REGISTRO DE DENSIDAD Y FUNCIONES DE DETECTOR DE COPLES.
Álvarez, L, D; Bautista V. O; Cáliz T, M.A; Candelero E, A; Hernández A, K.A; Hernández R, J.I; Jacinto R, J.M; Morales G, A; Pantoja R, R.E.C; Ri vera I, M.A; Rodríguez H, M.A; Sánchez P, J.A.
Resumen. En el presente trabajo se definen los temas de “registros de densidad”: mide la densidad aparente de la formación del yacimiento usando el método de la dispersión de rayos Gamma. Esta densidad aparente puede relacionarse a la porosidad cuando se conoce la litología del yasimiento, está porosidad obtenida de la densidad se puede calcular dividiendo la resta de la densidad de la Matriz (esta varia dependiendo del tipo de roca o mineral) con la densidad aparente de la formación entre la resta de la densidad de la matriz con la densidad del fluido, para hacer un registro de densidad se utilizan herramientas las cuales pueda n calcular la densidad los más comunes son el empleo de una sonda tipo plataforma con brazos hacia los costados que también proveen medidas de caliper. Y el segundo tema “funciones de detector de coples”: el detector de coples debe de estar diseñado para soportar hasta 195 grados centígrados ya que son temperaturas que se alcanzan en el subsuelo, es una herramienta o sensor que sirve para localizar los coples entre tramo y tramo de tubería en los pozos, para una mejor correlación y disparo de producción. Su funcionamiento se basa que al pasar el detector por una masa metálica de mayor densidad, ésta corta ese campo magnético generando una variación de voltaje delta V, que es e s detectado por el sistema superficial de registros y así detectar ese cople.
Palabras clave Densidad, cople, disparo, gamma, porosidad y sensor.
I.-INTRODUCCIÓN Este apartado contiene informacion acerca de el registro de densidad el cual mide la densidad de la formación y la relaciona con la porosidad. Este registro generalmente emplea una sonda tipo plataforma con brazos hacia los costado s que también proveen medidas de caliper. Los instrumentos de densidad generalmente consisten de una fuente de Rayos Gamma, como el Celsio-137 y dos detonadores. También hacemos énfasis en el funcionamiento del detector de coples el cual es una herramienta o sensor que sirve para localizar los coples entre tramo y tramo de tubería en los pozos, para una mejor correlación y disparo de producción.
II.-OBJETIVO 2.1.-General
Conocer los registros de densidad y las funciones de detector de coples.
2.2.-Objetivos particulares
Describir lós registro de densidad
Determinar funcione de detector de coples.
III.-HIPÓTESIS 3.1. General Los registros de densidad nos brindan datos de masas metálicas de mayor dens idad para ubicar coples para mejor correlación y disparo de producción.
IV.- MATERIALES Y MÉTODOS Este presente trabajo de investigación se realizó en el instituto tecnológico de Huimanguillo, donde se investigó las literaturas y se extrajo la información. El estudio sobre los temas, registro de densidad y funciones de detector de coples, se realizó la recolección de la investigación en este trabajo escrito.
4.1-Colecta de información La colecta de información se llevó acabo de manera individual, a cada integrante de este equipo se le asigno investigar del cual debió entregar literaturas acerca de los temas de investigación. Cada alumno entrego sus archivos pdf al líder de equipo para realizar el presente trabajo.
4.2-Planeación del trabajo Este trabajo de investigación se realizó bajo la conducción de la catedrática (Ing. Cristabel Gózales Zarate). Este trabajo se realizó en equipo y a cada integrante le correspondió un argumento del trabajo. El trabajo correspondió dos temas: registro de densidad y funciones de detector de coples.
V.- RESULTADO Y DISCUSIÓN
5.1 Registros de densidad. 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. Esta densidad aparente puede relacionarse a la porosidad cuando se conoce la litología del yasimiento, está porosidad obtenida de la densidad se puede calcular dividiendo la resta de la densidad de la Matriz (esta varía dependiendo del tipo de roca o mineral) con la densidad aparente de la formación entre la resta de la densidad de la matriz con la densidad del fluido. (Carrasco, 1998). Tabla.- 1
Mineral
Densidad de Matriz comúnmente conocidas (Carrasco, 1998). ma (gm/cc)
ARENISCA
2.65
CALIZA
2.71
DOLOMITA
2.87
ANHIDRITA
2.98
SAL
2.03
Según (Carrasco, 1998), el l registro de densidad emplea una sonda tipo plataforma con brazos hacia los costados que también proveen medidas de caliper. Los instrumentos de densidad generalmente consisten de una fuente de Rayos Gamma, como el Celsio-137 y dos detonadores. La fuente y los detectores se localizan en una plataforma que es forzada contra los lados del hoyo desnudo. El Espaciado
Largo del detector lee la mayor parte de la forma ción, en cambio el espaciado corto de los detonadores mide tanto la formación como los materiales presentes entre la plataforma y la formación, tal como lo muestra la figura de abajo.
Figura.- 1
Configuración de fuentes y detectores de una herramienta de registro de densidad compensado (Carrasco, 1998).
Los rayos gamma dejan las fuentes y son dispersados por las órbitas de los electrones de los átomos de los materiales. Si el material es muy denso (contiene muchos electrones), los rayos gamma dispersos resultarán con reducción del nivel de energía del rayo gamma. Por lo tanto, habrá menos rayos gamma que alcanzaran los detonadores. En otro caso, formaciones de baja densidad (que contengan pocos electrones), los rayos gamma emitidos no tendrán mucha reducción en su nivel de energía, por lo que habrá mayor cantidad de rayos gamma que alcancen los detonadores. Además de esto, la herramienta de densidad puede identificar la litología de la formación por el Valor Foto Eléctrico (PE).
Valores comunes de PE para cada litología (Victorov y Firozabadi, 1996). LITOLOG A VALOR FOTO ELECTRICO (PE) Tabla.- 2
Arenisca
1.81
Arcilla
2.5-4.0
Caliza
5.08
Dolomita
3.14
En las arcillas, la densidad aparente se lee alrededor de 2.55 -2.6 gm/cc. En arenas, este valor oscila entre 2.00-2.5 gm/cc, lo cual demuestra que es de baja densidad, debido a que es una formación porosa. Para carbones, la densidad aparente leída es muy baja en comparación con la arcilla o arenas (Victorov y Firozabadi, 1996). Usos del Registro de Densidad:
Determinación de la porosidad.
Identificación de minerales en depósitos evaporíticos.
Detección de gas.
Determinación de la densidad de los hidrocarburos.
(Marco, et al., 1999), nos menciona que en las formaciones de baja densidad (alta porosidad) se leen más conteos de rayos gamma. En la medida que la densidad se incrementa (porosidad decrece), menos conteos de rayos gamma pueden ser detectados. Efectos adversos: La absorción del revoque de lodo es una fuente de error. Los detectores duales permiten la corrección para el revoque o irregularidades del pozo. El detector cercano es el más afectado. Por ploteo de las ratas de conteo de los detectores cercano y lejano con otras variables como la densidad del revoque, el % de barita en el revoque, se identifica un factor de corrección El efecto de pequeñas cantidades de hidrocarburos no se nota si la densidad del fluido de perforación es cercana a la densidad del petróleo. Si existen grandes cantidades de gas y petróleo se reflejara en altas lecturas de porosidad.
El efecto de la densidad de fluido. Se puede errar en la determinación de la porosidad si no se interpreta bien la densidad del fluido. Regularmente, la densidad de las aguas que contiene el lodo filtrado, frescas o saladas son de 1,0 g/cc y 1,1 g/cc las cuales pueden variar con la temperatura y la composición. Se pueden obtener datos precisos de las muestras de fluido del reservorio. Las densidades del filtrado de lodo re gularmente se ajustan en los software de petrofísica. El efecto del gas Si hay gas en la formación las porosidades pueden ser sobr e estimadas, la densidad del gas es muy baja, (aproximadamente 0,0001 g/cc), comparada con los fluidos acuosos El efecto del petróleo La densidad del petróleo es de aproximadamente 0,7 g/cc, menos que la de los fluidos acuosos. La presencia de formaciones que contienen petróleo raras veces afectan el cálculo de la porosidad porque tanto el petróleo como el agua que contiene la formación donde la herramienta de densidad hace la medida, es reemplazada por el lodo de perforación que se ha filtrado. Detección de sobrepresiones: Los fluidos sobre presurizados se comportan diferente a un trend normal de compactación por lo que estas zonas tienes porosidades mayores a aquellas normalmente presurizadas. Si existiendo un trend normal de compactación hay un giro inesperado indicando una disminución en la densidad o lo que es lo mismo un aumento en la porosidad y no hay evidencias de un cambio en la litología, es indicio de que se ha entrado en una zona de fluidos presurizados. Ver figura. Reconocimiento de fracturas: La herramienta para medir la densidad es sensible al registro de porosidad como a las cavidades dejadas por las fracturas. El registro sónico también mide la porosidad pero no permite analizar los espacios dejados por las fracturas, por lo que una
comparación de estos dos registros nos podría indicar como se extiende una fractura en un intervalo del reservorio. Contenido de materia orgánica: La presencia de materia orgánica puede reducir la densidad de los shales hasta 0,5 g/cc. Por lo que se podría calcular el TOC (carbón orgánico total) en una roca fuente, a partir del registro de densidad. En la práctica esto se hace calibrando el registro con calibraciones de TOC hechas en núcleos de pozos vecinos.
5.2 Funciones del detector de coples. (Dennis,
et al., 1985),
nos comenta que los coples y conexiones con extremos
ranurados son la parte medular para la unión de tuberías y accesorios en una gran variedad de sistemas. Los coples se han diseñado para proveer juntas o uniones autocentrantes, que se adaptan a las fuerzas internas o externas de presión o vacío, vibraciones, contracciones o expansiones. El cople ejerce una fuerza de unión alrededor de toda la circunferencia de la tubería y evita la separación de ambos extremos en una forma proporcional a las fuerzas de presión ejercidas hasta su máxima presión de trabajo de diseño. Las mejores propiedades de los coples se deben principalmente a sus características de rigidez o flexibilidad. Cuando se requieren uniones sin movimiento se utilizan los coples rígidos que en el diseño interior de la carcasa cuenta con unos seguros o rebordes dentados que oprimen fuertemente la tubería o conexión fijándolos en ambos extremos, haciendo la unión firme, además de que el cuerpo de la carcasa llena perfectamente el espacio de la ranura no permitiéndole movimiento alguno. Este tipo de cople se recomienda en largas secciones continuas de tubería o a cierta altura. Hay sistemas que requieren de cierto grado de flexibilidad debido a los movimientos de expansión o contracción en las tuberías, causados por cambios bruscos en presiones y temperaturas. En este caso la necesidad de utilizar juntas de expansión se minimiza, e incluso se elimina por completo. El diseño flexible del cople le permite absorber y eliminar las fuerzas de torsión y compresión, especialmente las inducidas p or fuerzas sísmicas. Así mismo le permite la corrección, por su propiedad de deflexión, de problemas de mala alineación, causados por la imprecisión en su colocación a través muros o
pisos, o bien cuando se instala sobre terrenos no nivelados , ya que la propiedad de deflexión es en cualquier sentido. Como afirma (Dennis, 1990), la utilización de coples provee además una junta conveniente ya que se desarman tan fácil y rápidamente como se instalan, ofreciendo un sencillo mantenimiento a los sistemas. Facilitando, además, la rotación periódica de las tuberías para distribuir de una manera más uniforme el desgaste interno de las mismas, sobre todo cuando el producto de que se trate sea altamente abrasivo. Debido a las necesidades del trabajo, la falta de refacciones y lo costoso de las mismas, se optó por emprender el desarrollo de un detector de coples con tecnología propia. El detector de coples está diseñado para soportar hasta 195 grados centígrados, (Dennis, 1990). ¿Qué es y cómo funciona un CCL? Como señala (Altkinson,
et al .,
1996), el significado de CCL es derivado de su
nombre en inglés que significa: Casing Collar Locator (localizador de cop les en tubo) y es una herramienta o sensor que sirve para localizar los c oples entre tramo y tramo de tubería en los pozos, para una mejor correlación y disparo de producción.
Figura.- 2
Componentes y funcionamiento (Altkinson, et al ., 1996).
Funcionamiento. Se induce un voltaje en una bobina a través de un campo magnético, que es generado por un par de magnetos encontrados que se ubican en la parte superior e inferior de la bobina, al pasar el detector por una masa metálica de mayor densidad, ésta corta ese campo magnético generando una variación de voltaje delta V, que es detectado por el sistema superficial de registros y así detectar ese cople. Sin embargo, (Dennis, 1990) nos dice que su función es producir una señal de voltaje cuando su transductor pasa por un cople de la tubería. El transductor consiste en una bobina arrollada sobre un núcleo ferromagnético. Cuan- do el transductor pasa de una tubería de diámetro constante a un cople, la mayor masa metálica del cople modifica el campo magnético en el que se encuentra la bobina e induce en ella un pulso de corriente; ésta típicamente se mide como un voltaje sobre una resistencia. Cuando el transductor pasa del cople nuevamente a la tubería, se induce otro pulso de corriente en la bobina, pero esta vez de sentido contrario al que se indujo al entrar en el cople. Se generan así señales características que presentan dos pulsos sucesivos de polaridades contrarias. Estos pulsos los registra el SAD. El desarrollo se hizo en 3 etapas: Primera etapa: Implementación de todas las Segunda etapa: Construcción y ensamble del detector. Segunda etapa: Construcción y ensamble del detector. Tercera etapa: En esta etapa se realizan pruebas, en las cuales se corrigen detalles de diseño y se sometió a trabajos reales en pozos.
Ubicación del detector de coples en un sistema de muestreo
Figura.- 3
.Esquema general del sistema de muestreo (Dennis, 1990).
Diferencias y ventajas: • Cuenta con un doble o’ring de protección para la herramienta, que reduce las fallas
recurrentes por inundación que presentan los detectores de las compañías. • La excelente coloc ación de los diodos en una base de melanin (aislador resistente
a la temperatura), mejoras posibles. Evita que los diodos se aterricen e impidan su funcionamiento. • Los imanes son m ás robustos y grandes, eso hace que el campo magnético
generado sea mayor, con una mejor eficiencia en el registro y más tiempo de vida para esta parte crítica del equipo, pues sufre de impactos constantes y en los detectores convencionales se dañan muy frecuentemente. • La bobina es de mayo r tamaño y tiene unos núcleos de hierro que hacen una mejor
conexión a tierra y así reducir fallas de bobina abierta. • El equipo se pr esenta para su transporte a los pozos, en un maletín doble,
resistente a los golpes y relleno con hule espuma e incluye un kit de diodos, o’rings y conectores de respaldo.
Ejemplo de coples. (Órgano de Divulgación Técnica, 2011), ase mencion del Cople Universal para Unión de Tuberías está diseñado para ser utilizado en tuberías de PVC, Acero y Asbesto o la combinación entre cualquiera de estas. Por su rango amplio, una sola medida se ajusta a los dos diferentes diámetros exteriores de las tuberías a unir. VENTAJAS Reduce significativamente los tiempos de reparación en caso de ruptura de tubería, ya que por su rango amplio puede unir diferentes tipo de tuberías como Asbesto Cemento con PVC o Acero o cualquier combinación entre estas sin necesidad de tener
Figura.- 4 Cople universal para unión
de
tubería
(Órgano de Divulgación Técnica, 2011).
el mismo tipo de tubería disponible. La reparación por fugas en las líneas de conducción de agua se realiza en muy corto tiempo minimizando los costos por fugas de agua prolongadas y mano de obra. Permite insertar ambas tuberías en cuando menos 4" (10 cm) co ntra 1" a 1 1/2" (2.5 a 3.8 cm) que solamente permite la Junta Gibault, sin necesidad de cortar el tubo perfectamente a 90º. Está fabricado en fundición de hierro dúctil recubierto de pintura epoxica aplicado electrostáticamente por fusión, su empaque es de EPDM y los tornillos y tuercas tienen un recubrimiento anticorrosivo. Por su construcción en hierro dúctil soporta presiones hasta de 250 psi. Se instala con una sola llave, contra la necesidad de utilizar 2 llaves en la unión de la Junta Gibault.
VI.- CONCLUSIÓN 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 y nos permite obtener datos como una masa metálica de mayor densidad entre otros mencionados anteriormente los cuales son fundamentales e importantes para la detección de coples. Un ejemplo claro está al pasar el detector por una masa metálica de mayor densidad, ésta corta ese campo magnético generando una variación de voltaje delta V, que es detectado por el sistema superficial de registros y así detectar ese cople.
VII. - LITERATURA CITADA
DENNIS, B.R., KOCZAN, S.P. y STEPHANI, E. L. High-temperature borehole instrumentation. Report LA-10588-HDR. Los Alamos National Laboratory. EE.UU.1985. 46 pp
DENNIS B. High-temperature borehole instrumentation developed for the DOE Hot Dry Rock Geothermal Energy Program. G.R.C. Bulletin. vol. 19, núm. 3. 1990. 71-81pp.
ALTKINSON J. P., BOWEN W. B., Care with Core Calibration, Society of Petroleum Engineers, SPE: 9736. 1996. 69p.
CARRASCO. F. A., Bases Teóricas en Interpretación de Registros Geofísicos de Pozos. (Apuntes F.I.), Ciudad Universitaria, Mexico, D.F. 1998. 27p.
VICTOROV, A.I. y FIROZABADI, A. “Thermodinamic Micellization Model of Asphaltene Precipi tation from Petroleum Fluids”. Alche Journal.1996. 42p.
MARCO A. HERNÁNDEZ, V. SABELKIN y JUAN A. 4o. Simposium Internacional de Depositación de Parafinas y Asfáltenos. Huatulco, México. 1999. 40pp.
ÓRGANO de Divulgación Técnica. Información de la Asociación de Ingenieros Petroleros de México A.C. Certificado de Licitud de Título Num. 8336. Certificado de Licitud de Contenido Núm. 5866. Vol. LI No. 7. 2011. 69p.
