1. introducción(registro de pozos)

Fundamentos de Petrofísica

Geología de Campo

Corazón

Core GammaEstudio Ambiental

Temas a TratarTemas a Tratar

Petrofísica de Laboratorio:Propiedades de la RocaPropiedades Primarias

ComposiciónTexturaEstructuras SedimentáreasMorfología

Propiedades SecundariasPorosidadPermeabilidadDensidadSaturación

TerciariasPotencial espontáneoResistividadRadioactividadTiempo de Viaje del sonido

Sensibilidad de arcillasLimpieza de núcleosMediciones de Propiedades Básicas

SaturaciónPorosidadPermeabilidad

1

3

2


Petrofísica de Laboratorio:Medición de Propiedades Especiales

PetrologíaMicroscopía ElectrónicaDifracción de Rayos XPropiedades EléctricasPresión CapilarPermeabilidad relativaMojabilidadDaños a la Formación

Unidades Hidráulicas

4

5

6

78


Registros:1. Resistividad del Agua de Formación2. Potencial Espontáneo3. Resistivos

ConvencionalesEléctricos EnfocadosMicro-resistivosEnfocados de corriente inducida

4. Sónico5. Rayos Gamma6. Densidad7. Neutrón8. Buzamiento9. RFT10. Integración Registro-Roca

Análisis de CorazonesAnálisis de Corazones

Objetivos– 1. Definición de:

» Porosidad» Permeabilidad» Saturación de Fluidos» Litología

– 2. Evaluación de cambios areales de porosidad y permeabilidad para Estimación de reservas y modelamiento del yacimiento

– 3. Definición de Sw– 4. Estudios especiales de corazones

» Mojabilidad» Presión Capilar» Permeabilidad Relativa» Propiedades Eléctricas» Propiedades Mecánicas

– 5. Calibración de Registros– 6. Estudios de recobro mejorado– Estudios de ambientes depositacionales (Geometría)– Estudios de daños a la formación

Tipos de análisis RutinariosTipos de análisis Rutinarios

Full Diametro– Se utiliza el diámetro total del corazón

– Se aplica a formaciones heterogéneas como:» Carbonatos» yacimientos naturalmente fracturados

Tipo Plug– 1 1/2” o 1” para , k, Sw

Muestras de Pared– Litología y Textura

Propiedades de la RocaPropiedades de la Roca

Primarias

(definitivas)

Secundarias

(dependientes)

Terciarias

(latentes)

Composición (%) Porosidad, (%) Resistividad, R (m)

Textura (mm) Permeabilidad, k (md) Potencial espontaneo, SP (mV)

Estructuras sedimentarias (m) Saturación, S (%) Radiactividad, (API)

Morfología (descriptiva) Densidad, b (g/cm3) Tiempo de viaje del sonido, t (seg/pie)

Primarias– Son características fundamentales del

Yacimiento

– Influencian las demás propiedades Secundarias

– Dependen de las primarias. Ejemplo la Porosidad y permeabilidad

– Conociendo las propiedades primarias se tiene idea cualitativa de la calidad del yacimiento

Terciarias– Estas son las propiedades medidas en la cara

del pozo por registros geofísicos. Las propiedades terciarias más importantes son la resistividad, potencial espontaneo, radioactividad natural e inducida, y el tiempo de viaje del sonido

Tabla 1. Clasificación de las Propiedades de la Roca

Propiedades PrimariasPropiedades Primarias

Composición

– Las areniscas poseen tres componentes principales, los granos, la matriz y el cemento

– Los granos son partículas minerales, los cuales consisten de cuarzo, feldespato, fragmentos de roca y accesorios.

– La matriz es el material más fino entre los granos y consiste comúnmente de minerales arcillosos aunque también puede contener partículas muy finas de cuarzo y feldespato

– Los granos y la matriz son producto del desgaste y la alteración que sufrieron los sedimentos durante el transporte a su sitio de depositación

– Después de la depositación y enterramiento, los granos y la matriz son alterados comúnmente por compactación ( diagénesis física), la cual es la reducción del espacio poroso y expulsión de fluidos intersticiales como resultado de la reorganización de los granos por efecto del aumento de carga (efecto físico), y diagénesis química, que consiste en reacciones que se presentan entre uno o varios minerales y los fluidos intersticiales o flotantes en un sedimento

Propiedades PrimariasPropiedades Primarias Composición

– El cemento, introducido entre las partículas durante la diagénesis, es el material que precipita después que los granos y la matriz han sido depositados y es el responsable de la litificación, o unión de los granos en un todo generando así una roca endurecida o consolidada

– Las partículas minerales y el cemento están en equilibrio a condiciones de temperatura y presión, y cualquier cambio de estas condiciones puede causar algún cambio en las características de los granos y la matriz, afectando las propiedades del yacimiento generalmente de manera perjudicial, excepto en casos de estimulación matricial donde se busca mejorar las características de producción.

Granos

– El cuarzo es el componente principal de muchas areniscas y se considera como el mineral más resistente a la acción del desgaste y la abrasión durante el transporte

– Existen dos tipos de cuarzo, los granos monocristalinos, compuestos de un solo cristal de cuarzo, y los granos policristalinos compuestos de dos o más cristales.


mo

lx

z

M

K

Si

Si

Ak

SdSd

A B

C D

M

Foto A: Las superficies estilolíticas frecuentemente tienen asociado material insoluble como materia orgánica (m.o), arcillas y minerales pesados como zircón (z) y Leucoxeno (lx). Foto B: La matriz (M) es de aspecto verdoso, generalmente arcillosa, ocupa poros y bordea granos junto con cemento caolinitíco (k) de forma vermicular con pequeñísimos poros (color azul) entre sus cristales. Foto C: Sobrecrecimientos Silíceos (Si) que proporcionan un aspecto euhedral a los cuarzos y forma triangular a los poros. Foto D: Cemento de carbonato ferroso ankerítico ( Ak ) en proceso de disolución, rombos y esferas de Siderita (Sd).


Si

Si

C

M

K

B

M


Granos

– Los granos monocristalinos son en general más resistentes a la rotura durante el transporte que los granos policristalinos,

– Los dos tipos de granos de cuarzo son generados durante el desgaste de granitos, gneisses y esquistos, siendo los cuarzos monocristalinos derivados principalmente de rocas plutónicas como el granito

– Los granos de cuarzo son en general de tamaño grande, variando de 0.25 a 2. mm (arena media a muy gruesa), y altamente resistentes a la alteración química a condiciones de yacimiento

– Los minerales feldespato se generan de las rocas ígneas y metamórficas, por acción del desgaste, pero son menos abundantes que el cuarzo en las areniscas debido a que estos minerales se degradan más fácilmente durante el transporte, y adicionalmente sufren alteraciones químicas después de la depositación y durante el enterramiento

– Debido a su baja resistencia, la abundancia relativa de minerales feldespato puede indicar el origen del sedimento o la distancia de transporte.


Granos

– Los fragmentos de roca comúnmente son el resultado del desgaste y transporte de las rocas ígneas, metamórficas, o sedimentarias.

– Algunos fragmentos pueden resistir mas que otros dependiendo del origen, así, los fragmentos de rocas volcánicas no resisten el transporte a grandes distancias, mientras los fragmentos de cuarzita metamórfica y chert son altamente resistentes

– Las características de estos fragmentos de roca, por lo tanto, son útiles para la interpretación de ambientes sedimentarios.

Matriz

– La matriz esta compuesta en su mayoría de minerales arcillosos, los cuales se pueden alterar durante la diagénesis.

– Las arcillas son frecuentemente el producto del desgaste de la roca.


– Es común encontrar en las areniscas otras clases de minerales, pero en cantidades muy pequeñas, trazas, de menos del 1%.

– Entre estos minerales, las micas son las más abundantes, aunque se pueden encontrar también minerales pesados, como la turmalina y el circón y minerales opacos como óxidos de hierro y la pirita.

Cemento

– Los cementos intergranulares, más comunes son la sílice, minerales arcillosos y el carbonato

– La sílice se precipita como una cubierta o capa en los granos de cuarzo después del enterramiento

– El carbonato, generalmente calcita, se precipita para llenar los espacios intergranulares total o parcialmente.


Clasificación de las areniscas

– Las areniscas se clasifican y se denominan de acuerdo a la composición de los granos

– Hoy en día se usan varias clasificaciones, pero la mayoría emplean tres extremos o grupos de granos ubicados en un diagrama ternario

– El método propuesto por Folk (1974) emplea los siguientes grupos.

» Cuarzo

» Feldespatos

» Fragmentos de roca, ( Ígneos, metamórficos y sedimentarios)

– Las principales clases de roca son la cuarzoarenita, arcosa, y litoarenita, con las composiciones indicadas por los porcentajes en el diagrama ternario

– Las composiciones intermedias se obtienen con una apropiada combinación de términos.


Clasificación de las areniscas según Folk (1968)

CUARZO

FELDESPATOS LITICOS

0 25 50 75 100

LITOARENITALITOARENITAFELDESPATICA

ARCOSA LITICAARCOSA

SUBLITOARENITASUBARCOSA

1000

75

50

25

0100

75

50

25

CUARZOARENITA

CUARZO FELDESPATO Liticos

PROFUNDIDAD MONOCRISTALINO POLICRISTALINO TOTAL POTASICO PLAGIOCLASA TOTAL

(PIES) EXT. RECTA EXT. OND. IGNEO METAMORF.

68.08 19.6 11.3 6.8 Trazas 37.7 10.9 4.8 17.6

93.91 11.0 3.8 3.5 Trazas 18.3 5.0 1.6 11.5

134.5 8.6 11.5 12.1 0.3 32.5 6.1 5.8 24.7

CUARZO

FELDESPATOS LITICOS

0 25 50 75 100

LITOARENITA LITOARENITAFELDESPATICAARCOSA LITICAARCOSA


1000

75

50

25

0100

75

50

25

CUARZOARENITA

1

2

3

4

5

67

89

10

11

12

13

14

15

1617

18

19

20

21 22

23

24

25

26

27

282930

3132

Cuarzo

Feldespato

Fragmentos de roca

Arcilla

Grauvaca

Lodolita

Cuarzoarenita

Litoarenita Arcosa


Clasificación de las areniscas según Dot (1964)

– Los extremos de grano son iguales, pero si la matriz excede el 15%, se deben usar nombres como grauvaca feldespática o grauvaca lítica, y en caso que la matriz exceda el 50% de la roca se debe nombrar lodolita y no arenisca.

– Considerar el contenido de matriz tiene la ventaja de diferenciar areniscas donde la matriz es parte importante de la composición y su inclusión muestra la relación existente entre la textura y composición


– El color es una característica importante de las areniscas, pero solamente como una propiedad que se puede determinar de la composición, por lo que se considera una propiedad secundaria

– Las areniscas con alto contenido de cuarzo tienen un color blanco, las arcosas un color blanco o rosado

– Las litoarenitas una gama de grises debido a fragmentos de roca oscuros

– El color rojo implica condiciones de oxidación y el gris oscuro reducción

– Pero las condiciones químicas pueden ser primarias o secundarias

– El color de las areniscas por consiguiente, es importante para interpretaciones y debe ser registrado, pero no puede substituir un análisis mineralógico


Textura– El término textura se refiere a las relaciones entre

la población de partículas

– La matriz y los granos representan poblaciones de partículas individuales que varían ampliamente en tamaño y composición

– Los principales elementos de la textura son el tamaño, uniformidad, empaquetamiento, forma y orientación de los granos

– El tamaño de grano varía de 256 a menos 0.004 mm de diámetro en conglomerados y arcillolitas respectivamente

– Con la determinación del tamaño de grano promedio se pueden clasificar las rocas clásticas en conglomerado, arenisca, limolita y arcillolita

Sorting

– La uniformidad o sorting se refiere al grado de dispersión de la población de granos cercanos al tamaño medio

– La uniformidad es una medida cualitativa, pero se puede expresar cuantitativamente con la desviación estándar


Diámetro

(mm)Clase Tamaño Roca

256 Pedrejón, canto

64 Guijarro

4 Guijo

2 Granulo

Grava Conglomerado

1 Muy grueso

0.500 Grueso

0.250 Medio

0.125 Fino

0.062 Muy fino

Arena Arenisca

0.031 Grueso

0.015 Medio

0.007 Fino

0.004 Muy fino

Limo Limolita

< 0.004 Arcilla Arcilla Arcillolita

Tabla 2. Clasificación de las Rocas Clásticas según el Tamaño de Grano


Empaquetamiento– El empaquetamiento describe la manera en la

cual los granos están adheridos con los granos vecinos y su medida fundamental es el número de contactos por granos

– Esta propiedad textural no se mide en un análisis rutinario, ya que en efecto, es difícil de estimar

– El empaquetamiento se visualiza mejor asumiendo un arreglo sistemático de esferas

– La unidad más pequeña de simetría es la celda unitaria, formada por la intersección de planos que pasan a través de los centros de las esferas, que se repite a lo largo de la roca

– Se pueden distinguir cuatro tipos principales de empaquetamiento, cúbico, ortorrómbico, rombohedral y tetragonal, los cuales tienen 6, 8, 12 y 10 contactos por cada grano respectivamente

– A medida que el grado de empaquetamiento incrementa, el volumen total de la celda unitaria decrece, y la cantidad de espacio vacío también decrece


Empaquetamiento

a. Cúbico b. Ortorrómbico

= 47.6% = 39.5%

c. Rombohedral c. Tetragonal

= 26% = 30.2%


Si

Si

C


– Existen otros elementos texturales como la forma y orientación de los granos.

– La forma de grano puede expresarse de dos maneras: la esfericidad es una medida de la desviación de un grano de la forma esférica, y redondez es una medida de la angulosidad de los granos

– La orientación mide la dirección preferencial de los granos a lo largo del eje X

Estructuras Sedimentarias– El principal rasgo de las rocas sedimentarias,

conocidas como estructuras sedimentarias, es la estratificación

– Estas estructuras internas son el resultado de la estratificación primaria, que resulta de procesos sedimentarios, o secundaria, producida por cortos cambios biológicos o físicos después de la depositación

– Ellas son el reflejo de los procesos en el momento de la depositación, por lo tanto se consideran los más importantes indicadores de las condiciones de la depositación


Estructuras Sedimentareas

– las estructuras primarias y secundarias son el producto de distribuciones de granos regulares o irregulares que muestran un patrón visible

– Si la estructura no es visible, la roca se denomina masiva, en la cual las heterogeneidades se presentan en mayor escala

– Para describir las estructuras sedimentarias primarias se emplean tres diferentes términos, que son útiles en la descripción de corazones

» Términos cualitativos, como estratificación o estratificación cruzada que describen la posición de los estratos

» Términos cuantitativos tales como estrato delgado, o estrato grueso que describen el espesor de los estratos

» Términos cuantitativos, que describen el espesor de grietas o fracturas paralelas a la estratificación

– Las estructuras sedimentarias se pueden dividir en dos clases, las resultantes de la deformación del sedimento después de la depositación y antes de la litificación, y las resultantes de la alteración producida por organismos (bioturbación).


Morfología

– La morfología de una arenisca incluye el tamaño, forma y extensión

– Esta determina el volumen del yacimiento, y por lo tanto, es la propiedad primaria que influye mas directamente en el potencial económico de la arenisca

– Los términos mas utilizados para la descripción local de areniscas son:

Laminar, se refiere a una capa extensa en la cual la longitud y el ancho son muchas veces el espesor, regularmente mas de 1000 veces.

Lobular, se relaciona a depósitos de extensión mas limitada en los cuales el ancho y la longitud son por lo menos 100 veces mayor al espesor.

Ovalar, hace referencia a depósitos en los cuales la longitud es un poco mas grande que el ancho, y ambos son al menos 100 veces el espesor.

Lineal, es un deposito local en el cual la longitud es mucho más grande que el ancho o el espesor.


Tortuoso, se relaciona a depósitos locales en los cuales la longitud es mucho más grande que el ancho y el espesor, pero su ancho es generalmente solo 100 veces mayor al espesor. El cuerpo es limitado por líneas curvas que tienen forma de ondas o serpentinas, en otras palabras el cuerpo es angosto y curvilíneal.

La morfología además de indicar el origen depositacional y el grado de homogeneidad interna, indica la tendencia depositacional, pero por si sola no es una evidencia convincente del origen depositacional.


a. Laminarb. Lobular

c. Ovalar

d. Lineal

e. Tortuoso

Propiedades SecundariasPropiedades Secundarias

Porosidad


Porosidad

– Se define como el porcentaje del espacio vacío, o espacio no mineral, que se encuentra entre los granos, matriz, y cemento

– Es una medida de la capacidad de una roca de almacenar petróleo, gas, y agua

– Depende:

– Empaquetamiento: Cúbico, Ortorómbico, etc.

– Redondez: Esferas dan mayor porosidad que granos angulares

– Sorting: Formaciones de granos de tamaño uniforme tienen mayor porosidad que cuando tienen granos de diferentes tamaños

– Diagénesis: Mecánica, a mayor enterramiento mayor contacto entre granos y menor porosidad primaria. Química, a mayor precipitación, mayor cementación y menor porosidad.

– Composición (Indirectamente): Los feldespatos son mas ductiles que el cuarzo y soportan menos los esfuerzos de compresión reduciendo la porosidad. Arcillas como la Montmorillonita y la Illita generan mayor microporosidad que la caolinita.


Permeabilidad

Permeabilidad La permeabilidad es la medida de la capacidad de

una roca para transmitir un fluido.

– Depende de:

– Tamaño de garganta-Tamaño de grano

– Orientación de los granos

– Tortuosidad generada por

– Cementación de los granos

– Microporosidad

– Contenido de arcillas

– Empaquetamiento



Saturación


Saturación

– La saturación es la cantidad de fluido que contiene una roca y se expresa como un porcentaje del espacio poroso

– Depende:

– Tamaño de los poros

– Empaquetamiento

– Tamaño de granos

– Diagénesis

– Mojabilidad

– Composición: Los carbonatos son preferencialmente mojados por aceite y las areniscas por agua

L

A

Iv

Resistividad

Propiedades TerciariasPropiedades Terciarias


Resistividad

– La resistividad eléctrica es la habilidad para impedir el flujo de una corriente eléctrica a través de una roca saturada de fluido, expresada en ohmios-metro y es función de la salinidad del agua de formación, la porosidad efectiva, y la cantidad de hidrocarburos atrapados en el espacio poroso.

– Los hidrocarburos son aislantes perfectos y no permiten el paso de la corriente eléctrica, y el agua de formación presenta un mayor o menor grado de conductividad dependiendo de su salinidad

– La resistividad decrece con el incremento de porosidad y salinidad y temperatura de los fluidos, e incrementa con el incremento del contenido de petróleo o decremento de la porosidad

– Las medidas de la resistividad también son dependientes de la geometría de poro, composición de la roca, fluido intersticial y temperatura


Potencial Espontaneo


Potencial Espontaneo

– El potencial espontaneo (SP) es una medida directa de la diferencia de potencial, en milivoltios, entre un electrodo en la cara del pozo y otro en la superficie.

– Las defecciones del SP resultan del flujo de corrientes eléctricas en el lodo

– Estas son causadas por dos grupos principales de fuerzas electromotrices en las formaciones, las componentes electroquímicas y electrocinéticas, las cuales tienen sus orígenes en las reacciones que ocurren cuando el agua dulce del lodo entra en contacto con las formaciones geológicas

– Los efectos electroquímicos ocurren en el contacto entre el filtrado del lodo, el agua connata que llena los poros de las capas permeables y las lutitas adyacentes

– Los efectos electrocinéticos de cualquier tipo, ocurren cuando hay movimiento relativo entre un sólido y un líquido

– La mayor diferencia de potencial se presenta en el contacto entre arcillas y areniscas, debido a que las arcillas indican un potencial positivo relativo a las areniscas


Radioactividad

Arena Arcillosa

Arcilla

Arena muy arcillosa

Dolomita

Arcilla

Arena limpia

Carbón

Arena Arcillosa

Anhidrita

Sal

Ceniza volcánica

Yeso


Radioactividad

– La radioactividad de una formación depende de la presencia de iones radioactivos en las rocas, tales como Uranio (U), Torio (Th), y Potasio (K), los cuales emiten continuamente Rayos.

– Los Rayos Gamma son ondas electromagnéticas de alta energía, como las de la luz

– Los Rayos Gamma son de índole similar a los Rayos X pero su longitud de onda es más corta y puede penetrar a mayores profundidades

– Estas características permiten que se puedan registrar perfiles nucleares en pozos con tubería de revestimiento ya que las radiaciones de Rayos Gamma emitidas por las formaciones detrás de la tubería de revestimiento pueden penetrarla y alcanzar a los detectores de Rayos Gamma en el pozo

– Las arenas y calizas limpias exhiben muy poca radioactividad, mientras que las lutitas muestran alta radioactividad. Algunas lutitas bituminosas se caracterizan por su alta radioactividad, mientras que muchas calizas y arenas arcillosas exhiben radioactividad intermedia


Tiempo de viaje del sonido


Tiempo de viaje del sonido

– Las ondas acústicas se propagan en cualquier medio sólido por medio de dos tipos de ondas

– Las ondas compresionales que se propagan en la dirección paralela al desplazamiento de las partículas y las ondas de cizallamiento que se propagan en dirección perpendicular al desplazamiento de las partículas.

– El tiempo de viaje del sonido es más largo a través de fluidos (petróleo, gas, y agua) que a través de la roca sólida, por lo cual este es mayor en rocas que contienen fluidos, debido a que ellos están ocupando el espacio poroso

– El tiempo de viaje del sonido es inversamente proporcional a la densidad de la roca y por lo tanto directamente proporcional a la porosidad.

– El registro acústico es una medida directa de tiempo de viaje del sonido a través de un pie de formación. La medida indirecta del registro acústico es la porosidad, por lo tanto un gran tiempo de viaje significa mayor porosidad y cortos tiempos de viaje significan menor porosidad

Evaluación 1Evaluación 1

– Cuales son las propiedades primarias de las rocas

– Clasifique según Folk las siguientes arenas

CUARZO FELDESPATO Liticos

PROFUNDIDAD MONOCRISTALINO POLICRISTALINO TOTAL POTASICO PLAGIOCLASA TOTAL

(PIES) EXT. RECTA EXT. OND. IGNEO METAMORF.

6808 19.6 11.3 8.8 Trazas 39.7 10.9 4.8 15.6

9391 15.0 3.8 3.5 Trazas 22.3 5.0 1.6 7.5

1345 8.6 11.5 2.1 0.3 22.5 6.1 15.8 24.7

– Derive la porosidad de un empaquetamiento esférico cúbico

– Defina la morfología lobular

– Como se afecta la porosidad por las propiedades primarias de las rocas?

– Cuales son las propiedades terciarias? Definalas.

– Como se clasifica una roca clástica de 0.25 mm?

– Como se clasifica una roca clástica de 0.002 mm?

– Cuales son las propiedades terciarias de las rocas y como son influenciadas por las propiedades primarias?

CUARZO

FELDESPATOS LITICOS

0 25 50 75 100

LITOARENITALITOARENITAFELDESPATICA

ARCOSA LITICAARCOSA


1000

75

50

25

0100

75

50

25

CUARZOARENITA

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1. introducción(registro de pozos)