Cap03 Registro GR

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

Perfil de Rayos Gamma (GR) y Rayos Gamma Espectral (SGR) Geol. Ricardo Bueno Silva, M.Sc. Ing. Andrés E. Mantilla Z., Ph.D.

Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Objetivo

Conocer el principio de funcionamiento de la herramienta, sus fortalezas y limitaciones. Conocer que correcciones se realizan Conocer sus principales aplicaciones (Correcciones en profundidad, Vsh, Espesor Neto, etc.) Conocer sus interpretaciones


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Fuentes de Rayos Gamma Las rocas sedimentarias son especialmente ricas en tres isótopos de apreciable radiactividad: Potasio (40K), Torio (232Th) y Uranio (238U). Los elementos radioactivos emiten 3 tipos diferentes de radiación (Partículas Alfa y Beta; y Rayos Gamma) Las arcillas suelen tener un 3% en peso de potasio. En las arenas y calizas limpias esta fracción apenas llega al 1%. Las cantidades de torio y uranio encontradas en las rocas son apenas de partes por millón. Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Definición

1. Ondas electromagnéticas de alta energía emitidas espontáneamente. El registro común de rayos gamma mide los rayos gamma espontáneamente emitidos por los tres isótopos, sin discriminar. 2. La herramienta no tiene una fuente nuclear. Mide la radioactividad natural de la formación. Fluctuaciones aleatorias 3. El GR tiene un efecto de densidad. Dos formaciones con la misma cantidad de material radioactivo por unidad de volumen, pero con diferentes densidades, mostraran diferentes niveles de radioactividad Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Definición - Rayos Gamma Espectral

1. La herramienta Gamma Ray Espectral identifica la fuente y nos da la contribución de cada uno de los elementos (potasio, torio y uranio), del espectro total. 2. Permite quitar la medida causada por radiactividad del uranio del conteo de rayos gamma, útil para la determinación de volumen de arcillas. (curva CGR). También para identificar que tan rico en materia orgánica es un shale. 3. La proporción de K, Th y U para la calibración es de 4% K, 22 ppm Th, 12 ppm U = 200 API Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Principales Elementos Radioactivos Probabilidad de Emisión por Decaimiento Radioactivo 1.46 Potasio

Series de Torio

Diferentes Energías Th, U, y K

2.62

Uranium-Radium Series 1.76 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Gamma Ray Energy (MeV)


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Minerales Arcillosos MINERAL ARCILLOSO

ELEMENTO IMPORTANTE

** KAOLINITA (OH)4 Si2 Al2 O5

Al Si O H

* SMECTITA (Montmorillonita) (OH)4 Si8 Al4 O20.n H2O

Na Mg Ca Al Si O H (Fe)

** ILLITA (OH)4 K1-1.5 (Si8-1-1.5 Al1-1.5) (Al4 Fe4 Mg4 Mg6) O20

K Al Si O H

* CLORITA (OH)2 (SiAl)4 (MgFe)3 O10

Mg Fe Al Si O H * Hinchamiento ** Migración de finos Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Minerales Arcillosos (SEM)

CLORITA

SMECTITA

KAOLINITA ILLITA


8

Minerales Arcillosos (SEM)

Smectita

Ilita


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Factores que afectan al GR

Afectado por: • Peso y tipo del lodo • En lodo KCL (El potasio enmascara la respuesta de la formación) • Barita en el lodo (reduce conteos) • Errores estadísticos (velocidad del registro) • Posición de la herramienta • Tamaño y peso de revestimiento • Cemento


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Otras Características • Problemas en la medida • Emisiones aleatorias de GR • Movimiento de la herramienta • Resultados • Medida imprecisa • Detalles suavizados • Procedimiento • Nuevas herramientas mejores detectores • Limite de velocidad en la toma del registro – Herramientas viejas 1800 ft/h – Herramientas nuevas 3600 ft/h • Cuidado en la interpretación de los limites de capas Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

API 0

120

Shale

5,400 ft/hr 1,800 ft/hr

600 ft/hr

4ft sand Shale 11

Correcciones al GR Gamma Ray en hueco abierto (OH) •

Tamaño del hueco

•

Densidad del lodo

•

Posición de la herramienta en el hueco, (centralizada) GR-Resistivos o (des-centralizada) GR-Nucleares

•

Gamma Ray en hueco entubado (CH)

•

Diámetro del Casing

•

Tamaño y peso del Casing

•

Espesor del cemento

Profundidad de investigación 12 in. - 90% desde las primeras 6 in. Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Correcciones al GR En pozos con mayor diámetro del hueco y lodo mas denso (hay mayor absorción de Rayos Gamma en el lodo antes de alcanzar el detector) se produce una respuesta atenuada del GR En pozos de diámetro pequeño y lodo liviano se produce una respuesta aumentada en la curva de GR * Schlumberger


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Correcciones al GR CURVAS DE GAMMA RAY CORREGIDAS Y NO-CORREGIDAS EN WASHOUT

Información de entrada Curva de CALIPER (CALI) Peso del lodo (MW)


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Correcciones al GR - Normalización Corrección lineal con respecto a un rango standard de GR Cuando es necesario hacerla?: • Lodos de diferente composición (Polímero-KCL) • Diseño incorrecto de la herramienta (herramientas de diferentes épocas) • Mal funcionamiento de la herramienta • Error en la operación HISTOGRAMAS Grafican el porcentaje de frecuencia con que ocurre un dato y calcula: La media, desviación standard, moda, valores máximos y mínimos Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Normalización GR (X2, Y2)

Ecuación de la recta

Y=mX+b

∆y y2 -y1 ____ = ______ m= x2 -x1 ∆x New Hi - New Low __________________ m= Old Hi - Old Low

Conociendo un punto y la pendiente

(X1, Y1)

y - y2 = m ( x - x2) (0, b) b - New Hi = -m * Old Hi New Hi - New Low ________________ * GR + New Hi - (m * Old Hi) GRN = Old Hi - Old Low Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Normalización GR - Ejercicio Se esta analizando los registros de un campo que tiene 7 pozos. Solo 5 de ellos presentan el registro de GR. Si conocemos los histogramas del GR para cada pozo como se muestra en la figura siguiente, responda las siguientes preguntas: Para que pozo o pozos, los registros de GR necesitan ser normalizados o reescalados. Con respecto a que valores de GR (max y min) debo normalizar o reescalar (New) Cuales son los valores de GR (max y min) a normalizar (Old) Cual es el valor del GR normalizado para un GR de 80 API Los histogramas de la parte superior (en Rojo) corresponden a Histogramas Sin Normalizar y los de la parte inferior (en verde) corresponden a los Histogramas acumulativos. Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Normalización GR - 2


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Curvas de GR sin Normalizar


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Curvas de GR Normalizadas


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Interpretación del GR - Respuestas mas comunes El valor del GR, responde a variaciones estadísticas, los cuales nunca repiten exactamente si se pasa dos veces por el mismo intervalo

Permite la definición de una capa de 1.3 mt de espesor sin disminuir demasiado la velocidad. Si se duplica la velocidad, la definición de las capas no se altera, pero las variaciones estadísticas aumentan en un factor de 1.414

50

100 API units

Shaly sand Shale Very shaly sand Clean limestone Dolomite Shale Clean sand

BOREHOLE

Se promedian las lecturas de rayos gamma en un intervalo de tiempo de 2 seg. correspondientes a 1ft a la velocidad del registro de 1800 ft/h

0

Coal Shaly sand Anhydrite Salt Gypsum


Volcanic ash

RESPUESTA COMUN 21

Interpretación del GR - Respuestas mas comunes • Los Shales generalmente son radioactivos • Minerales Arcillosos • Trazas de minerales pesados

• Las Areniscas/Calizas pueden ser radioactivas (alto GR) • Arenas ricas en micas, feldespato potásico, glauconita, fosfatos • Arenas con contenido de minerales arcillosos • Arenas/calizas donde se ha precipitado/adsorbido Uranio Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Principales Aplicaciones del GR • Para Control de profundidad Colocar en profundidad todos los registros incluidos en la interpretación, especialmente con el coregamma Corazón-Registro

• Para Determinar el volumen de arcilla en el yacimiento Nos ayuda como indicador de litología a delimitar el yacimiento mediante la utilización de un “cutoff” de Vsh.

• Para Correlacionar Correlación de diferentes pozos para definir el modelo estructural, Correlacionar registros de hueco abierto y/o hueco revestido

• Para Definir el Ambiente La forma de la curva ayuda a determinar los cambios en el tamaño de grano, y los procesos y ambientes sedimentarios Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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• Salida • Concentraciones de K, Th, U • Th + K da CGR – curva de GR sin-uranio – mejor medida para Vsh

Th

Registro de GR Spectral

La relación Th/K es el mejor indicador de cambios de arcilla en la secuencia


K

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Interpretación - Registro de GR Spectral

• Suministra las cantidades individuales de uranio, potasio, y torio • Buen detector de fracturas, debido a que el Uranio tiende a precipitarse con los minerales que llenan la fractura • Un fuerte pico en la curva de uranio puede indicar fracturas • Zonas con alta concentración de Uranio y baja concentración de Torio y Potasio corresponde a una Arena a pesar de tener alto GR.


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Interpretación - Registro de GR Spectral En Areniscas:

• U, puede indicar minerales pesados • Th, indica contenido de arcilla y minerales pesados • K, indica micas, arcillas micáceas y feldespato En Calizas:

• U, Presencia de Fosfatos y materia orgánica • Th, indica contenido de arcilla • K, indica contenido de arcilla y evaporitas Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Interpretación - Registro de GR Spectral En Shales

• U, indica la presencia de roca fuente de HC • Th, indica la cantidad de material detrítico o el grado de arcillosidad • K, indica tipo de arcilla y mica


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Principales Aplicaciones GR Spectral • Cálculo de volumen de arcilla en presencia de componentes radioactivos no arcillosos • Análisis del tipo de arcilla. • Proyectos de inyección de agua: para estimar la reacción de la arcilla al agua de inyección. • Detección de minerales pesados • Identificación de materia orgánica y roca fuente. • Correlación y estudios ambientales.

• Para Detectar Fracturas • Altos picos en la curva de Uranio generalmente corresponde a depósitos “radioactivos” dentro de las fracturas


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Principales Aplicaciones – Control de profundidad Registros referenciados a la misma profundidad, Se toma como base la curva de GR de la primera corrida y se corrige el GR del servicio a corregir afectando todas las curvas de dicho servicio. Revisar curva de tensión Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Principales Aplicaciones - Calculo de Vsh Índice de Shale Gamma Ray GRC − GR cl I SH = GRsh − GRcl RELACIÓN

ECUACIÓN

Lineal

Vsh = Ish

Clavier

Vsh= 1.7-(3.38-(Ish+.7)2 )1/2

Steiber

Vsh= 0.5*(Ish/(1.5-Ish))

Dresser Atlas

Vsh= 0.083*(2 (3.7* Ish) -1)

Pre-Terciarias

Vsh= 0.33*(2 (2* Ish) -1)

Bateman

Vsh= Ish (Ish +GRFactor*)

*GRFactor =1.2 –1.7

0.083360854 Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Principales Aplicaciones - Calculo de Vsh El volumen de arcilla es calculado a partir de:

VSH

GRC − GRCcl = GRCSh − GRCcl

Si SPC < - 4 mV

VSHSP = 1

Si GRC > 70 GAPI VSHGR= 1 VSH = min (1, max(0, (VSH))

ZONA DE ARCILLA


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Principales Aplicaciones - Calculo de Vsh


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Principales Aplicaciones - Calculo de Vsh Índice de Shale Gamma Ray GRC − GR cl I SH = GRsh − GRcl

Si GRC = GRsh Si GRC = GRcl

VSH = 1 VSH = 0

Si GRC > GRsh

VSH > 1 → VSH = 1

Si GRC < GRsh

VSH < 0 → VSH = 0

VSH = min (1, max(0, (VSH)) Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

0

VSH

1 33

Calculo de Vsh – Comparación GR y SP A PARTIR del GR Mide radioactividad en la formación No todos los minerales arcillosos son radioactivos La illita (tiene K) y Esmectita (absorbe U y Th) son radioactivas La Kaolinita y Clorita no son radioactivas

A PARTIR del SP Mide la diferencia de potencial entre un electrodo móvil y uno fijo Esta afectado por: Salinidad del filtrado del lodo y agua de formación Temperatura en el fondo del pozo Presencia de minerales pesados El hueco NO puede contener un lodo resistivo La respuesta es reducida frente a capas delgadas Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

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Calculo de Vsh – Todas las herramientas Gamma Ray

VSH

Potencial Espontáneo

Resistivos

Densidad-Neutrón VSH

GR − GRCL = GRSH − GRCL

VSH

SPC − SPCL = SPSH − SPCL

VSH

CILD − CILDCL = CILDSH − CILDCL

CILD = 1000/ILD

RHOB − RHOMA + PHIN SS *( RHOMA − RHOFL ) = RHOSH − RHOMA + NPHI SH * ( RHOMA − RHOFL )


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Cap03 Registro GR

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