sufrir mayor invasin de filtrado de lodo,dificultando la obtencin de tapones de la parte no invadida del ncleo.Tcnicas a utilizar de toma de ncleos.Lamayoradelastcnicasenlatomadencleosrequierenqueel puntodemuestreoseapredeterminado de tal modo que la herramientamuestreadora conectada en la sarta de perforacinpueda ser colocada en el fondo del pozo a la profundidad deseada.Al decidir muestrear la rocade un yacimiento, los objetivos de la toma del ncleo se debern definirclaramente y establecerlos anticipadamente. Debido a que hay diferencias en el costo, dificultad deoperacin y resultados de los anlisis con los diferentes tipos de muestreo se debe seleccionar elcorrecto, que propiamente cumpla con los requisitos para conocer aspectos geolgicos y petrofsicosde la formacin. Algunos tipos disponibles de muestreo, sus ventajas y limitaciones se muestran enla siguiente Tabla 2.5.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 42 ~Tabla 2.5. Ventajas y limitaciones de los diferentes tipos de muestreo.COMPARACINDE VARIOS TIPOS DEMUESTREOTIPO DE MUESTREOCOSTORELATIVODIFICULTADDEOPERACINCALIDAD DELAMUESTRAALGUNAS PROPIEDADESPERMEABILIDAD POROSIDADSATURACINALTO BAJO DIFICIL FACIL ALTA BAJA OIL AGUA GASCONVENCIONAL 4 4 4 4 4MANGA DE HULE 4 4 4 4 4LINEA DE ACERO 4 4 4 4 4A PRESIN 4 4 4 4 4 4 4 4BARRIL CONESPONJA4 4 4 4 4 4 4 4PARED DE POZO 4 4 4 4 4Es de granimportanciaplanear todas las fases del corte y la recuperacin del ncleo, considerandotanto los costos correspondientes a la recuperacin y alanlisis delmismo,como elpapeltanimportante que tienen los resultados de las diversas pruebas realizadas a los ncleos en diferentesetapas de explotacin de hidrocarburos. La informacin obtenida de los ncleos puede impactar endecisiones tomadas que involucren miles de millones de pesos. La inversin de la toma del ncleodebe cubrir todos los objetivos del estudio del mismo, aprovechando al mximo el poco materialfsico que se recupera del yacimiento.Pruebas a realizar a las muestras en el pozo y en el laboratorio.La determinacin deltipo de muestra que mejor representa elyacimiento ylos anlisis que serequieren del laboratorio son crticos y deben tomarse seriamente en cuenta durante la planificacinintegral del nucleo. El resultadodadopor el laboratoriosertantil dependiendodequetanrepresentativa sea la muestra del yacimiento.Losanlisisqumicosyfsicosdelarocaysucontenidodefluidosproporcionanunavaliosacontribucin en los datos geolgicos y de ingeniera y mejoran el conocimiento acerca del pozo oyacimiento para tener rpidas respuestas a dificultades que se puedan presentar. Los datos medidosdirectamente cuantifican las caractersticas de la formacin de inters, ayudan a definir aspectosgeolgicos y petrofsicos de los sedimentos (Figura 2.3) y reducen incertidumbres en lainterpretacin, deduccin y prediccin del comportamiento del pozo y del yacimiento.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 43 ~Figura 2.3. Aspectos geolgicos y petrofsicos de los sedimentos.Tcnicas de proteccin y preservacin a los ncleos a boca del pozo.Existen una variedad amplia de tcnicas de preservacin de ncleos, segn las necesidades de losestudios del laboratorio, el tipo de roca que conforma al ncleo y los fluidos contenidos en el espacioporoso. En todos los casos en que se aplica una preservacin al ncleo en el pozo, sta debe serefectuada por personalapropiadamente adiestrado y con un nivelde experiencia suficiente paraasegurar un trabajo eficaz.Para seleccionar la tcnica apropiada de preservacin se debe considerar su efectividad y el tiempoque transcurrir entre el momento de la preservacin del ncleo en el pozo y el comienzo de losanlisis en el laboratorio. Mientras mayor sea tal tiempo, mejores tcnicas deben ser utilizadas. Enciertas ocasiones, es posible que la combinacin de dos o ms tcnicas sea lo ms efectivo.Parmetros propios de la operacin de corte de ncleos en un pozo.Losparmetrosdeoperacinpor utilizar duranteelcortedel ncleodebenser planificadosyconsiderados enel programadenucleo. Lapresindelabomba, pesosobrelabarrenayrevoluciones de la barrena sern establecidos en rangos, de acuerdo con la barrena seleccionadapara cortar el ncleo. Si la barrena est bien seleccionada, se puede trabajar dentro de los rangosestablecidos, variando los parmetros segn la litologa a cortar.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 44 ~De algunas formaciones es relativamente fcil obtener buenos ncleos convencionales y de pared,pero de otras es muy difcil. Se tiene que planear con mucha precaucin la toma de ncleos enbrechas y en formaciones deleznables. Para las brechas, es conveniente tener disponibles barrenasde diferentes tipos. Las barrenas deben ser relativamente nuevas. Adicionalmente, el Ingeniero acargo del corte del ncleo y el perforador en turno, deben ser muy experimentados en la toma de losncleos en brechas. Es necesario variar los parmetros de la toma de ncleos, el peso, la rotacin,el bombeo segn lo que se siente agarrado el freno y monitorear continuamente la torsin sobre labarrena. Cada vez que la barrena pasa por una cavidad grande, alguna fractura no horizontal, o seencuentra por un lado un clasto grande, la barrena tiene que volver a cortar un patrn en la roca, oseguir moliendo la formacin en vez de cortar. Una vez que se establece un corte moliendo laformacin, la recuperacin del ncleo ser inferior a lo esperado, y en la mayora de los casos, sepierde la mejor calidad del yacimiento.Por otro lado, hay que tener paciencia con el corte de ncleos en formaciones compactas. El ncleode la fotografa, tomado en caliza compacta, fue sujeto a un esfuerzo vertical demasiado grande acausa del peso sobre la barrena, evidenciado por las fracturas inducidas y discos del ncleo.Para asegurar la recuperacin de ncleos en sedimentos deleznables, lo importante es no lavar lossedimentos con una presin de bomba demasiada alta, utilizando boquillas en la barrena o condemasiada velocidad de rotacin. Con el ajuste de los parmetros para optimizar la recuperacin ensedimentos no consolidados, se debe tener precaucin con los atrapamientos y asegurar la limpiezadel espacio anular del pozo antes de comenzar el viaje del ncleo hacia la superficie.Por lo general, se desea un ncleo de dimetro mximo; sin embargo este objetivo debe limitarsepor otros requerimientos:+ La superficie mxima posible de chumaceras en los cortadores de las barrenas.+ Espacio libre suficiente entre el agujero que se est perforando y el exterior del barril muestrero paraevitar que se pegue el atrapancleos.+ Suficiente espacio libre entre el barril exterior y el interior para permitir libre circulacin del lodo deperforacin.+ Espacio libre entre el barril interior y el ncleo para permitir la entrada libre de este en el barril.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 45 ~Es muy conveniente quelas operaciones de muestreo sean lo menos rudo posible para no provocarla ruptura del ncleo con consiguiente recuperacin baja o deficiente. Al aumentar el nmero desuperficies cortantes se aumentar la suavidad de la perforacin, pero en ciertos tipos de formacinpegajosa, como los esquistos (lutitas), el espaciamiento cerrado puede evitar la limpieza correcta delas superficies cortantes y reducir as materialmente la velocidad de penetracin.Otro parmetro o aspecto muy importante, propio de la operacin de corte de ncleo, es el lodo deperforacin y sus caractersticas. La condicin y las caractersticas dellodo de perforacin sonsumamente importantes durante el corte del ncleo. Hay una variedad de lodos disponibles para laperforacin delpozo,la mayora de los lodos pueden ser acondicionados para cumplir con lascondiciones idneas en el momento de cortar un ncleo convencional.El uso comn de los lodos base aceitepermite la oportunidad de cuantificar o estimar la saturacindeaguairreductibledel yacimientooformacinbajoestudio, enpozosdegasyaceiteconmojabilidad al agua. Para cuantificar la saturacin del aceite natural de la formacin, se tienen queutilizar trazadores en los lodos base aceite para distinguir entre el aceite de la formacin y el filtradode lodo.Para evitar la invasin excesiva del filtrado de lodo, se debe mantener la presin hidrosttica dellodo igual o ligeramente por encima de la presin de la formacin cuando se corta el ncleo. Esto esan ms difcil cuando se toman ncleos en yacimientos depresionados. En estos casos se debeprogramar el revestimiento del pozo hasta el tope del yacimiento productor para luego bajar el pesodel lodo, una vez que comienza la perforacin del yacimiento y el corte del ncleo.En formaciones de baja permeabilidad,la invasin del filtrado de lodo es un aspecto de pocaimportancia, aunque exista mucha diferencia entre la presin hidrosttica del lodo y la presin de laformacin. Sinembargo, conunapresinaltadebombeopuedecausar excesivafiltracinydesplazamiento de fluidos de la formacin frente a la barrena durante el corte del ncleo.La conservacin de la mojabilidad de la formacin cuando sta tiene la tendencia de ser mojada porel aceitedelaformacindependeenpartedelascaractersticasdel lodoyenpartedelascaractersticas de la porosidad de la formacin. Es dudoso que un lodo pueda cambiar la mojabilidadde la roca cuando sta tiene permeabilidad relativamente baja, debido a la presencia de pequeasCapitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 46 ~gargantas de poro. Este tipo de roca por lo general tiene alta saturacin irreductible del fluido quesea (agua, aceite, o una mezcla de los dos) y por ende ser difcil que el lodo cambie la mojabilidaddelaroca. Esteefectoes msimportanteeneltipoderocaquecuentacon bajasaturacinirreducible, debido a poros y gargantas de poro de mayor tamao; roca que se encuentre a una granaltura por encima del nivel de agua libre, donde las fuerzas capilares sobre la fase irreductible esbaja y la pelcula formada alrededor de los cristales o granos es delgada.Las caractersticas fsicoqumicas dellodo,la presinhidrosttica delmismo,eltipodelodoutilizado (base agua, base aceite, espumas, alta salinidad, inhibidos, entre otros) y las formaciones(objetivos del ncleo) tendrn que ser estudiadas y adaptadas para obtener muestras poco daadasdel ncleo. El lodo juega un papel fundamental en la planeacin del corte de un ncleo. Se han vistocasos en que el sistema de lodo es completamente cambiado antes de llegar al punto de la toma delncleo con el objetivo de obtener un ncleo en buenas condiciones para su estudio en el laboratorio.Enlosltimosaos, esprcticadelaindustriaqueenciertoscasoslainformacinobtenidamediantedel estudiodel ncleoescrticaparatomar unadecisinreferenteal manejodelyacimiento o a la cuantificacin de las reservas.Un caso frecuente es la decisin de preferir ncleos convencionales sobre los ncleos de pared,debido al dao realizado por el lodo y la imposibilidad de cambiar las propiedades del lodo paraacomodar el corte de las muestras de pared. En un campo de yacimientos gasferos en areniscasde alta permeabilidad, se tuvo la oportunidad de comparar los resultados del laboratorio, obtenidosen muestras de pared y en tapones del ncleo convencional.Al realizar la programacin del corte de ncleosy los intervalos en los cuales se tomarn, se debertener en cuenta el perfil de presin de lodo que llevar el pozo durante la perforacin. Durante elcorte de un ncleo convencional, el lodo por lo general ejerce una presin hidrosttica similar a lapresin de formacin, pero no siempre es el caso para el corte de los ncleos de pared. Para pozoscon un tramo largo abierto, donde el gradiente de presin ha incrementado con la profundidad, lapresinhidrostticadel lodoal final del pozopuedeestar muypor encimadelapresindeformacin, exponiendo la formacin a mayores cantidades de filtrado de lodo, causando daos msseveros a mayores profundidades dentro de la formacin. Mientras mayor sea la permeabilidad de laCapitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 47 ~formacin, el dao tiende a aumentar. Este efecto puede ser insignificante en algunas areniscas,pero al contrario, se han provocado daos severos a los ncleos de pared tomados en areniscas dealtapermeabilidad, afectandolapermeabilidad, lafuerzaretentivadeagua, las propiedadeselctricas, entre otras caractersticas importantes de la roca.Por lo tanto, es muy importante tener bien diseado y en buenas condiciones el fluido de perforacinpara alcanzar las mejores prcticas de perforacin y en la extraccin del ncleo. Antes de introducirel barril muestrero, sedebetener unlodolimpio, paraevitar querecortes(escombros) seanintroducidos en el barril interior, causando un viaje perdido. Si la circulacin no limpia tales slidos sealojarn en el barril interior. Aun as se recomienda como prctica comn, circular lo suficiente paralimpiar el pozo antes de introducir el barril muestrero. Tambin los slidos en exceso y / o partculasde carbonato de calcio en el lodo pueden potencialmente provocar un atascamiento prematuro porempacamiento de slidos en el espacio anular entre el ncleo y el tubo interior.El programa final incorporar todos los detalles requeridos para cumplir los objetivos de la toma dencleos, con especial nfasis sobre los parmetros necesarios para asegurar que los ncleos quelleguen al laboratorio sean representativos de la formacin y cumplan con las condiciones exigidaspara obtener resultados en laboratorio que sean, tambin, representativos de ella.Una vez preparado el programa final de la toma, preservacin, manejo y anlisis de los ncleosporcortar en el pozo debe ser documentado por escrito y comunicado a todos los grupos tcnicos detrabajo que tendrn a su cargo la perforacin del pozo, as como el corte y el anlisis de los ncleos.Las sugerencias de todos los involucrados pueden estar incorporadas en eldocumento final. Elprograma debe ser comunicado a las partes involucradas con el nimo de enriquecer el programa ypuntualizar todos los detalles de la operacin en s de la toma (corte), preservacin, manejo, anlisisy almacenamiento final del ncleo. Informacin suplementaria para llevar a la junta ser el programade la perforacin del pozo, las litologas de las formaciones del pozo y las caractersticas de la rocaen la cual se tomar el ncleo.Sereiteraquedurantelaperforacindeunpozo, existeunasingular oportunidaddeobtenerncleos, informacin del yacimiento que se debe de aprovechar al mximo, por lo que se requiereque tales muestras de rocas sean representativas.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 48 ~Es de gran importancia planear todas las fases del corte y la recuperacin del ncleo, considerandolos costos involucrados en la recuperacin y anlisis del mismo, adems del rol tan importante quetienen los resultados de las pruebas realizadas a los ncleos. La informacin obtenida del ncleopuede impactar en decisiones tomadas por miles de millones de pesos. La inversin de la toma delncleo debe cubrir todos los objetivos delestudio delmismo, aprovechando almximo elpocomaterial fsico que se recupera del yacimiento.Planeacin de operaciones posteriores al corte de ncleosAl momento en que el ncleo recuperado es llevado a la superficie, sus fluidos pueden ser alteradospor los cambios de temperatura y presin que encuentran a lo largo de su camino hacia la superficie.El ncleo tambin puede contaminarse por el fluido de perforacin. A pesar de que las prcticasadecuadas de muestreo deben reducir estos problemas, las caractersticas de los fluidos del ncleopueden no ser representativas de los fluidos de la formacin, incluso antes de que el ncleo searemovido del barril.Extraccin del ncleo del barrilAntes de que el ncleo sea removido del barril, los recipientes, cajas o contenedores del ncleo sonmarcados y colocados en el orden en que deben de ser usados. Los contenedores estn diseadospara colocar ncleos de 3 pies o ms. Los ncleos de 3 pies (un metro aproximadamente) son losms prcticos para trabajar. Luego de ser llevados a la superficie, los ncleos son removidos tanpronto como sea posible para que las saturaciones de fluidos no se alteren. Cualquier retraso alremover el ncleo del barril debe ser anotado en el registro que es enviado al laboratorio junto con elncleo.Cuando la parte superior del barril nucleador pasa a travs de la mesa rotaria, las cuas se colocanbajo el estabilizador y el sujetador de lastrabarrenas se coloca justo debajo de los canales de losestabilizadores. Luego se separa la sarta de tubera de perforacin del barril nucleador. Si se empleaalgn tipo de enjarre ste debe de ser removido del barril. La bola de acero es recuperada por dentrodel barril y en la parte superior de ste. Para proteger al ncleo no se circula agua en la parte internadel barril hastaqueel ncleohasidoremovidoy recostado. El barril nucleador es sacadocompletamente del agujero. La barrena nucleadora es quitada y reemplazada por un protector delbarril nucleador y el barril nucleador es regresado al agujero. Se colocan las cuas y el sujetador deCapitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 49 ~lastrabarrenas. Elbarrilinterno es extrado completamente del barril externo y es suspendido deforma vertical para la extraccin del ncleo. El barril interno es lavado y las juntas soninspeccionadas para asegurar que se encuentran ajustadas. Luego el barril interno se coloca a unapulgada del piso de perforacin. Se instala una tenaza en la parte inferior delbarril interno y seasegura al piso. Luego el barril interno es levantado 2 o 3 pulgadas por encima del piso. El ncleoest entonces en condiciones de ser removido del barril. Es importante sealar que como norma deseguridad el personal tiene prohibido poner las manos o los pies bajo el ncleo que est en etapa deremocin.Los ncleos bloqueados o atascados son aflojados golpeando suavemente el barril con un martillo.El golpeo enrgico con el martillo es evitado por la posibilidad de fracturar o aplastar el ncleo. Si elncleo an as se resiste a salir entonces el ncleo es impulsado hacia fuera con un fluido y unabomba tipo pistn. Si el contacto entre el fluido de perforacin y el ncleo es inevitable entonces sedebe utilizar el mismo tipo de fluido que se emple al momento de cortar el ncleo. Expulsar elncleo con fluido a alta presin tambin debe evitarse porque el ncleo se puede romper. Cualquiertipo de irregularidad o dificultad que se presente al momento de remover el ncleo debe ser anotadoen el registro.Debido a que el ncleo generalmente se desliza fuera del barril con facilidad, la cuadrilla encargadade la operacin debe estar alerta y reaccionar con rapidez. Usando guantes deben guiar al ncleohacia fuera delbarrilcon las palmas de las manos y golpearlo con un martillo para romperlo yobtener de este modo tramos de 18 pulgadas (50 cm. aproximadamente) o de la longitud que sedesee.Cada tramo del ncleo es colocado en un contenedor marcado. Cuando los contenedores o cajastienenunncleoadentrodebenser marcadosdeacuerdoconlasespecificacionesdecadacompaa y el nmero de ncleo. El nmero de ncleo corresponde al nmero del contenedor orecipiente. La primera pieza que sale del barril es marcada generalmente con el nmero uno. Laorientacin superior e inferior delncleo es marcada. Tambin se puede marcar la profundidaddesde la superficie hasta la parte superior e inferior del ncleo. La profundidad desde la superficiehasta la ubicacin del ncleo en el subsuelo es un dato muy importante. Si el personal olvida que laprimera pieza del ncleo que es extrada corresponde a la parte inferior del ncleo en su totalidad,Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 50 ~entonces se puede cometer el error de marcarlos al revs. Los analistas del laboratorio no tienenforma de inferir,en principio,siun ncleo ha sido marcado correctamente o no y entonces secomienzan a obtener resultados confusos. Esto se puede corregir hasta que se tengan resultados deanlisis geolgicos y petrofsicos y con ayuda de los registros geofsicos tomados en el intervalonucleado. Cuando elncleo ha sido removido en su totalidad cae alsuelo la marca delncleo,algunas veces llamada el conejo, el cual indica que el barril est vaci.Cuando el ncleo ha sido removido, el barril interno se coloca de nuevo dentro del barril externo. Deser posible se circula agua limpia a travs de los barriles. Luego, la parte superior del barril externocon el barril interno es desconectada y las secciones inferiores son sacadas del agujero.Registro del ncleoLa informacin acerca del ncleo debe ser anotada en la hoja de registro, la cual acompaar alncleo hasta el laboratorio. Esta hoja es un medio de comunicacin importante entre el personal deperforacin y el responsable del anlisis de ncleos en el laboratorio. A los analistas del laboratoriose les debe informar acerca de cualquier irregularidad que se haya presentado durante el proceso dela extraccin del ncleo. Las condiciones del lodo, gravedad del aceite, caractersticas de la zona,las pruebas que se requieren, evaluacin del pozo, datos de perforacin y nucleo, dificultades en laremocin del ncleo, y exposicin a los elementos de la intemperie, son algunos de los datos que seanotan en esta hoja. Las anotaciones se hacen para la longitud total del ncleo y para las seccionesperdidas, si es que existen. Los detalles litolgicos de cada pie de ncleo pueden ser anotados porun gelogo en elpozo o en ellaboratorio. Los analistas de laboratorio deben enterarse de estainformacin al momento de recibir los ncleos para programar con detalle desde cmo sacarlos delos recipientes hasta cmohacer las pruebas a los ncleos.La hoja de registro de datos debe incluir el nombre, la direccin, y compaa de la persona a quien elreporte del anlisis debe ser enviado; el campo, pozo y zona; el nombre de la compaa que prestel servicio de nucleamiento y del representante que supervis las operaciones. Los gelogos delpozo indican qu tipos de anlisis son necesarios as como el tipo de resultados que pueden no serconfiables debido a las condiciones a las que se llevaron a cabo las operaciones.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 51 ~En la Tabla 2.6, se presenta una hoja de registro que podra ser considerada como ejemplo.Tabla 2.6. Hoja de registro con informacin importante que debe enviarse al laboratorio junto con losncleos.INFORMACIN QUE DEBE ENVIARSE AL LABORATORIO JUNTO CON LOS NCLEOSDATOSDELPOZOx Nombre y nmero.x Nombre del campo y/o Yacimiento al que pertenece.x Elevacin de la mesa rotaria.x Plano de localizacin del pozo.x Copia de los registros geofsicos tomados en el intervalo muestreado.DATOSDELOSNCLEOSx Fecha de nucleo.x Tipo de ncleo.x Nmero del ncleo.x Intervalo nucleado.x Recuperacin.x Formacin nucleada.x Yacimiento al que pertenece el ncleo.x Descripcin litolgica.x Tipo de proteccin y preservacin que tiene el ncleo.x Nmero de cajas que contienen el ncleo, convenientementemarcadas.DATOSDELOSFLUIDOSRELACIONADOSALOSNCLEOSx Caractersticas y propiedades del fluido de perforacin utilizado en laoperacin de corte del ncleo.x Caractersticas y propiedades de los hidrocarburos saturantes.x Caractersticas y propiedades del agua de formacin.x Caractersticas y propiedades del agua de inyeccin o del fluidodesplazante, en caso de que el ncleo est considerado en unproyecto de recuperacin secundaria o mejorada.DATOSDELPERSONALRELACIONADONombre, direccin y telfono de las siguientes personas:x Supervisor de corte, de la proteccin y preservacin de los ncleos, ascomo de su envo al laboratorio.x Profesional que solicit el corte de ncleos y que utilizar losresultados de los anlisis de ncleos en laboratorio.DATOSDELOSANLISISDELABORATORIOx Relacin detallada de los anlisis de laboratorio que se requieren y laaplicacin que tendrn los resultados.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 52 ~Limpieza del ncleoLos residuos del lodo pueden formar un enjarre en la parte externa del ncleo al momento de sercortado. El enjarre debe ser retirado con cuidado al momento de extraer el ncleo del barril. Sepuedeusar conmuchocuidadouncuchillopararaspar las capas deenjarrequepudieranendurecerse en el ncleo. El ncleo nunca debe de ser lavado porque se puede daar. El ncleodebe limpiarse de una forma rpida para reducir la exposicin a los elementos o aspectos externos al (intemperie). Estaexposicin, inclusopor algunosminutos, puederepresentar unaprdidasignificativa de los fluidos que contiene. El anlisis se ver entonces afectado de un modo adversopor esta prdida de fluido.Siocurre una exposicin excesiva,debe ser anotada en la hoja deregistro.Preservacin del ncleoEl ncleo es preservado (protegido) en el pozo en un intento de conservar las propiedades de la rocacon los fluidos saturantes tal y como existan dentro del barril nucleador. Si este proceso no se llevaacabocuidadosamente, el ncleopierdelas caractersticas quesonrepresentativas delascondiciones de la formacin y que son importantes para los anlisis.El tipo de procedimiento de proteccin depende del tipo de roca, de las propiedades que deben serconservadas, de la distancia a la que debe de ser enviado el ncleo, de los anlisis que se le van arealizar y del tipo de herramientas nucleadoras que fueron empleadas.La preservacin minimiza la posibilidad de rompimiento delncleo durante su transportacin allaboratorio.Los contenedores o recipientes que se emplean para su envo son casidelmismodimetro que el ncleo, as ste tiene poco espacio para moverse y golpearse contra las paredes yromperse. Esta prctica comn rellenar el espacio entre el ncleo y el recipiente con algn materialsuavenoabsorbente. Cuandoel ncleodebeser enviadoagrandesdistancias, seempleancontenedores de metal o plstico rgido, que son ms apropiados para este propsito.Algunas veces, en el pozo slo se aplican los mtodos preliminares de preservacin de los ncleos.Cuando el ncleo llega al laboratorio es sometido a preservacin adicional, si es que las pruebas nose realizan inmediatamente. Al preservar el ncleo se toman ciertas precauciones:Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 53 ~1) Despus de que el ncleo es removido del barril, limpiado y colocado en el contenedor, stedebe ser sellado lo ms rpido posible.2) Los contenedores son mantenidos a temperatura constante para evitar la condensacin3) Se evita el uso de cualquier material que pudiera absorber aceite como lo son: tela y papel.4) No se sumerge el ncleo en cera5) Se toman cuidados especiales a los ncleos no consolidados y frgiles6) No se lava el ncleo con algunasustancia7) Se marcan los contenedores con el nombre del campo, del pozo y la profundidad a la que setom el ncleo8) Se revisan los contenedores al momento de destaparlos para buscar aceite o agua9) Los ncleossonalmacenadosen suscontenedores selladoshastael momentode seranalizados.Mtodos de preservacin del ncleoVarios mtodos son empleados para proteger los ncleos durante su traslado y almacenamiento.Los procedimientos de preservacin ms comunes son:Confinar los ncleos en recipientes hermticos. Es un mtodo rpido y eficiente deempacar un ncleo. Especialmente bueno con los ncleos a los que se les realizar la pruebadesaturacin defluidos porqueminimizala prdidadefluidos y evitala variacindetemperatura. El ncleogeneralmentellenael espaciointerior del recipiente, as quelaposibilidadderupturaesmnima. Antesdeser puestoenel contenedor, el ncleodebeenvolverse con una lmina delgada de aluminio o con hoja de plstico, nunca debe utilizarsealgntipodematerial quepuedaabsorber losfluidos. Enel contenedor nodebehaberhumedad as como ningn material extrao.Los ncleos se pueden almacenar en tubossellados hermticamente. Un tubo hermtico seconstruye con acero, plsticoo aluminio, ver Figura 2.4.El ncleopuedeser envueltoconlminadelgadadealuminio o de plstico y es sellado en el tubo usando uncople de tapa. Las mismas precauciones se toman paralos contenedores hermticos en cuanto a cuidados dehumedad, temperatura y compatibilidad de dimetros.Figura 2.4. Tubo selladohermticamente.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 54 ~Colocacin en bolsas de plstico.Cuando se usan bolsas de plstico,Figura 2.5, elpersonal que manipule el ncleo debe tratar de eliminar el aire que quede entre el ncleo y labolsa.La eliminacin delaire se puede realizar usando succin o doblando elexceso deplstico de la bolsa para permitir la salida del aire. Debido a que la forma del ncleo puederomper la bolsa, generalmente se usan varias bolsas y stas generalmente son colocadas enotro tipo de contenedor, como lo son: cajas, tubos o latas.Figura 2.5. Bolsas plsticas con sello hermtico.Congelamiento. Para evitar el dao, el ncleo se congela rpidamente con hielo seco. Unproceso de congelamiento lento puede causar que el ncleo se rompa y que los fluidos migren,lo cual cambiar las propiedades del ncleo. El descongelamiento del ncleo tambin se hacerpido para evitar la condensacin o la alteracin de los fluidos. El congelamiento con hieloseco es un mtodo eficiente y sencillo para preservar los ncleos, si es que el laboratorio seencuentra cerca del pozo. Los envos alejados requieren sistemas de refrigeracin ocongelamiento continuo con hielo seco.Figura 2.6. Cajas de congelamiento.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 55 ~Envoltura en lminas de metal y plstico. Es el mtodo ms recomendado para preservarncleos no consolidados y con l es posible enviar el ncleo hasta el laboratorio sin que serompan a condicin de que sean analizados inmediatamente a su llegada. Los ncleos sonenvueltos en lminas, los extremos de la lmina son enrollados en el ncleo y luego las tapasson presionadas. El envolvimiento con dos o tres lminas asegura que no exista goteo. Lasmuestras envueltas son generalmente colocadas dentro de recipientes ms robustos para suenvi.Recubrimiento con plstico. Cuando un ncleo tiene que ser enviado a grandes distanciaso almacenado por mucho tiempo antes de ser analizado, el mejor mtodo es el recubrimientocon plstico. Un recipiente con plstico derretido es mantenido en el pozo a una temperaturaapenas superior a su temperatura de derretimiento. El recipiente puede ser controladotermostticamente. Usandotenazasparamanipular el ncleo, sesostieneunextremodelncleo y se sumerge dos tercios de su longitud dentro del plstico. Luego de dejar que se enfreel plsticodurantealgunos, hastaqueseponeduro, sesostienepor el otroextremoynuevamente se sumerge dos terceras partes del ncleo para traslapar el plstico. Se puedenusar cables delgados en lugar de tenazas para sumergir el ncleo. Posteriormente el ncleo secuelga hasta que el plstico endurezca completamente. El ncleo se sumerge nuevamente enel plstico hasta que el recubrimiento alcance un espesor de un dieciseisavo de pulgada (0.16cm) de plstico. El plstico no debe penetrar en el ncleo ms all de la profundidad de ungrano.Losncleos pobremente consolidadospueden ser envueltos enlmina delgada dealuminio o plstico antes de ser sumergidos en el plstico lquido.El plstico usado en este proceso de recubrimiento debe ser adecuado al clima en el que se estnucleando. Adems, este material no debe reaccionar con el agua o el aceite, debe ser impermeablea partir del momento en que se coloca y se debe endurecer entre 5 y 15 segundos.Algunos ncleos requieren preservacin especial. Los ncleos con seccin transversal triangular, porejemplo, son transportados en contenedores o recipientes triangulares en su seccin transversal.Los ncleos de pared generalmente son envueltos en lmina delgada de aluminio o plstico ycolocados en contenedores especiales. Estos ncleos tambin pueden ser preservados en plstico.Capitulo 2.Importancia de disponer de muestras representativas de las rocas en los yacimientosUNAM - FI ~ 56 ~Algunos barriles nucleadores proveen la preservacin del ncleo desde el momento en que se cortala muestra. Los barriles nucleadores van envolviendo al ncleo en un tubo de caucho o neoprenoque se sella en las tapas. El ncleo puede ser transportado completo, congelado en cajas de maderao cortado en partes ms pequeas para su transportacin. Estos barriles nucleadores especiales serecomiendan, por ejemplo, para formaciones suaves, no consolidadas o deleznables.Figura 2.7. Estas cajas pueden ser utilizadas para transporte terrestre o puestas dentro de un armaznde hierro para transporte martimo.CAPTULO 3~ 57 ~3 3. . a as sp pe ec ct to os s g ge en ne er ra al le es s r re el la ac ci io on na ad do os s a al l c co or rt te e d de en n c cl le eo o