Perfil de electrodos enfocados

Introducción

Los dos tipos básicos de perfiles actualmente en uso, para determinar la resistividad de una formación, son el perfil de inducción y el perfil de electrodo (o de conducción). El tipo de dispositivo de perfilaje más común es la herramienta de la inducción (Dresser Atlas, 1975).

Una herramienta de la inducción consiste en una o más bobinas transmisoras por las que circula una corriente alterna de intensidad constante y de frecuencia alta. El campo magnético alterno que se crea induce corrientes secundarias en la formación. Estas corrientes secundarias fluyen como corrientes perpendiculares al eje del pozo, y crean campos magnéticos que inducen señales en las bobinas receptoras.

Las señales del receptor son esencialmente proporcionales a la conductividad que es la recíproca de la resistividad (Schlumberger, 1972). Las bobinas múltiples se usan para enfocar la medición de la resistividad, y de esta forma minimizar el efecto de los materiales del pozo, la zona invadida, y otras formaciones cercanas. Los dos tipos de dispositivos de inducción son el Perfil Eléctrico de Inducción y el Perfil Inducción Dual Enfocado.

Un segundo tipo dispositivo que mide resistividad es el perfil de electrodo (o perfil de conducción). Se conectan electrodos ubicados en el pozo a una fuente de poder (generador), y la corriente fluye desde los electrodos, a través del fluido del pozo y de la formación, hacia un

PERFILES CON ELECTRODOS DE ENFOQUE

Origen de los perfiles de electrodos enfocados

Son un tipo básico de herramienta de la clasificación de los registros de resistividad, utilizados para determinar la resistividad verdadera de la zona virgen (para lo cual utilizan la información obtenida por los registros de micro resistividad) en pozos llenos de barros salados (donde Rmf=Rw), sin embargo también se utilizan para medir Rt en pozos llenos de barros basados en aguas dulces (donde Rmf > 3Rw).

Unidad de medición

El registro de laterolog mide la resistividad de la formación en ohm-m2/m, simplificado para Ù·m (ohm-m), presentada generalmente en escala logarítmica en las pistas 2 y 3, en escala de 0.2 a 2,000 U·m.

El pozo y las formaciones adyacentes pueden afectar de manera considerable las respuestas de los sistemas eléctricos convencionales de registro. Dichas influencias se minimizan por medio de una familia de herramientas de resistividad que utiliza corrientes de enfoque para controlar la trayectoria que sigue la corriente de medición. Electrodos especiales en las sondas emiten dicha corriente.

Las herramientas con electrodos de enfoque incluyen el laterolog y el registro de enfoque esférico SFL.

Los dispositivos que usan este principio, tienen como aplicaciones cuantitativas determinar Rt y Rxo.

Dichas herramientas son muy superiores a los instrumentos ES, en el caso de valores grandes de Rt/Rm (lodos salinos y/o formaciones de alta resistividad) y en contrastes de alta resistividad con capas (Rt/Rs o Rs/Rt). También son más adecuados para la resolución de capas con espesor delgado.

Los instrumentos de lectura profunda incluyen:

• Laterolog 7.

• Laterolog 3.

• Laterolog profundo del registro doble laterolog DLL.

Los instrumentos de medición media a somera están integrados con herramientas de combinación y son:

• El laterolog 8 de la herramienta doble de inducción-laterolog DIL.

• El laterolog poco profundo de la herramienta DLL.

• EL SFL de las combinaciones ISF, DIL-SFL.

Lateroperfil 7

El dispositivo Lateroperfil 7 comprende un electrodo central, Ao, y tres pares de electrodos M1 y M2; M"1 Y M"2; A1 Y A2 (Fig. 1). Los electrodos de cada par están colocados simétricamente con respecto a Ao y están conectados entre sí por un cable de cortocircuito.

Se envía una corriente constante Io por el electrodo Ao. Por los electrodos compensadores A1 Y A2 se manda una corriente ajustable. La intensidad de esta corriente compensadora se ajusta automáticamente de forma tal que los electrodos monitores M1 Y M2, Y M1" Y M"2 son llevados al mismo potencial. La caída de potencial entre el par M1 Y M2 y el par M"1 y M"2 es mantenida en cero, ninguna corriente fluye desde Ao en el pozo entre M1 Y M"1 ó entre M2 y M"2.

Por lo tanto la corriente de Ao debe penetrar horizontalmente en las formaciones. Con el LL-7 se puede registrar una curva de potencial espontáneo (SP) simultáneamente, y la profundidad correcta.

Lateroperfil 3

Al igual que el LL-7, el Lateroperfil 3 usa corrientes de electrodos compensadores para enfocar la corriente de medición en una hoja horizontal que penetra en la formación. Sin embargo, como se ve en la Fig.1, se usan electrodos largos. Ubicados simétricamente, a cada lado del electrodo central Ao, hay dos electrodos muy largos de aproximadamente 5 pies (1,5 metros) A1 y A2, los cuales están cortocircuitados entre sí. Una corriente, Io, fluye del electrodo Ao cuyo potencial está fijo. De A1 y A2 fluye una corriente compensadora que es automáticamente ajustada para mantener A1 y A2 con el potencial de Ao. Así se mantienen todos los electrodos de la sonda en el mismo potencial constante. La magnitud de la corriente Io es por ello proporcional a la conductividad de la formación.

El LL-3 tiene una mejor resolución vertical y muestra más detalles que el LL-7, más aún, las influencias del pozo y la zona invadida son algo menores.

Es posible registrar simultáneamente una curva de SP, pero el SP debe ser desplazado en profundidad, usualmente alrededor de 25" (8 metros), debido a la gran masa metálica de la sonda. Sin embargo, se registra una curva de Rayos Gamma simultáneamente con el LL-3 para la definición litológica, ya que el SP tiene muy poco carácter en los lodos salados en los que se usa el LL. Existe un aparato que registra simultáneamente las curvas LL-3-Nesutrónica-Rayos Gamma.

Laterolog 8

Es de poca profundidad de investigación, con electrodos pequeños colocados en la sonda de Doble Inducción-Lateroperfil. Su principio es parecido al del Lateroperfil 7 excepto por sus espaciamientos más pequeños. El espesor del haz de corriente Ioes de 14" y la distancia entre los dos electrodos compensadores es d casi 40". El electrodo de retorno de la corriente está colocado a poca distancia de Ao. Debido a esta configuración, el Lateroperfil 8 da excelente detalles verticales pero las lecturas son más influenciadas por el pozo y la zona invadida que en el caso LL 3 y LL 7.

El registro del Lateroperfil 8 se hace con el perfil de doble inducción en escala logarítmica de 4 ciclos partidos.

Doble Lateroperfil

La corriente de medición de todo Lateroperfil debe atravesar el lodo y la zona invadida para llegar a la zona no contaminada, de manera que lo medido es una combinación de varios efectos. Al haber una sola medición de resistividad, se deben conocer el perfil de invasión y Rxo para poder calcular Rt. La necesidad de hacer una segunda medición, con diferente profundidad de investigación dió origen a los aparatos de Doble Lateroperfil – Rayos Gamma.

En una de sus formas, este aparato registra, en forma secuencial, los dos Lateroperfiles; en otra versión lo hace simultáneamente. Para obtener la información sobre Rxo, se ha añadido una curva SLF. Ambas versiones registran, a la profundidad correcta, una curva de Rayos Gamma simultáneamente con las curvas de resistividad. Así mismo se puede registrar una curva del SP.

Al usar electrodos de compensación de mayor longitud efectiva y con mayor espaciamiento tiene mayor profundidad de investigación que el LL3 y LL7.

La curva LLs (Lateroperfil somero) utiliza los mismos electrodos de manera distinta para obtener un haz de corriente del mismo espesor al LLd – 24" pero con una profundidad de investigación mucho menor, entre las del LL7 y LL8.

Perfil Esférico Enfocado

Este dispositivo SLF mide la resistividad de la formación cerca del hoyo y proporciona la investigación relativa superficial, que se requiere para evaluar los efectos de la invasión sobre las mediciones más profundas de la resistividad. Es el dispositivo de espaciamiento corto que ahora se utiliza en el sistema DIL-SFL, se ha diseñado en sustitución de la normal de 16" y del LL8.

Fundamento de Medición

Este dispositivo es semejante a los de Lateroperfil. Una corriente de medición Io fluye desde el electrodo central Ao. Por su parte una corriente variable de enfoque Ia fluye entre Ao y ambos electrodos auxiliares A1 y A1" los cuales están interconectados.

Mediante un ajuste, la corriente de enfoque obliga a la medición a entrar en la formación de una manera tal, que elimina prácticamente los efectos del pozo. Esto se logra con líneas equipotenciales esféricas, B y C.

El sistema SLF establece en esencia esferas de potencial constante alrededor del electrodo de corriente. El SLF puede preservar la distribución de potencial esférico en la formación a pesar de una gran cantidad de variables en el pozo. Para lograr esto el instrumento SLF se compone de dos sistemas de corrientes separados y más o menos independientes. El sistema de corriente compensadora sirve para tapar el agujero y establecer esferas equipotenciales. El sistema de rastreo de corriente Io provoca que una corriente de rastreo independiente fluya a través del volumen de investigación. La intensidad de dicha corriente es proporcional a la conductividad de dicha formación.

El instrumento SLF consiste en electrodos de emisión de corriente, otros para regreso de corriente y otros para medición. Se establecen dos esferas equipotenciales que aproximadamente son iguales a la fuente de corriente de la herramienta. La primera esfera se encuentra a más o menos 9" del electrodo de registro de corriente. La otra está cerca de 50" de distancia. Se mantiene un potencial constante de 2.5mV entre las dos superficies esféricas. Ya que el volumen de formación es constante entre ambas superficies y la caída de voltaje también es constante, la conductividad de este volumen de formación puede determinarse al medir el flujo de corriente.

Factores que afectan el perfil de electrodos enfocados:

Influencias de variables de pozos:

Tanto el lodo de perforación, como la zona invadida y los estratos adyacentes pueden afectar en forma significativa estos dispositivos de perfilajes. Las correcciones correspondientes se dan en los gráficosRcor -1 y Rcor -2, cuando existe una sola medición, se requiere algún conocimiento sobre la profundidad de invasión, antes de poder determinar el Rt. Se necesitan corregir las lecturas por el efecto del pozo previa la utilización de los gráficos para compensar el efecto de capas adyacentes.

Factores seudo-geometricos:

Se define factor geométrico como aquella fracción de la señal total que se originaria en un volumen con orientación geométrica especifica con respecto a la sonda, en un medio homogéneo infinito.

Este concepto se aplica solamente a los de inducción porque tan solo en estos la geometría de medición es independiente de variaciones en Rxo/Rt. Es útil tener gráficos basados en el factor seudo-geometrico para otros aparatos de resistividad con el objeto de efectuar comparaciones en la evaluación. La resistividad aparente medida en un estrato grueso viene dada entonces por la relación ya conocida de:

Ra = J(di)*Rxo + [1-J(di)*Rt]

Dónde:

Ra: resistividad aparente

J(di): factor sudo-geometrico

Rxo: resistividad de la zona lavada

Rt: resistividad de la zona virgen

Di: diámetro de invasión

Factores Seudogeométricos Radiales, Lodos dulces y Lodos salinos

Solamente se puede aplicar un factor seudo-geometroco a un aparato de resistividad con electrodos cuando existe un solo conjunto de condiciones, por lo tanto, los gráficos de este tipo no son válidos para la corrección de uso general para la zona invadida. Lo más importante es la comparación grafica de las contribuciones relativas de zonas invadidas a las mediciones de los aparatos.

Efecto de Delaware:

Si los electrodos B y N se colocan pozo abajo, donde los lateroperfiles puedes sufrir un "efecto deDelaware" (o gradiente), en secciones localizadas justo debajo del estrato grueso y no conductivo como la de la anhidrita.

Este efecto tiene una lectura de resistividad sumamente alta por espacios de 80 pies (24.4 mts) por debajo del estrato resistivo.

La figura muestra el efecto y su causa. Mientras el electrodo B entra en la capa de anhidrita, el flujo de corriente queda limitado al pozo, y si el estrato es de suficientemente grueso (cientos de pies), toda la corriente fluirá en el pozo debajo de B. Entonces, cuando el electrodo Neutra (N) entra en el estrato o capa ya no puede permanecer con un potencial nulo o cercano a cero como se pretendía. Al alejarse del borde del estrato se expone a un potencial negativo que causa un aumento gradual en la resistividad registrada.

Principio del efecto de Delaware.

Efecto de Groningen:

Un efecto similar fue observado posteriormente en la curva LLD. Se conoce como el efecto de Groningen.Se presenta durante aproximadamente 100 pies debajo de una capa de gran espesor y de alta resistividad. Como la corriente de medición y de compensación no puede fluir con facilidad a través de la capa altamente resistiva, regresa por la columna de lodo y crea un potencial negativo en la "zona de referencia nula" si se ha instalado el revestimiento en la zona resistiva, éste hace corto circuito y el efecto de Groningen se hace más pronunciado. Se recomienda llevar a cabo un registro de inducción para una evaluación seria de la formación en el caso de estas capas conductivas

Escala: Un problema común en los dispositivos de resistividad y conductividad es proporcionar una escala que pueda leerse con exactitud en todo un rango de respuestas. Las escalas usadas durante los años fueron: La escala lineal, luego la escala hibrida y en la actualidad la escala lineal.

Aplicaciones

• Determinar las zonas productivas de hidrocarburo vs. las productoras de agua.

• Indicar las zonas permeables.

• Determinar la porosidad a partir de la resistividad.

• Determinación de salinidad del agua de formación.

• Correlación y mapeo del subsuelo (SP, Normal Corta).

• Determinación de litologías.

• Determinación de espesores de capas (SP y normal corta).

Por mucho, el uso más importante de los perfiles de resistividad es la determinación de las zonas productivas de hidrocarburo vs. las de agua. Puesto que la matriz de las rocas, o los granos, no son conductores, la habilidad de la roca de transmitir una corriente es una función casi completamente condicionada por la presencia de agua en los poros. Los hidrocarburos, como la roca y la matriz, no son conductores; por consiguiente, cuando la saturación de hidrocarburo de los poros aumenta, la resistividad de la roca también aumenta.

Si se conoce el valor de la resistividad del agua de una formación (Rw), su porosidad (f), y un valor para el exponente de cementación (m), se puede determinar la saturación de agua (Sw) para una formación a partir de la ecuación de Archie:

Conclusiones

Los perfiles de Resistividad se usan para: (1) determinar las zonas productivas de hidrocarburo vs. las de agua; (2) indicar zonas permeables; y (3) determinar porosidad a partir de la resistividad.

La herramienta doble Laterolog (DLL) ofrece un mayor rango de resistividades que la herramienta Laterolog simple.

Las lecturas de resistividades se realizan con diferentes arreglos y a diferentes profundidades de investigación.

La escala logarítmica es la más exacta para leer tanto resistividad como como conductividad, por su amplio rango de apreciación.

Bibliografía

• SCHLUMBERGER. Interpretación de Perfiles, Volumen I – Fundamentos

• http://es.scribd.com/doc/111335405/Registros-de-Resistividad-Doc

Autor:

Alvarez Rafael

Carrasquel Gleirys

Mosqueda David

Rodríguez Mariela

Tang Carolyn

Profesor:

Mariño Angel

República Bolivariana De Venezuela

Universidad De Oriente

Núcleo Bolívar

Escuela de Cs. De La Tierra

Interpretación de Perfiles de Pozos

Ciudad Bolívar, octubre de 2013.