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PERFIL DE DENSIDAD

Este perfil es usado principalmente para determinar la porosidad de la formación, sin embargo, conjuntamente con otros perfiles se emplea también para evaluar formaciones de litología compleja, evaluación de formaciones arcillosas, identificación de minerales y para detección de gas en los yacimientos, solo si se usa en conjunto con el perfil de neutrón.

Este Perfil de Densidad Compensada tiene una fuente y dos detectores de rayos gamma, los cuales están montados en una almohadilla de alrededor de 3 pies de largo, forzada a la pared del pozo mediante un brazo de soporte.

Los rayos gamma que la fuente emite de manera continua (típicamente 0.66 mev de energía), penetran en la formación. Allí experimentan múltiples colisiones con los electrones, por lo cual pierden energía y se dispersan en todas las direcciones, este mecanismo se conoce como dispersión de Compton. Los detectores del dispositivo captan estos rayos gamma de baja energía y por cada uno de estos rayos que choca con ellos, generan una pulsación eléctrica que se envía a la superficie. Como la dispersión de Compton depende solo de la densidad de los electrones en la formación (número de electrones por centímetro cúbico de formación), la cual se relaciona estrechamente con la densidad total de la formación. Esta última puede ser determinada a partir de las pulsaciones enviadas por los detectores, ésta es la base de la medición estándar del Perfil de Densidad Compensada.

Porosidad del perfil de densidad

En una formación limpia, cuya matriz tenga una densidad conocida ρma y una porosidad Φ saturada de un fluido de densidad promedia ρf , la densidad total ρb será:

ρ b=Φρf + (1 – Φ)ρma

Efecto de los hidrocarburos

Si en la zona investigada existe hidrocarburo residual, como petróleo liviano o gas, su presencia puede afectar las lecturas del perfil.

Efecto de las arcillas

La interpretación puede verse afectada por la presencia de lutitas o arcillas en la formación. A pesar de que las propiedades de la lutita varía según la formación y el lugar, las densidades típicas de la capas de lutitas e intercalaciones laminares de lutita, fluctúan entre 2.2 y algo mayor que 2.65 g/cm3.

REGISTRO DE DENSIDAD

3.2.1 Fundamento del Método

Ésta técnica es utilizada principalmente para determinar la porosidad de la formación. La medición de la densidad de la formación, también se aplica en la identificación de minerales, detección de gas, evaluación de arenas arcillosas y litologías complejas en la determinación de arcillas petrolíferas.

Una fuente radioactiva, que para este caso será una muestra que emita radiación gamma, colocada en una almohadilla es aplicada contra la pared del pozo. Esta fuente emite hacia la formación rayos gamma, los cuales interaccionan con los electrones de la formación según el Efecto Compton, según el cual los rayos son dispersados por los núcleos de la formación, de donde se obtiene rayos gamma de Compton, que es una radiación secundaria producida en los átomos de la formación y que se originan porque la formación cede energía a los átomos dejándolos en estados excitados. Estos últimos rayos son detectados y evaluados como una medida de la densidad de la formación, ya que el número de rayos gamma Compton está directamente relacionado con el número de electrones en la formación.

Densidad Electrónica y Densidad de la Formación

Schulumberger define un índice de densidad electrónica D(ē), es decir, el número de electrones por un idad de volumen, proporcional a la densidad de las formación D(f) y que para una sustancia molecular es:

D (ē) = D (f) [2 x (SZ’s / Wm.)

Donde SZ’s es la suma de los números atómicos que forman la molécula y Wm es el peso molecular. El valor entre corchetes normalmente es cercano a 1.

Cuando se calibra la herramienta de Densidad, se obtiene que la densidad total aparente, D(ap), que “lee” la herramienta está relacionada con la

D (ē) por:

D (ap) = 1.0704 D (ē) –01883

Porosidad del Perfilde Densidad

Para una formación limpia, de densidad de matriz D(mtx) conocida y que tiene una porosidad Q, saturada con un líquido de densidad promedio D(liq), la densidad total de la formación D(f) será:

D (f) = Q x D (liq) + (1 –Q) x D (mtx)

Sabiendo que en la mayoría de los casos la diferencia entre la D (ap) y la D(f) es despreciable, excepto en gas e hidrocarburos livianos, tenemos:

Q = [{D (mtx) –D (f)} / {D (mtx) –D (liq)}

El registro de densidad mide la densidad de la formación y la relaciona con la porosidad. Una fuente radioactiva emite radiación gamma hacia la formación, la cual interacciona con los electrones de la formación según el efecto compton, en el cual los rayos son dispersados por el núcleo de la formación de donde se obtienen rayos gamma de Compton que es una radiación secundaria producida en los átomos de la formación y que se originan porque la formación cede energía a los átomos dejándolos en estado excitado. Estos últimos rayos son detectados como una medida de la densidad de la formación.

La reducción del flujo de rayos gamma en la formación, es función de la densidad de electrones de la formación.

Para cualquier elemento, el número de electrones coincide con el número de protones con número atómico Z. La masa atómica está contenida en el núcleo atómico, esta es la suma del numero de protones y neutrones y está dada por el numero atómico A.

En general, el número de protones es aproximadamente el número de electrones, así que la relación Z/A es aproximadamente 0,5. Utilizando esta relación, la medida de la densidad de electrones se puede convertir a una densidad aparente medida en g/cc que es cercana a la densidad de los tipos comunes de rocas.

Para entrar en detalles de la relación del número de electrones con el bulk density podemos decir que:

El número de átomos en un mol de un material es igual al número de Advogadro N

El número de electrones en un mol de un material es por lo tanto igual a NZ. Z es el numero atómico (numero de protones o electrones por átomo)

Si el número de masa atómica A es el peso de un mol substancia, el número de electrones por gramo es igual a NZ/A. Para obtener el número de electrones por unidad de volumen multiplicamos por el bulk density de la substancia y tenemos la siguiente ecuación:

Así, el conteo de rayos gamma depende de

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