Cap06 Registros Resistivos

PETROFÍSICA E INTERPRETACIÓN DE REGISTROS DE POZO Herramientas – Control de Calidad - Principios de Interpretación

Perfiles de Resistividad Geol. Ricardo Bueno Silva, M.Sc. Ing. Andrés E. Mantilla Z., Ph.D.

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Objetivo


Conocer los diferentes tipos de herramientas y su evolución con la tecnología.
Conocer el principio de funcionamiento de las herramientas, sus fortalezas y limitaciones.
Conocer las diferentes correcciones que se deben tener en cuenta
Conocer los principios de interpretación
Conocer las principales aplicaciones (Tipo de fluido, Calculo de Sw, Netpay, etc.)

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Medidas de Resistividad

La electricidad fluye a través de las rocas, a través de los componentes conductivos, e.g., agua y minerales conductivos. Excepciones Sulfuro, grafito, roca seca (pero es extraño encontrarla durante la perforación). Las rocas tienen resistividades finitas y medibles, gracias al agua intersticial, al agua ligada a las arcillas, y a los minerales conductivos. Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Medidas de Resistividad

Agua

CUBO VACIO Ø= Sw=

CUBO CON AGUA (Resistividad Rw) Ø= Sw = Rt =

CUBO CON MATRIZ y AGUA Ø= Sw = Rt ≈

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CUBO CON MATRIZ Y AGUA e HC´s Ø= Sw = Rt ≈

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Factores que afectan la Resistividad

• Resistividad del agua • Porosidad de la Formación • Geometría de poro - Tortuosidad • Litología • Grado de cementación • Tipo y cantidad de minerales arcillosos en la roca

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J. Jensen, PETE 321

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Medidas de Resistividad Resistencia Es la capacidad de un material para ofrecer oposición al flujo de corriente eléctrica E (volts) r (ohms) = I (amps) Resistividad Es la medida de la resistencia de un volumen dado 2) A (mt R (ohms.m) = r L (mt) Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Factor Geométrico El Factor Geométrico (G) : es la proporción de la señal total de conductividad contribuida por el medio EN HERRAMIENTAS NO ENFOCADAS

C IL = G m * C m + G xo * C xo + G t * C t + G s * C s G m + G xo + G t + G s = 1 EN HERRAMIENTAS ENFOCADAS

C IL = G i * C xo + (1 − G i ) * C t Donde:

C = 1000

R

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Medición Convencional No Enfocado Vs. Enfocado En el sistema no enfocado, la corriente fluye a través del camino de menor resistencia, por lo tanto la resistividad obtenida puede estar afectada por fluidos de alta conductividad En el sistema enfocado, usa un diseño en el arreglo de electrodos para forzar la corriente hacia la formación con un espesor predeterminado. La resistividad obtenida corresponde a una corta sección vertical y no esta afectada por fluido en el hueco Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Aplicaciones • Calculo de Saturación de Agua (diferentes modelos) • Localizar Hidrocarburos • Identificar Intervalos Permeables • Discriminar entre Agua Dulce y Salada • Analizar el perfil de invasión de filtrado de lodo • Correlacionar con otros registros / otros pozos

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Tipos de herramientas de Resistividad Normales • Electrical Survey: Curvas presentes: SN 16’’ y LN 64’’, Sistema de medida no enfocado Inductivas
6FF40, Ha sido la herramienta mas usada para determinar Rt, Tiene 6 bobinas y el espaciamiento entre el receptor y transmisor principal es de 40 in.
6FF28, Para Pozos de diámetro reducido, 6 bobinas con espaciamiento entre receptor-transmisor de 28 in.
Dual Inducción, Incorpora una lectura profunda similar al 6FF40 y una lectura somera 5FF40 (ILM) o 6FF34 Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Tipos de herramientas de Resistividad Inductivas (continuación) • Phasor, puede ser operado a diferentes frecuencias • AIT, Array Induction Imager Tool Laterolog • LL3, LL7 • SFL , SFLA (Average) - SFLU (Un-average) • DLL (LLD, LLS) • HALS (Highly Integrated Azimuthal Laterolog Sonde) • HRLA (High Resolution Laterolog Array) Microresistivos • MINV, MNOR, PROX Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Historia de las Medidas de Resistividad Humble (Primer continuo) Normals (16”, 64”) Laterals (18”) Laterolog Induction (IES) Dual Induction (DIT-B)

(Pechelbronn, 1927)

1930 1940 1950 1960

Dual Laterolog Spherically Focused Laterolog

1970

Dual Induction (DIT-D) Dual Induction - Phasor (DIT-E) Array Induction AIT-B Platform Express (AIT-H) Array Lateralog (HRLA)

1980 1990 1995 2005

* Schlumberger

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Principio de Funcionamiento, Herramienta de Inducción


Compuestas por una o mas bobinas transmisoras que emiten corriente alternas de alta frecuencia y de intensidad constante
El numero de bobinas y el espaciamiento entre ellas determina la profundidad de investigación
Se aplica una corriente alterna al transmisor que a su vez genera un campo magnético que induce un voltaje en la bobina receptor
Los voltajes están relacionados a la conductividad de la formación Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Principio de Funcionamiento, Herramienta de Inducción

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Definición, Herramienta de Inducción

R = 1000

Mide conductividad de la formación

Effect of an error in Conductivity of +/- 0.5mmho

45

45

50

50

55

55

60

60

65 cond cond+ cond-

70 75

Depth, ft

Depth, ft

C

65 res

70

res+ res-

75

80

80

85

85 90

90

95

95 10

8

6

4

2

Conductivity, mmho-m

0

10

100

1000

10000

Resistivity, ohm-m

Pequeños errores en conductividad (+/- 0.5 mmho) generan anomalías despreciables en bajas resistividades, pero grandes en altas resistividades. En la escala lineal de conductividad (izquierda) el efecto del error es el mismo en toda la formación, en escala logarítmica de la resistividad (derecha), el efecto del mismo error aparece mucho mayor. Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Principio de Funcionamiento, Herramienta de Laterolog
Diseño de un pequeño electrodo colocado dentro de dos largos electrodos protectores
Una corriente es aplicada al electrodo del centro y forzada hacia la formación enfocándola radialmente y limitándola dentro de un espesor de 2 ft aprox.
Una corriente auxiliar es aplicada a los electrodos protectores, ajustada para mantener una diferencia de potencial entre el electrodo del centro y los electrodos protectores en cero
Estos dos electrodos miden la caída de voltaje entre ellos causada por el flujo de corriente a través de la formación
La diferencia de potencial esta relacionada a la resistividad de la formación Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Definición, Herramienta de Laterolog

LLD

LLS LLD Ao

Electrodo de Medición de Corriente

M1&M2

Electrodos de Monitoreo

A1

Electrodo de Corriente de Control

A2

Electrodo de Corriente de Control

LLS Ao

Electrodo de Medición de Corriente

M1&M2

Electrodos de Monitoreo

A1

Electrodo de Corriente de Control

A2

Electrodo de Retorno Corriente de control

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Principios de Funcionamiento Herramienta Hueco

•El camino tomado por la corriente medida del Laterolog constituye un circuito en serie

Zona Invadida Zona Virgen

•Para el inducción, que mide la conductividad, las resistividades del lodo, de la zona virgen e invadida esta en paralelo

Rm

Re

Rt

el st a d sp u e

olog L at er

Rm

Rx o

Rt

Re

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Rx o

el Ind st a d e u p s

ucció

n

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Cual Herramienta de resistividad correr? • Factores como la porosidad y la diferencia entre las resistividades entre el filtrado de lodo y el agua de formación, se tienen en cuenta para escoger la herramienta • Porosidades > 10 y Rmf/Rw < 2 favorecen a la herramienta de Laterolog

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Limitaciones de las herramientas resistivas Inducción • La herramienta lee conductividad que luego es convertida a resistividad • Funciona mejor en formaciones de baja resistividad o Rw/Rmf > 2.5 • Se satura en formaciones con resistividades mayores de 500 Ohmm • Esta mas influenciado por la invasión si Rxo < Rt • Esta mas influenciada por la zona mas conductora • Funciona mejor en lodos resistivos (base aceite y agua fresca) Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Limitaciones de las herramientas resistivas Laterolog • Útil en formaciones de alta resistividades • Se satura en formaciones con resistividades mayores de 2000 Ohmm • Esta mas influenciado por la invasión si Rxo > Rt • Funciona mejor si Rw/Rt > 2.5 y si la relación Rt/Rm es alta • Esta mas influenciada por la zona mas resistiva • Funciona mejor en lodos conductivos (base agua salada)

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Diámetro de Invasión Vs. Tipo de Roca

Ø=18%

Ø=30%

Ø=12%

Rocas con porosidades bajas presenta mayor diámetro de invasión, debido a que el volumen de filtrado no encuentra el espacio suficiente en la roca Rocas con buenas porosidades presentan menor diámetro de invasión, debido a que la torta de lodo se forma rápidamente dj/dh = 2 Rocas de alta porosidad dj/dh = 5 Rocas de porosidad intermedia dj/dh = 10 Rocas de baja porosidad From Asquith and Krygowsky, 2004

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Modelos de Invasión

* Schlumberger

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Modelos de Invasión - Modelo 1

* Schlumberger

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Modelos de Invasión – Modelo 2

* Schlumberger

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Modelos de Invasión – Modelo 3

* Schlumberger

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Modelos de Invasión – Modelo 4

* Schlumberger

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Modelos de Invasión - Modelo 5

* Schlumberger

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Modelos de Invasión – Modelo 6

* Schlumberger

Lodo fresco invade una zona donde el agua de formación es muy salada. Al desplazar esta agua salada, se genera una zona de transición de alta conductividad que produce una especie de “corto circuito”, impidiendo que se registren las resistividades altas de la zona virgen. Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Correcciones – Calculo de Diámetro de Invasión

• El diámetro de Invasión se calcula a partir de las tres herramientas de resistividad utilizando las cartas de tornado. • Los intervalos con perdidas solo son reportados en la historia de perforación y en muchos casos ignorados por los registros. • En zonas de perdidas, el diámetro de invasión es muy grande y los registros solo leerán zona invadida. • El diámetro de invasión calculado a partir de los registros para este caso no es el real

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Calculo de Diámetro de Invasión – Zonas de perdidas

* Schlumberger

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Calculo de Diámetro de Invasión – Zonas de perdidas

Vol = ╥ r2hØ* (1-Sor)

h

Poro = 20%

wi Poro Sor h

Radio de Invasion Radio de Invasion Lectura de la Herramienta 90 Inches Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

1300 0.2 0.3 25

2.4 7.9

Mt Ft

7.5

Ft

ZONA LAVADA

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Correcciones – Calculo de Rt Para determinar Rt se requiere una combinación de tres mediciones de resistividad con diferentes profundidades de investigación RLLD = 230 ohm.m RLLS = 80 ohm.m RMSFL = 45 ohm.m

Rt = ? di = ? * Schlumberger

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Principios del Microlog – Calculo de Rxo Dispositivo no enfocado Tres pequeños electrodos alineados espaciados en 1’’ A través del electrodo A se emite una corriente constante se hacen dos medidas simultaneas Micro Normal: Medición normal usando M2 con espaciado 2’’ Micro Inverso: Medición lateral usando M1 y M2 con espaciado 1’’

La curva Micro-normal de 2’’ Mayor profundidad de investigación Mayor resistividad frente a zonas permeables, en presencia de mudcake Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Aplicaciones – Rxo

• Determinación de aceite movible. • Indicación de permeabilidad. • Aplicaciones (Rxo, Rmf, hmc). • Determinación de Rt. • Sw=[(Rxo/Rt)/(Rmf/Rw)]5/8

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Ecuación de Archie

ZONA VIRGEN a ∗ Rw Swn = Ø m ∗ Rt

Rw Sw n = F Rt

1/ n

Sw  Rxo Rt  =  Sxo  Rmf Rw 

ZONA LAVADA a ∗ Rmf n Sxo = Ø m ∗ Rxo

Rmf n Sxo = F Rxo

Relación empírica 15 Sxo ≈ Sw

 Rxo Rt  Sw =    Rmf Rw 

5/8

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Nuevas Herramientas: Array Induction Tool (AIT)

Tiene un arreglo de 8 receptores balanceados Registro con mejor resolución vertical 1, 2 y 4 Ft (AHO, AHT y AHF) Cada una tiene 5 profundidades de investigación (10, 20, 30, 60 y 90 in.) La curva de 4 Ft equivale a la herramienta de inducción antigua Presenta menos efectos ambientales Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Resolución Vertical AIT

4’

2’

1’

* Schlumberger

• Capas delgadas que no las ve la resolución vertical de 4’, son visibles para la de 1’. • La curva de 1’ de resolución vertical se encuentra afectada por el lodo Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Cual Herramienta nueva correr? (AIT) Rt/Rm < 100 Registros de 1 Ft de resolución vertical Requiere buenas condiciones del hueco Rt/Rm < 300 Registros de 2 Ft de resolución vertical Resolución Standard, el mas indicado en la mayoría de los casos Rt/Rm < 1000 Registros de 4 Ft de resolución vertical El mas indicado para hueco malo * Schlumberger

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Cual Herramienta nueva correr? High Resolution Laterolog Array (HRLA)

* Schlumberger

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Cual Herramienta nueva de resistividad correr?

Área de Overlap donde cualquiera de las dos herramientas de resistividad es valida

AIT AIT y/o DLL

DLL

* Schlumberger

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Profundidad de Investigación – Resolución Vertical Standard mnemonic

Depth of investigation Vertical resolution

Resistivity tools Deep Induction (6FF40) Medium induction (5FF28)

ILD ILM

40 inches 28 inches

6 - 8 feet 3 - 5 feet

Spontanious Potential

SP

0 - 10 inches

6 inches (variable)

AIT - 90 AIT - 60 AIT - 30 AIT - 20 AIT - 10 Laterolog - 8 Spherically Focused log Short Normal Deep Lateral Medium Normal Deep Laterolog Shallow Laterolog Azimuthal Laterolog High Resolution Azimuthal Laterolog

AO90,AT90,AF90 AO60,AT60,AF60 AO30,AT30,AF30 AO20,AT20,AF20 AO10,AT10,AF10 LL8 SFL SN 18ft lateral 64 in normal LLD LLS ARI HALS

90 inches 60 inches 30 inches 20 inches 10 inches 10 inches 8 inches 8 - 12 inches 60 inches 20 inches 60 - 90 inches 30 inches 60 - 90 inches 61 - 90 inches

O=1ft, T=2ft, F=4ft O=1ft, T=2ft, F=4ft O=1ft, T=2ft, F=4ft O=1ft, T=2ft, F=4ft O=1ft, T=2ft, F=4ft 1 foot 1 foot 16 inches 18 feet 6 feet 14 inches 14 inches 8 inches 8 inches

Microlaterolog Proximity log Microlog MicroSpherically focussed log MicroCylindrically focused log Electromagnetic Propagation log Deep Propagation tool

MLL PL ML MSFL MCFL EPT DPT

3 inches 5 - 8 inches 1 inch 4 - 6 inches 3 inches 1 - 2 inches 5 - 12 inches

2 inches 3 inches 1 inch 2 inches 1 inch 2 inches 15 inches

Comments Depth is from 50% pseudo-geometrical factor Vertical resolution is a function of formation conductivity. Resolution depends on SP magnitude and sample frequency. AIT depths of investigation are fixed. Three resolutions are output, but higher resolution depends on borehole quality and low mud salinity.

Normal and lateral devices varied on resolution depending on the technique used for interpretation. Laterologs are focused electrical devices which require salt muds to operate. In fresh muds the depth of investigation drops to that of shallow devices (LL8). Micro-resistivity devices are subject to hole conditions and mud properties.

Standen, 2004 Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Aplicaciones: Monitoreo de Fluidos con Resistividad
La resistividad sería la propiedad física ideal a medir para monitorear el movimiento de fluidos.

a Rw Rw Rt = m n = F n φ Sw Sw


Problema: Por ser una propiedad eléctrica, está afectada por la presencia de materiales conductivos en el hueco


Aunque ha habido varios diseños, las herramientas que miden resistividad en hueco entubado no están completamente desarrolladas. Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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