PERFILAJE

NOCIONES BÁSICAS PARA LA INTERPRETACIÓN DE PERFILES DE POZO

Introducción

Como herramientas los perfiles geofísicos de pozo y sus respectivos métodos interpretativos están evolucionando en exactitud y sofisticación, y están jugando un papel importante en lo que hace al proceso de toma de decisiones geológicas. Actualmente, los perfiles petrofísicos son una de las herramientas más útiles e importantes disponible para un geólogo del petróleo.

Además de su uso tradicional en exploración para correlacionar distintas zonas, y ayudar a trazar estructuras y mapas isopáquicos, los perfiles ayudan a definir las características físicas de las rocas, como ser la litología, porosidad, geometría del poro, y permeabilidad. Los datos de perfilaje se usan para identificar zonas productivas, determinar la profundidad y espesor de zonas, distinguir entre hidrocarburo, gas, o agua en un depósito; y para estimar las reservas de hidrocarburo.

De los distintos tipos de perfiles, los más frecuentemente usados en la exploración de hidrocarburos son los llamados perfiles de pozo abierto. El nombre de pozo abierto se aplica porque estos perfiles se registran en la porción no entubada del pozo. Los diferentes tipos de perfiles, y sus curvas, discutidos en el texto son este tipo.

La primera exposición de un geólogo a la interpretación de perfiles de pozo puede ser una experiencia frustrante. Esto no sólo es debido a su terminología larga y poco familiar, sino también porque el conocimiento de muchos parámetros, conceptos, necesitan antes de una clara comprensión del proceso perfilaje.

Quizá la manera mejor de empezar un estudio de perfilaje es presentando al

lector algunos de los conceptos básicos del análisis del perfil de un pozo. Recuerde que

un pozo representa un sistema dinámico; el fluido usado en la perforación de un pozo afecta la roca que rodea el pozo, y, por consiguiente, también las propiedades del perfil. Además, la roca que rodea el pozo tiene ciertas propiedades que afectan el movimiento de los fluidos.

Los dos parámetros primarios determinados en las mediciones del perfilaje de un pozo son la porosidad, y el volumen de espacio poral lleno de fluidos. Los parámetros de interpretación del perfilaje son determinados directamente en ambos casos, o sé infieren indirectamente, por alguno de los tres tipos generales de perfiles: (l) eléctrico, (2) nuclear, y (3) acústico o sónico. Los nombres se refieren a las fuentes de obtención de los datos. Las fuentes crean diferentes archivos (perfiles) que contienen una o más curvas relacionadas a alguna propiedad de la roca que rodea el pozo. Al lector poco familiarizado con el perfilaje petrofísico, se le puede generar un poco de confusión respecto al uso de la palabra perfil. En su uso común, la palabra perfil puede referirse a una curva particular, una colección o grupo de curvas, una herramienta perfilaje (sonda), o al proceso de perfilaje.

Las propiedades de las rocas, o características que afectan el perfilaje, en distinta medida son: la porosidad, permeabilidad, saturación de agua, y resistividad. Es esencial que el lector entienda estas propiedades y los conceptos que ellas representan antes de proceder a realizar un estudio de interpretación de perfiles.

La porosidad puede definirse como el porcentaje de espacio vacío en el volumen total de la roca. Se mide como un valor porcentual, y se simboliza con la letra griega φ.

Porosidad (φ) = el volumen de poros / el volumen total de roca

La cantidad de espacio interior, o vacío, en un volumen dado de roca es una medida de la cantidad de fluidos que una roca podrá retener. La cantidad de espacio vacío que se interconecta, y capaz de permitir la migración de fluidos, se llama porosidad eficaz. Se excluyen los poros aislados. El volumen de poros ocupado por agua da una medida de la porosidad eficaz.

La permeabilidad es la propiedad que tiene una roca de permitir el tránsito de fluidos. Se relaciona a la porosidad pero no siempre es dependiente de ella. La permeabilidad es controlada por el tamaño de los pasajes (gargantas del poro o capilar) que unen los poros es medida en darcies o millidarcies, y se representa por el símbolo Ka. La capacidad de una roca de transmitir un solo fluido, cuando esta 100% saturada con ese fluido, se llama permeabilidad absoluta. La permeabilidad eficaz se refiere a la presencia de dos fluidos en una roca, y es la capacidad de la roca de transmitir un fluido en presencia de otro fluido cuando los dos fluidos son inmiscibles.

La presencia de agua de formación (agua connata en la formación) sostenida por presión del capilar en los poros de una roca inhibe la transmisión de hidrocarburos. Planteado de otro modo, el agua de la formación ocupa espacio tanto en los poros como en los pasajes que unen los poros. En consecuencia, puede bloquear o, puede reducir la capacidad de otros fluidos de moverse a través de la roca.

La permeabilidad relativa es la proporción entre la permeabilidad eficaz de un fluido en saturación parcial, y la permeabilidad a 100% de saturación (permeabilidad absoluta). Cuando la permeabilidad relativa del agua de una formación es cero,

entonces la formación producirá agua libre de hidrocarburos (i.e. la permeabilidad

relativa a los hidrocarburos es 100%). Cuando se incrementa la permeabilidad relativa en agua, la formación producirá cantidades crecientes de agua respecto a los hidrocarburos. La saturación de agua es el porcentaje del volumen poral en una roca que está ocupado por agua de la formación.

La saturación de agua es medida en valores porcentuales, y se simboliza como

Sw.

La relación es:

agua de saturación (Sw) =

agua de la formación que ocupa los poros el espacio poral total en la roca

La saturación de agua representa un importante concepto de interpretación de

perfiles pues se puede determinar la saturación en hidrocarburo de un depósito sustrayendo la saturación de agua del valor uno (donde 1.0 = 100% saturación de agua).

Saturación de agua irreducible (o Sw irr.): es el término que describe la saturación de agua, en la que toda el agua está entrampada entre granos en una roca, o se sostiene en los capilares a través de la presión capilar. La saturación de agua irreducible, corresponde al agua que no se moverá, y la permeabilidad relativa para el agua es igual a cero.

Resistividad es la propiedad de la roca que primero se estudió en la ciencia del perfilaje. La resistencia es la propiedad inherente de todos los materiales de resistir el flujo de una corriente eléctrica (sin tener en cuenta su forma y tamaño). Materiales

diferentes tienen diferente capacidad de resistir el flujo de electricidad.

Resistividad es la medida de la resistencia; la recíproca de la resistividad es la conductividad. En la interpretación de los perfiles, los hidrocarburos, la roca, y el agua dulce actúan como aislantes y son, por consiguiente, no conductivos (resistivos al flujo eléctrico). El agua salada, sin embargo, es un conductor y tiene una resistividad baja. La unidad de medida usada para un conductor es un cubo de la formación de un metro longitud en cada lado. Las unidades medidas son ohm-metro2/metro, y se llama ohm- metro.

La resistividad se puede expresar como:

R = (r × A)

L

Donde: R = la resistividad (en ohms-metro)

r = la resistencia (ohms)

A = superficie del material, de área perpendicular al flujo eléctrico que es medido (metros2)

L = longitud de material medida (metros)

La resistividad es una medida básica de la saturación de fluido de un reservorio, y es una función de la porosidad, el tipo de fluido (i.e. hidrocarburos, agua dulce o salada), y del tipo de roca. Dado que la roca y los hidrocarburos actúan como aislantes, pero el agua salada es conductiva, es que se pueden usar las mediciones de la resistividad hechas por las herramientas de perfilaje para descubrir hidrocarburos y para estimar la porosidad de un reservorio. Durante la perforación de un pozo existen movimientos fluidos en las formaciones porosas y permeables que rodean al pozo, por

tal motivo a menudo las medidas de resistividad registradas a diferentes profundidades

en una formación tienen valores diferentes. La resistividad es medida por perfiles eléctricos.

Conrad Schlumberger en l912 realizó los primeros experimentos que llevaron, en el futuro, al desarrollo de los actuales perfiles petrofísicos. El primer perfil eléctrico se ejecutó el 5 de septiembre de 1927 por H. G. Muñeca en Alsace-Lorraine, Francia. En l941, G. E. Archie de Shell Oil Company presentó un trabajo al AIME en Dallas, Texas, con los conceptos base para usar en la interpretación cuantitativa moderna de los perfiles de pozo (Archie, 1942).

Los experimentos de Archie mostraron que la resistividad de una formación llena de agua (Ro), y la resistividad del agua (Rw) pueden relacionarse por medio de un factor

(F) de resistividad de la formación:

Ro = F × Rw

Donde el factor (F) de resistividad de la formación es igual a la resistividad de la

formación l00% saturada en agua (Ro) dividido por la resistividad del agua de la formación (Rw).

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