Trabajo de Registro Rayos Gamma

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA UNEFA – EXTENSION ACARIGUA

PERFILES RAYOS GAMMA

INTEGRANTES: C. I Fernández Moisés Sánchez Edgar Simoza Carmen Nádales Héctor González yoenmar

MATERIA: REGISTROS DE POZOS ING. ANNYS MARQUEZ CARRERA: ING. GAS VIII SEMESTRE SECCIÓN: “A”

ACARIGUA, NOVIEMBRE 2013

INDICE PÁG. Introducción………………………………………………………………….

3

1. Registro de rayos gamma………………………………………………

4

1.1 Origen……………..…………………………………………….

4

1.2 Fundamento de medición………………………………………...

5

1.3 Aplicaciones…………………………………………………….

6

…..1.4 Factores que lo afectan…………………………………………

6

1.5Herramienta……………………………………………………..

6

1.6 Perfil típico…………………………………………………………

8

2. Registro de rayos gamma espectral………………………………….

10

2.1 Fundamento de medición…………………………………………

10

2.2 Herramienta………………………………………………………..

11

2.3 Factores que afectan……………………………………………...

12

2.4 Aplicaciones………………………………………………………..

12

2.5 Herramienta………………………………………………………..

12

2.6 Condiciones óptimas de operación……………………………...

13

2.7 Perfil típico………………………………………………………….

14

Conclusión…………………………………………………………………..

16

Bibliografías…………………………………………………………………

17

2

INTRODUCCIÓN. Los orígenes de los registros de pozos se remontan probablemente a la segunda década de este siglo; sin embargo no fue hasta el año de 1927 cuando los hermanos Schlumberger efectuaron algunos registros de resistividad en forma experimental con objeto de localizar formaciones productoras de hidrocarburo. Por mencionar, un tipo de registro en específico se encuentran los rayos gamma, este se basa en la medición de las emisiones naturales de rayos gamma que poseen las rocas. Durante la meteorización de las rocas, los elementos radiactivos que estas contienen se desintegran en partículas de tamaño arcilla, por lo tanto las lutitas tienen emisiones de rayos gamma mayores que las arenas. Mientras mayor es el contenido de arcilla de las rocas mayor es la emisión de GR de las mismas. Los minerales radiactivos principales son: el potasio (K), el torio (Th) y el uranio (U), de los cuales hace uso el Registro de Espectrometría (NGS), para determinar el tipo de arcillas que contiene una formación, teniendo en cuenta las concentraciones K/Th se puede identificar el tipo de arcilla presentes en la formación, mientras que la concentración de U indican la presencia de materia orgánica dentro de las arcillas y de generarse un cambio en esta relación, se puede afirmar que hubo un cambio formacional.

1. REGISTRÓ DE RAYOS GAMMA.

El registro de rayos gamma mide la radioactividad natural de las formaciones. Fue utilizado por primera vez

en 1939, para determinar

litologías de pozos entubados que nunca antes se había registrado. Es por esta razón que el perfil de RG puede correrse a hoyo desnudo o entubado, ya sean llenos de fluido o vacíos. La curva de este perfil se presenta en la primera pista del perfil con el incremento de radioactividad hacia la derecha, asemejando la curva del SP, cuya deflexión hacia a la derecha señala lutitas. Los rayos gamma son emisiones de ondas electromagnéticas de alta energía emitidas espontáneamente por elementos radioactivos naturales. Estos elementos radioactivos son residuos solubles producto de la meteorización de rocas ígneas y metamórficas que tienden a concentrarse

preferencialmente

en

las

arcillas,

por

lo

tanto

en

formaciones sedimentarias este perfil nos indica el contenido relativo de arcilla de las rocas. Formaciones de areniscas y carbonatos limpios tienen normalmente un nivel bajo de radioactividad, a menos que estén contaminadas con minerales radioactivos o que las aguas de formación contengan sales disueltas de minerales radioactivos.

1.1 ORIGEN. Son radiaciones emitidas naturalmente por algunos materiales radioactivos como el Potasio (K), Uranio y el Torio. Las lutitas son las que contienen la mayor cantidad de sales radioactivas por lo general son mucho más radioactivas que las calizas, dolomitas, arenas y anhidritas. Generalmente una lutita contiene varios

4

elementos

radioactivos y con el dispositivo convencional de RG era

imposible determinar la radiación gamma y debía a ese elemento particular. Actualmente se utilizan dispositivos de espectometría de RG que pueden fraccionar los porcentajes de torio, uranio y potasio presente en la formación.

1.2 FUNDAMENTOS DE MEDICIÓN.  Actualmente los RG se calibran con unidades API, generalmente las arenas limpias y los carbonatos tienes niveles de radioactividad variables de 15 a 20 unidades API, en comparación con las lutitas tienen fluctuaciones de 120 a 240. En la época de 1958, los perfiles de radioactividad eran medidos en otras unidades como cuentas por segundo, microgramos de radio-equivalente por toneladas, entre otras.

Fig 1. Tabla de conversión de unidades antiguas y actuales de los RG

5

1.3 APLICACIONES.



Correlaciones con los SSP, para la definición de horizontes

geológicos. 

Definición de la proximidad de la zona alto riesgo para la perforación de pozos.



Distinción de las zonas arcillosas y limpias para la evaluación del grado de arcillosidad presente en la formación.



Análisis de minerales (Potasio, uranio y torio).



Detección de coples en la tubería de reverstimiento.



Detectar migraciones de agua.

1.4 FACTORES QUE AFECTAN.



Diámetro del pozo:  Mientras mayor sea el diámetro del agujero, menor será la intensidad de radioactividad del registro.



Peso del lodo: A mayor densidad del lodo, menor intensidad de las radiaciones registradas.



Tubería de revestimiento:  La tubería reduce la intensidad de la señal que recibe el detector.

1.5 HERRAMIENTA DEL PERFIL.

Los rayos gamma son paquetes de ondas de alta energía electromagnética las cuales son emitidas espontáneamente por algunos elementos radioactivos. Por lo general, toda la radiación encontrada en la tierra es emitida por los isótopos de potasio radioactivo y los elementos de la serie de uranio y torio. La herramienta de rayos Gamma mide la radioactividad natural de la formación. Esta contiene un cristal de yoduro

6

de cesio acoplado a un tubo foto multiplicador; cuando un rayos gamma de cierto nivel de energía entra en el cristal se convierte en un pulso de luz, cuya intensidad es `proporcional a la energía de rayos inicial. La información es almacenada en diferente direcciones de memoria según su amplitud, los cuales son llamados canales (estos representan niveles de energía especifico). Estas herramientas emiten rayos Gamma naturales que pueden ser medidos fácilmente por medio de un contador Geiger o por un detector de centelleo.

Por otra parte, las formaciones limpias como las areniscas,

dolomita o piedra caliza, tienen por lo general un nivel muy bajo de radioactividad natural.  Al registrar el número de rayos Gamma emitidos por la formación, la herramienta permite una fácil distinción entre las rocas limpias y las arcillas.  Aún más, si hay presente una pequeña cantidad de arcilla en la roca del yacimiento, el número de rayos Gamma medidos permite una evaluación cuantitativa del porcentaje de arcilla contenido en la formación.

7

1.6 PERFIL TÍPICO.

8

9

2. REGISTROS RAYOS GAMMA ESPECTRAL Este perfil muestra las concentraciones radioactivas individuales de los elementos uranio, torio y potasio presentes en la formación. Esto se logra mediante la medición del número de rayos gamma que llegan al detector y el nivel de energía de cada uno de ellos para poder determinar la concentración de estos tres elementos. Mediante este perfil se puede determinar, adicionalmente al perfil de rayos gamma natural, la mineralogía de las arcillas presentes en la formación, tales como; motmorillonita, caolinita, illita, clorita, etc. Debido a que los elementos radioactivos emiten rayos gamma a diferentes niveles de energía, se les puede analizar separadamente utilizando ventanas selectivas de medición del espectro total de energía, determinando de esta manera las contribuciones de U, Th y K.

2.1 FUNDAMENTOS DE MEDICION  Ace-5041 espectral de rayos gamma ( sgr ) medidas natural total de rayos gamma y respuesta volumétrica de las concentraciones de potasio, uranio y torio

La medición gama Gamma

0~1500api

Espectro

k: 0~20% u: 0~300ppm

Precisión de la medición Gamma Espectro

& plusmn; 5api k:& plusmn; 1% 10

u:& plusmn; 2 ppm Th:& plusmn; 4 ppm La profundidad de la investigación

304.8 mm ( 12" )

La resolución vertical

Mm 381.0 ( 15" )

Tipo de sensor

cSi de cristal ( 50& veces; 300mm )

( 2''& veces; 12'' ) Especificaciones mecánicas Herramienta od

94mm ( 3.7" )

Herramienta de peso

56kg ( 123.46lb )

Longitud de envío

2,447 mm ( 96.3" )

La tensión

30,005kg ( 66,150 lb )

De compresión

30,005kg ( 66,150 lb )

Torque

800 n. M ( 7080 lb. En )

2.2 FACTORES QUE AFECTAN. La herramienta puede correrse en hueco abierto y en hueco entubado. La respuesta puede ser afectada por el peso y tipo de lodo de perforación, además por el tamaño del hueco. Cuando las rocas reservorio contienen isótopos radiactivos no asociados con arcillas se corre Gamma Ray Espectral, la cual identifica la fuente y mide la contribución de cada uno de los elementos. Registro eléctricos a hueco abierto Gamma Ray Areniscas/calizas con alto GR: •  Areniscas ricas en micas, feldespato potásico, glauconita, fosfatos• Areniscas con contenido de

minerales

arcillosos•

Areniscas/calizas

donde

se

ha

precipitado/adsorbido Uranio. La proporción de K, Th y U para la calibración es de 4% K, 22 ppm Th, 12 ppm U = 200 API.

11

2.3 APLICACIONES. • Determinación del volumen de arcilla • Determinación del volumen de arcilla en areniscas ricas en contenido feldespático, minerales de uranio, mica, glauconita, entre otros • Discriminación de yacimientos radioactivos de las arcillas • Evaluación de la roca madre • Correlación geológica, identificación de topes formacionales • Determinación del tipo de arcillas presente en el reservorio • Detección de fracturas • Determinación de ambientes sedimentarios.

2.4 LA HERRAMIENTA.

El Gamma Ray Espectral necesita un detector de centelleo de yoduro de sodio contenido en una caja de presión que durante el registro se mantiene contra la pared del pozo por medio de un resorte inclinado. Los rayos gamma emitidos por la formación casi nunca alcanzan el detector directamente. Más bien están dispersos y pierden energía por medio de tres interacciones posibles en la formación: efecto fotoeléctrico, dispersión de compton y producción de pares. Debido a estas interacciones y a la respuesta del detector de centelleo de yoduro de sodio, los espectros originales se convierten en los espectros algo manchados. La parte de alta energía del espectro detectado se divide en tres ventanas de energía W1, W2 y W3; cada una cubre un pico característico de las tres series de radioactividad. Conociendo la respuesta de la

12

herramienta y el número de conteos en cada ventana es posible determinar las cantidades de torio, uranio y potasio en la formación. La herramienta SGR (spectral gamma ray) proporciona un análisis superior del volumen y tipo de arcilla, ya que mide la energía de los rayos gamma de los elementos naturalmente radioactivos: potasio, uranio, y torio. La herramienta SGR efectúa la medición de los elementos naturalmente radioactivos en la formación, con el fin de adquirir un análisis del volumen y tipo de arcilla. La herramienta contiene un amplio cristal de cintilación que proporciona mayor eficiencia y sensibilidad en la detección. Como resultado se obtiene un espectro detallado de 256 canales de información discretos. El procesamiento en superficie se basa en cinco ventanas de energía donde se “extrae” las concentraciones relativas de potasio, uranio, y torio del espectro almacenado en Raw. El registro resultante muestra el contenido de potasio como porcentaje, y los contenidos de uranio y torio en ppm. Como también se puede visualizar una curva total de gamma, equivalente a un rayo gamma natural, junto con una curva del rayo gamma sin uranio. La SGR regularmente se corre en conjunto con las herramientas de densidad espectral (spectral Pe density, SPeD) y neutron compensado (compensated neutron tool, CNT). Estas herramientas incluso se pueden combinar con otros servicios.

2.5 CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN Especificaciones



Clasificación de temperatura de 300 ° F (149 ° C)

13



Presión nominal 20 kpsi (13,8 kPa)



Diámetro de la herramienta 3 5 / 8 en (9,2 cm)



La longitud de herramienta 8,58 m (2,61 m)



Intervalo de muestreo en 6 (15,24 cm)



Max. Registro de Velocidad 900 m / h



Resolución vertical 0.75-1 pies (20-31 cm)



Profundidad de Investigación 1,5 pies (46 cm)

2.6 PERFIL TIPICO

14

15

CONCLUSIÓN.

Los perfiles de pozos por ser técnicas que evalúan las formaciones en el lugar, brindan mayor información de los parámetros físicos y geológicos del pozo en comparación con la formación que brindan las demás técnicas geofísicas. Para realizar una interpretación optima de los registros de pozos es necesario utilizar un conjunto de ellos que permita la correlación y reduzca el grado de error que pueda existir; los modernos software brindan mayor facilidad al momento de observar los resultados y tomar una decisión respecto a la presencia de hidrocarburos en la formación y realizar una posterior explotación de la misma. Los registros nos dan información acerca de los fluidos presentes en los poros de las rocas (agua, petróleo o gas). Por lo tanto, los datos de los perfiles constituyen una descripción de la roca. La interpretación de los perfiles puede ser dirigida a los mismos objetivos que llevan los análisis de núcleos convencionales. Obviamente, esto solo es posible si existe una relación definida entre lo que se mide en los registros y los parámetros de roca de interés para el Ingeniero Geólogo, el Petrofísico o el Ingeniero de Yacimientos.

16

BIBLIOGRAFIAS. http://spanish.alibaba.com/product-gs/spectral-gamma-ray584736289.html Manual de registros de pozos CIED-PDVSA Schlumberger Principios/Aplicaciones de la Interpretación de Registros

17