ÍNDICE INTRODUCCIÓN…………………………….……………………………..
1
Mode Modelo lo Petr Petrof ofís ísic ico… o……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …... Eval Evalua uaci ción ón de Form Formac acio ione ness Arcil rcillo losa sas… s……… ………… ………… ………… ………… ………… …….. .. Arcillosidad…………………………………………………… Arcillosidad………………………… ……………………………………….. …………….. Calc Calcul ulo o del del índi índice ce de arci arcillllos osid idad ad de la form formaci ación ón…… ………… ………… ………… ……… … Mode Modelo loss ar ara a el el c!l c!lcu culo lo del del vol volum umen en de arci arcilllla… a……… ………… ………… ………… ……… … Mode Modelo lo line lineal al…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… …….. .... Mode Modelo lo de Clav Clavie ier… r……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …... Mode Modelo lo de $tei $tei%e %er… r……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …... Mode Modelo lo de 'ari 'arion onov ov…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… …… Mode Modelo loss de $at $atur urac ació ión… n……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …. 'e) de Arc*i rc*ie e ar ara a el el c!lc c!lcul ulo o de de sat satur uraci ación ón de a+ua… a+ua……… ………… ………… …….. .. Mode Modelo lo de $ima $imando ndou, u,…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… …….. .... Mode Modelo lo de -a,m -a,man an$m $mitits… s……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… …… Mode Modelo lo de de /ndo /ndone nesi sia a 0Pou 0Pouo on n'e 'eve veau au, ,…… ………… ………… ………… ………… ………… …….. .. Mode Modelo lo de do%l do%le e a+ua… a+ua……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …... .. Eval Evaluac uació ión n de de for forma maci cion ones es lim limia ias… s……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… …….. Eercicio
2 3 4 5 " # # & & 1( 1( 12 12 13 14 1"
……………… ……… ……….… …….……… ……… …………… ……………… ……… …….. ….. CONCLUSIÓN………………
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2
INTRODUCCIÓN 'a evalua evaluació ción n de formac formación ión result resulta a imorta imortante nte ara conocer conocer sus roiedades intrínsecas ) así oder caracteriar el )acimiento dentro de estas roiedades se encuentra la orosidad ) ermea%ilidad roiedades ue se ven afectadas or el contenido de arcilla resente en la formación or tal motivo se de%e conocer el +rado de arcillosidad resente en la misma ) la forma en ue se deositó si es de tio estructural laminar o diserso de%ido ue afecta en las lecturas de los re+istros corridos en el oo. En atención atención a la la ro%lem ro%lem!tica !tica causada causada or la resencia resencia de arcilla arcilla en en la roca reservorio al momento de realiar la evaluación de formación ) la imortancia ue tiene el cuantificar su volumen ara definir las roiedades +eol +eoló+ ó+ic icas as de las las !reas reas se *a desa desarr rrol olla lado do dive divers rsas as ecu ecuacio acione ness matem! matem!tic ticas as ue ermit ermiten en modela modelarr el conteni contenido do de arcilla arcilla resent resente e en función de las condiciones roias de sedimentación del )acimiento estas condiciones *acen ue al momento de realiar un estudio etrofísico se %usue determinar cu!l de los modelos desarrollados se austa m!s a la realidad latente so%re el volumen de arcilla resente en el reservorio o%eto de estudio. 6e i+ual forma ara determinar determinar la fracción fracción de a+ua en el )acimiento )acimiento se desarrollaron modelos ue ermitieron cuantificar la saturación de dic*o fluido ) a artir de allí determinar la saturación de etróleo en la formación.
1
MODELO PETROFÍSICO 'a modelación etrofísica se uede definir como un roceso mediante el cual se descri%en las características ue controlan la caacidad de almacenamiento ) de roducción de los )acimientos usando toda la información osi%le ue se ten+a disoni%le. 'as roiedades del )acimiento inclu)en desde una descrición +eoló+ica de la cuenca tios de roca distri%ución de facies am%iente de deósito +eometría de los cueros ue conforman el )acimiento *asta sus roiedades etrofísicas como son orosidad ermea%ilidad saturación de a+ua entre otros. Estos datos rovienen de diversas fuentes de información como son7 estudios +eoló+icos levantamientos ) rocesamiento de información sísmica re+istros +eofísicos de oo muestras de n8cleo datos de roducción entre otros. El modelado de )acimientos de%ería de incluir la información de todas las distintas fuentes entre m!s información se use meor ser! la descrición del )acimiento sin em%ar+o en la r!ctica sur+en ro%lemas cuando se trata de utiliar la información de manera simult!nea )a ue no todos los datos est!n disoni%les al mismo tiemo la calidad de la información es diferente la información se tiene en diferentes resoluciones ) e,isten muc*os datos de imortancia ue se tienen de manera cualitativa como son las descriciones +eoló+ica ue no se ueden inte+rar en forma consistente en un modelo num9rico. Petrofísica
El desarrollo de los adelantos *asta a*ora lo+rados tanto teóricos como r!cticos resecto a erfiles de oos *a facilitado enormemente el nivel de investi+ación de los :eólo+os :eofísicos e /n+enieros de Petróleo ara interretar las características de las rocas. Esta arte de la +eolo+ía or sus fundamentos científicos ) tecnoló+icos se *a convertido en una rama esecialiada ue la industria denomina etrofísica. ;iene alicación en
2
muc*os asectos de los estudios ) tra%aos de camo de e,loración erforación ) roducción. $e+8n
$e+8n manual lo+ interretation c*arts. $c*lum%er+er 02((&. 'a resencia de lutita o arcilla en la roca )acimiento es un factor altamente ertur%ador en la evaluación de formaciones. Por un lado comlica la estimación del volumen de *idrocar%uros en sitio ) or el otro afecta la *a%ilidad del )acimiento de roducir esos *idrocar%uros. 'a ma)oría de las rocas contienen al+o de lutita o arcilla ) sus efectos son los de reducir la orosidad efectiva si+nificativamente %aar la ermea%ilidad en al+unos casos dr!sticamente ) alterar la saturación redic*a or la ecuación de Arc*ie. 'a arcilla un constitu)ente ma)or de la lutita consiste de artículas e,tremadamente finas ue oseen una suerficie de e,osición mu) +rande caa de li+ar una fracción su%stancial del a+ua en los oros *a su suerficie. Esta a+ua contri%u)e a la conductividad el9ctrica de la arena ero no *a su conductividad *idr!ulica or lo ue no uede ser deslaada or *idrocar%uros ) no fluir!. >na formación arcillosa con *idrocar%uros ue uede e,*i%ir una resistividad mu) similar de auella mostrada or una arena limia ) acuífera cercana o or una lutita ad)acente. Esto si+nifica ue arenas arcillosas rosectivas uede ser difíciles de distin+uir en los erfiles de resistividad )
3
aun si ueden ser localiadas la alicación de la relación de arc*ie uede dar saturaciones de a+ua mu) esimista. 6emasiada arcilla en la roca )acimiento uede matar su ermea%ilidad sin em%ar+o una cantidad modesta si esta diseminada or los oros uede ser %eneficiosa al atraar a+ua intersticial ) ermitir una roducción comercial de las onas de alta saturación de a+ua 0s?
Arcillosidad Es una e,resión volum9trica del contenido de minerales de arcilla or una unidad de roca. 'a arcillosidad tiene efectos directos ) marcados so%re la orosidad ermea%ilidad ) distri%ución de fluidos de una roca. $e estima cuantitativamente la fracción de arcilla en una formación ara seleccionar el m9todo de interretación m!s adecuado ara evaluar dic*a formación. El modo en ue la lutita o arcilla afecta la lectura de los re+istros el9ctricos deende de la cantidad de ella ) de sus roiedades físicas. ;am%i9n uede deender de la manera en ue la lutita este distri%uida en la formación. El material lutitico uede encontrase distri%uido de tres maneras en la formación7 •
'as lutitas ueden e,istir %ao la forma de laminas entre las cuales *a) caas de arena. Este tio de lutita no afecta la orosidad o la ermea%ilidad de las caas arenosas. $in em%ar+o cuando la cantidad de lutita laminar aumenta ) or lo tanto decrece la cantidad de medios orosos se reduce roorcionalmente el esesor neto
efectivo del reservorio. • 'as lutitas ueden e,istir %ao la forma de +ranos fra+mentos o nódulos en la matri de la formación. Esta matri arcillosa se denomina lutita estructural se considera ue tiene roiedades similares a la lutita laminar ) a las lutitas masivas cercanas.
4
Concetualmente este tio de arcilla no afecta ni a la orosidad ni a la ermea%ilidad de la roca. El material arcilloso uede encontrarse diserso en la arena llenando arcialmente los intersticios inter+ranulares. Este material diserso uede encontrarse en acumulaciones ue se ad*ieren o cu%ren los +ranos de la arena o %ien llenando arcialmente los canales mas eue@os de los oros. 'as lutitas disersas en los oros reducen nota%lemente tanto la orosidad como la ermea%ilidad de la formación.
Calculo del índice de arcillosidad de la or!aci"n El índice de arcillosidad uede estimarse a artir de los re+istros :amma a) 0:r Potencial Esontaneo 0$P esistividad 6ensidad Beutrón )o $ónicoD de los cuales el m!s utiliado es el a)os :amma. A continuación se resentan las ecuaciones ara el c!lculo del ndice de Arcillosidad se+8n el tio de re+istro a utiliar7 •
Ra#os $a!!a% erfil cu)o rinciio de funcionamiento es el de medir
la radioactividad natural de la formación. IshGR =
GR 1−GRarena GR Sh−GRarena
6onde7 :17 :amma a) leído en la ona a evaluar :arena7 :amma a) en la arena m!s limia en el mismo intervalo +eoló+ico. :s*7 :amma a) en las arcillas. •
Po&encial Es'on&aneo% consiste en determinar el otencial or
intercam%io iónico entre el lodo de erforación ) el a+ua de formación 0oco utiliado ues es mu) afectado or la invasión del lodo %ase aceite. IshSp=1−
PSP SSp
5
6onde7 $$P7 otencial esontaneo est!tico. P$P7 otencial esontaneo seudoest!tico. El valor del $$P uede determinarse directamente a artir de la curva $P si en un *orionte dado *a) caas +ruesas limias saturados 1(( or a+ua saladaD se traa una línea ue ase or el m!,imo $P 0ne+ativo frente a las caas +ruesas ) ermea%lesD ) se traa otra línea %ase de lutitas a trav9s del $P frente a las caas de lutitas. 'a diferencia en milivoltios entre estas dos líneas es el $$P. El $P seudo est!tico 0P$P es el valor re+istrado como la m!,ima defle,ión de la curva de otencial esontaneo en una arena arcillosa. En onas de a+ua esta varia%le se determina a trav9s de la si+uiente ecuación7 PSP= K ∗log
( ) R xo Rt
6onde7 G7=1H0(.133 , ;F 0;F7 temeratura de fondo en IF. ,o7 resistividad en la ona lavada. t7 resistividad de la formación. Jtra forma de determinar el índice de arcillosidad mediante el re+istro $P es *aciendo uso de la si+uiente ecuación7
IshSP=
SP1− SParena SP Sh−SP arena
6onde7 $P17 otencial esontaneo leído den la ona a evaluar. $Parena7 otencial esontaneo en la arena m!s limia en el mismo intervalo +eoló+ico. $Ps*7 otencial esontaneo en las arcillas. •
Resis&i(idad% no alica en crudos esados ) arenas de %aa
orosidad.
6
Ish R=
6onde7
√
Rsh Rt
s*7 resistividad de la arcilla. t7 resistividad en la ona vir+en. •
Densidad
) Neu&r"n%
la
com%inación
densidad
K
neutrón
comensado es un %uen indicador del índice de arcillosidad salvo en el caso de arenas +asíferas de%ido al *idro+eno asociado a la arcilla. 6onde el numerador reresenta la diferencia de orosidad 0neutrón K densidad en la arena arcillosa ) el denominador la diferencia de una lutita cercana. IR DN =
•
N −∅ D ∅ N sh − ∅ Dsh ∅
Neu&r"n ) S"nico% la com%inación de estos re+istros ermite
determinar el índice de arcillosidad mediante la relación de la diferencia de orosidades de las lecturas de los re+istros de neutrón ) sónico ) la diferencia de orosidades aortadas or los mismos re+istros de una lutita cercana. Ish Ns=
N −∅ S ∅ N sh − ∅ S sh ∅
Modelos 'ara el c*lculo del (olu!en de arcilla En atención a la ro%lem!tica causada or la resencia de arcilla en la roca reservorio al momento de realiar la evaluación de formación ) la imortancia ue tiene el cuantificar su volumen ara definir las roiedades +eoló+icas de las !reas se *a desarrollado diversas ecuaciones matem!ticas ue ermiten modelar el contenido de arcilla resente en función de las condiciones roias de sedimentación del )acimiento. Estas
7
condiciones *acen ue al momento de realiar un estudio etrofísico se %usue determinar cu!l de los modelos desarrollados se austa m!s a la realidad latente so%re el volumen de arcilla resente en el reservorio o%eto de estudio. El volumen de arcilla uede determinarse a artir de los indicadores de arcillosidad e,licados anteriormente ) a artir de los modelos esta%lecidos ara el c!lculo de volumen de arcilla ue se resenta a continuación7
Modelo lineal El volumen de arcilla calculado a artir de re+istros reci%e el nom%re de volumen de arcilla lineal ) est! definido or7 Vsh= Ish 6onde7 /s*Líndice de arcillosidad calculado a artir de los re+istros s* linealL volumen de arcilla lineal.
Modelo de Cla(ier El volumen de arcilla a artir de Clavier est! definido or7
[
Vsh=1.7 − 3.38 −( Ish + 0.7 )
1 2 2
]
6onde7 /s*L índice de arcillosidad calculado a artir de re+istros. s*0Clavier7 el volumen de arcilla or Clavier.
Modelo de S&ei+er
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El volumen de arcilla a artir de $tei%er est! definido or las si+uientes ecuaciones7 Vsh=
Ish
− Ish
2
Vsh=
Ish 3− 2 x Ish
Vsh=
Ish 4 −3 xIsh
6onde7 /s*L índice de arcillosidad calculado a artir de re+istros. s*0$tei%er7 el volumen de arcilla or $tei%er.
Modelo de Lariono( El volumen de arcilla a artir de 'arionov est! definido or las si+uientes ecuaciones se+8n la edad de las formaciones7 Vsh ( rocas − viejas ) =
2 x Ish
2
−1
3 3.7 x Ish
2 Vsh ( rocas − viejas ) =
−1 2 −1 3.7
6onde7 /s*L índice de arcillosidad calculado a artir de re+istros. s*0'arionov7 el volumen de arcilla or 'arionov. Para esta%lecer el modelo a utiliar se comara la orosidad del n8cleo contra los valores de orosidad efectiva calculados con cada uno de los modelos de arcillosidad seleccionados. El modelo ue roorcione el meor coteo es el indicado ara alicar al resto de los oos.
Modelos de Sa&uraci"n
9
Al i+ual ue ara el c!lculo del volumen de arcilla resente en el )acimiento se esta%lecieron una serie de ecuaciones matem!ticas ue modelan esta roiedad esto se realió ara determinar cu!l es la fracción de a+ua resente en el medio orosoD conociendo este factor se uede determinar cu!l es la saturación de *idrocar%uros. En virtud de ello se resenta a continuación las diferentes ecuaciones matem!ticas ue esta%lecen la cantidad de a+ua resente en el )acimiento
Le# de Arc,ie 'ara el c*lculo de sa&uraci"n de a-ua Arc*ie se intereso en la evaluación ara rocas limias 0li%res de arcilla usando ara sus e,erimentos numerosos n8cleos de areniscas de intervalos roductores de las costas del +olfo de M9,icoD en el cual midió la Porosidad Permea%ilidad ) la esistividad el9ctrica de las muestras saturadas con a+ua salada 0$almuera de salinidad aro,imada de 2( N 1((.((( PPM de BaCl. a trav9s de este ensa)o e,erimental el notó ue la resistividad de cada muestra de roca saturada con a+ua salada Ro se incrementa%a linealmente con la resistividad del a+ua salada R. El llamó a la constante de roorcionalidad /F01 factor de formación de la roca ) escri%ió7 o L F O ? El factor de formación es recisamente lo ue el nom%re imlica un ar!metro de la formación ue descri%e la +eometría del medio oroso. El desarrollo de esta varia%le es la relación entre la resistividad ) la orosidad de la roca. Esta relación es +eneralmente verdadera si el reservorio no contiene
arcilla
)
tiene una
orosidad
inter+ranular
*omo+9nea.
Posteriormente Arc*ie +rafico el factor de formación contra la orosidad en ael do%le lo+arítmico encontrando otra tendencia lineal 0ouesta a la anterior. Esta tendencia fue matem!ticamente euivalente a7
10
F =
1 ∅m
El e,onente de cementación mQ reresenta la tendencia de la endiente ne+ativa la cual fue determinada or Arc*ie con valores ue oscilan de 1# N 2(. Arc*ie lue+o considero una roca llena de *idrocar%uros arcialmente saturados ) rouso un se+undo factor m!s tarde llamado índice de resistividad / el cual fue definido como7 Rt IR = Ro
6e%ido a las enormes dificultades de e,erimentar con rocas arcialmente saturadas el utilió un reorte de datos del momento ) +raficó estos valores otra ve utiliando ara ello ael do%le lo+arítmico notando ue7 IR =
1 Swn
En la cual $?Q es la $aturación de a+ua ) nQ llamado lue+o el e,onente de saturación tomando inicialmente valores cercanos a 2. Com%inando las ecuaciones anteriores arc*ie o%tuvo la ecuación ue define la le) ue m!s tarde llevaría su nom%re desarrollada de la si+uiente manera7 Raciendo una sustitución de ecuaciones ) deseando t o%tuvo7 Rt =
1 Ro Swn
'ue+o sustitu)endo o%tuvo7 Rt =
1 F . Rw Swn
Por 8ltimo introduo la ecuación referente al factor de formación en la ecuación de la resistividad total de formación lle+ando a7 Rt =
1 Swn. ∅ m
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6e esta 8ltima se desea $? ara o%tener de esta forma la ecuación ue es conocida como la le) de Arc*ie ara el c!lculo de saturación de a+ua en formaciones limias7 Sw =
n
Rw Rt . ∅ m
Modelo de Si!andou2 En 1&=3 $imandou, reorto e,erimentos en meclas *omo+9neas de arena de arena ) montmorillonita ) rouso una e,resión de la forma7 Co =(
Cw F
+ X )
6onde O es el t9rmino ue toma en cuenta la conductividad de%ido a la resencia de lutita ue est! reresentado or el roducto s* , Cs*. Al a+re+arle *idrocar%uro al sistema la relación de simandou, se convierte en7 Ct =
( )
Cw . Sw 2+ Vsh.Csh F
Esta e,resión nos dice e,lícitamente ue la contri%ución de la arcilla a la conductividad OL s* , Cs* no deende de la saturación de a+ua. En 1&=& Sardon T Pied modificaron la relación de simandou, ara tomar en cuenta la relación entre $? ) O ) la nueva ecuación fue7 Ct =
( )
Cw . Sw 2+ Vsh.Csh.Sw F
E,resando la ecuación en t9rminos de resistividades *aciendo F L 1∅e2 ) deseando $? se tiene7 Sw =
( ) [( ( ) ( aRw
Vsh
2∅e2
Rsh
2
+
2
4 ∅e
aRwRt
))]
1 /2
−
Vsh Rsh
Modelo de 3a2!an4S!i&s. En 1&=# -a,man $mits u%licaron su renom%ramiento tra%ao el cual m!s tarde fue conocido con el nom%re con el nom%re de -a,man T
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$mits. 6esde ese entonces la ecuación fue modificada or -a,man ) ;*omas 01&"4 ) m!s tarde or Uu*as 01. Este fue ) si+ue siendo catalo+ado como un refinado m9todo ara calcular la saturación de a+ua en arenas sucias a artir de información aortada or los re+istros de resistividad. El m9todo emleado or -a,man ) $mits no solo relaciona%a la saturación de a+ua con la relación convencional entre la resistividad de la formación ) la resistividad del a+ua connata sino tam%i9n con la conductividad de las arcillas contenidas en la formación. 'a ecuación ori+inal uede ser escrita en t9rminos m!s r!cticos es decir en función
Modelo de Indonesia 5Pou'on4Le(eau26 'a relación de Pouon'eveau, fue desarrollada ara resolver al+unos ro%lemas en el c!lculo de las saturaciones de a+ua en la re+ión del sudeste asi!tico 0/ndonesia ) es a menudo referida como la ecuación de /ndonesia. 'a formula est! inte+rada en tres artes7 una orción de arena una orción arcillosa ) una orción llamada mecanismo de vínculo cruado entre los dos tios de roca 0arena ) arena arcillosa la formula de /ndonesia en una versión a%reviada es la si+uiente7 Ct =
√
Cw Cw ∗Vsh∗Csh 2 2 2 Sw + Sw + Vsh∗Csh∗Sw F F
'a e,resión a la iuierda de la raí reresenta la orción de arena ) la e,resión a la derec*a de 9sta reresenta la orción arcillosa. El t9rmino dentro de la raí se considera como el vínculo entre la arena ) la arcilla. 'a ecuación de /ndonesia rovee de relativamente %uenos resultados de saturación de a+ua e,ceto a altos valores de saturación de a+ua. 'a ecuación de /ndonesia uede tam%i9n reescri%irse en t9rminos de resistividad7
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1 = √ Rt
[
(
Vsh 1 −
) +
Vsh 2
√ Rsh
∅
m/ 2
√ aRw
]
∗Swn /2
Esta ecuación fue desarrollada ara usarse en /ndonesia )a ue allí las relativamente frescas a+uas formacionales ) los altos +rados de arcillosidad evidencia%an los inconvenientes resentados or otros modelos. Posteriormente *a resultado ser 8til en otras arenas ) or lo tanto *a sido amliamente usada or los analistas de re+istros de oos. Muc*a +ente refiere la ecuación de $imandou, orue es una ecuación de %alance de materiales lineal. 6esafortunadamente las imlicaciones +eoló+icas ) etrofísicas de la roca sus minerales los fluidos ue ella contiene ) las condiciones del *o)o tendr!n siemre un comortamiento Bo'ineal tra)endo como resultado ue las saturaciones determinadas a trav9s de este modelo estar!n siemre e,tremadamente otimistas es decir el resultado de la saturación de a+ua or esta ecuación ser! m!s %ao en comaración al verdadero valor de saturación de a+ua.
Modelo de do+le a-ua $c*lum%er+er rouso el modelo de do%le a+ua a mediados de los a@os "( investi+adores como Clavier Coates ) 6umanoir intentaron usar solo la informacion de re+istros ara tratar de resolver al+unos de las interro+antes acerca de la arcilla ) el a+ua asociada a ellas. Es de todos conocidos ue las arcillas retienen +ran cantidad de a+ua de%ido a su roiedad de *idratarse. $i %ien las lutitas son esencialmente rocas imermea%les a menudo son mu) orosas ero reresentan una orosidad no.efectiva )a ue los oros no se encuentran interconectados. El termino
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El modelo de 6o%le A+ua considera dos comonentes a+ua asociada a la arcilla ) los minerales de arcilla. 'os minerales de arcilla son modelados or ser electricamente inertes es decir la conductividad de las arcillas es or lo tanto derivada de la conductividad del a+ua asociada a estas. El a+ua de las arcillas es asumida indeendientemente del tio de arcilla ero su cantidad deende del tio de arcilla resente en la formacion ) or lo tanto esta a+ua asociada sera ma)or ara arcillas ue tienen ma)or area de contacto en su suerficie tal como or eemlo la motmorillonita ) menor ara arcilla ue tienen menor area de contacto en su suerficie tal como los minerales de arcilla son considerados electricamente inertes ellos ueden ser tratados tal como cualuier otro mineral. E,clu)endo en los casos en los ue minerales conductivos tales como la irita esten resentes en la formacion el volumen oroso de la ma)oria de las rocas uede ser calculado a artir de roiedades electricas. 'a ecuacion de Aric*ie uede ser escrita en terminos de la conductividad7 Ct =
∅
w
m
∗Swt n a
Cwn
6onde7 Amn7 reresentan los ar!metros etrofísicos convencionales Ct7 conductividad de la ona no invadida de la formación. C?n7 conductividad euivalente del a+ua en los oros Bote ue la ecuación anterior se refiere al volumen oroso total el cual inclu)e vol8menes de oro ue est!n saturados con a+ua asociado a las arcillas ) a+ua connata 0el cual se refiere se+8n lo antes discutido al a+ua li%re o movi%le la conductividad euivalente del a+ua est! reresentada de la si+uiente manera7 Vw∗Cw ∗Cwb Cw = Vw + Vwb 6onde7 ?7 volumen de a+ua li%re 15
?%7 volumen a+ua asociada a la arcilla C?7 conductividad de a+ua li%re C?%7 conductividad a+ua asociada a la arcilla En t9rminos de saturación la la ecuación anterior uede convertirse de la si+uiente forma7 Cwn =
∅w
n
n
∗Swt a
[ ( )] Cw +
Swb Swt
∗( Cwb −Cw )
6onde7 $?t7 saturación de a+ua total $?%7 saturación de a+ua asociada a la arcilla C?n7 conductividad euivalente del a+ua C?7 conductividad de a+ua li%re C?%7 conductividad a+ua asociada a la arcilla 'a ecuación anterior descri%e la conductividad euivalente del a+ua como una función de la conductividad
del a+ua de formación m!s la
conductividad del a+ua asociada a la arcilla. 'a orosidad ) la saturación de a+ua de la arena es decir la formación limia es o%tenida mediante la resta al volumen oroso de la fracción de a+ua de ardua la ecuación ara la orosidad efectiva es or lo tanto7 =∅ t ( 1− Swb)
∅
V la ecuación ara la saturación de a+ua es dada como7 Swt − Swb Cw = 1− Swb Cuatro son los ar!metros ue de%en ser determinados ara lo+rar la evaluación de arenas arcillosas a trav9s del modelo de 6o%le A+ua7 •
esistividad 0 ? o conductividad 0 C? del a+ua connata movi%le.
•
esistividad 0 ? o conductividad 0C? del a+ua asociada a la arcilla.
•
Porosidad total 0J
•
$aturacion de a+ua asociada a la arcilla 0 $?%
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Evaluación de formaciones limpias
Mu) raramente la conductividad el9ctrica se lleva a efecto a trav9s de los sólidos de una roca no arcillosa. Arc*ie 01&5( se interesó en las rocas limias 0li%res de arcilla usando ara sus e,erimentos numerosos n8cleos de areniscas de intervalos roductores de la costa del :olfo de M9,ico. Wl midió la orosidad ermea%ilidad ) la resistividad el9ctrica de las muestras saturadas con a+ua salada 0salmuera de salinidad varia%le en ran+os de 2( a 1((.((( m de BaCl. Botó ue la resistividad de cada muestra de roca saturada con a+ua salada ? se incrementa%a linealmente con la resistividad del a+ua salada ?. 9l llamo a la constante de roorcionalidad FF factor de formación de la roca. Es decir o es directamente roorcional tanto a la resistividad del a+ua de formación ? como al factor de formación FF )a ue la matri mineral es considerada en este caso el9ctricamente inerte. >na correlación entre ? ) o daría entonces una recta ue arte del ori+en con endiente FF. 0 Figura 5 Esta relación +eneralmente es verdadera si el reservorio no contiene arcilla ) tiene una orosidad inter+ranular *omo+9nea. Posteriormente Arc*ie consideró una roca llena de *idrocar%uros arcialmente saturada ) rouso un se+undo factor llamado índice de resistividad. Com%inando las ecuaciones de am%os factores Arc*ie o%tuvo la ecuación ue define la le) ue m!s tarde llevaría su nom%re desarrollada ara el c!lculo de saturación de a+ua en formaciones limias de la manera si+uiente7 6onde7
S W
=
$? L $aturación de a+ua de la formación.
n
R w Rt Φ m
n L E,onente de saturación. ? Lesistividad del a+ua de formación. Φ L Porosidad de la formación.
m L E,onente de orosidad o cementación.
17
t L esistividad de la formación 0ona vir+en. Arenas Li!'ias
F
Ro
R Figura 1. Relaci"n de resis&i(idad de una arena li!'ia a&urada de a-ua Ro (s resis&i(idad del a-ua sa&uran&e R. Tomado de Bigelow’s, (1998).
Ealuaci!" de formacio"es arcillosas
Arc*i 01&5( 'a resencia de lutita o arcilla en la roca)acimiento comlica la estimación del volumen de *idrocar%uros en sitio así mismo 6E CJB6>C;//6A6 roducir esosEOCE$J *idrocar%uros. 'a ma)oría de las rocas las contienen ) sus 6ES/6J A
efectos son los de reducir si+nificativamente la orosidad efectiva %aar la ermea%ilidad al+unas veces dr!sticamente ) alterar la saturación de Arenas Arcillosas
auella redic*a or la ecuación de Arc*ie. El efecto de la arcillosidad en la Ce,ceso conductividad el9ctrica es ilustrado en la figura # .
Co
Ce,ceso
1F
Arenas 'imias
C Figura 2. Inluencia de las arcillas en la conduc&i(idad de las or!aciones. Tomado de Bigelow’s, (1998).
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'as lutitas son una mecla de minerales de arcilla ) limo la cual fue ori+inalmente deositada en un am%iente de mu) %aa ener+ía rincialmente or asentamiento en a+uas tranuilas. 'os sólidos en una lutita tíica ueden consistir de alrededor del 5( or ciento de arcilla 25 or ciento de sílice 1( or ciento de feldesatos 1( or ciento de car%onatos tres or ciento de ó,idos de *ierro un or ciento de materia or+!nica ) un or ciento de otros minerales. 'a lutita uede contener de 2 a 4( or ciento de a+ua or volumen. 'o ue afecta los re+istros de maneras anómalas es la comonente arcillosa de las lutitas. En el cuadro 1 se listan las roiedades m!s imortantes ara la evaluación de formaciones.
Cuadro 7 Inluencia de los &i'os de arcilla1 en las 'ro'iedades u&ili8adas 'ara la e(aluaci"n de or!aciones arcillosas. Mo&!orilloni&a Ili&a CEC 0me+r (.#1.5 (.1(.4 ∅CB' (.24 (.24 ρProm 0+rcc 2.45 2.=5 Constitu)ente G M+ Fe Ca M+ Fe s menores ;i G 0 (.1= 4.5 > 0 25 1.5 < 2 ;* 0 1424
Clori&a ((.1 (.51 2.#(
Caolini&a (.(3(.(= (.3= 2.=5
M+ Fe
(.42 1.53 =1&
Bota7 ;omado de
Cuadro 9 Ecuaciones u&ili8adas 'ara el c*lculo del índice de arcillosidad Registro y/o Combi nación
Ecuación IshGR
Rayos Gamma
=
IshSP =
otencial Espont!neo
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GRl − GRarena GR sh
− GRarena
SP l − SP arena SP sh − SP arena
Resistividad Ish R
"o aplica en crudos pesados
=
R sh Rt
y arenas de ba#a porosidad. IR DN =
$ensidad%"eutrón
Φ N sh − Φ D sh
Ish NS =
"eutrón%&ónico
Φ N − Φ D
Ish DN =
$ensidad%&ónico
Φ N − ΦS Φ N sh − ΦS sh Φ D − ΦS
Φ D sh − ΦS sh
Bota7 ;omado de
En las ecuaciones mostradas en el cuadro $ tenemos ue7 arena 0sd ) arcilla 0s* son las lecturas del intervalo a evaluar de una arena limia cercana ) de un intervalo cercano considerado 1(( or ciento de arcilla resectivamente. /s* variar! entre cero 0( ara una arena limia ) uno 01 en lutita. 'ecturas ocasionales de mu) alta radioactividad en los intervalos lutíticos de%en ser i+norados )a ue or afinidades deositacionales las arcillas ueden estar asociadas a sales limos ) materia or+!nica radioactivas. 'a fracción del volumen de arcilla s* ser! i+ual a /s* si la a%sorción de : de las formaciones aumenta en la medida ue incrementa la densidad de la formación alica a arenas con laminaciones de lutitas ) est! reresentado or la línea recta de la figura % . Por el contrario el aumento de la arcillosidad ocurre cuando arcilla auti+9nica crece dentro del esacio oroso de arenas ori+inalmente limias ) orosas la línea curva de dic*a fi+ura es utiliada ara convertir /s* a s* es decir modelo no lineal.
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Figura '. Es:ue!a de con(ersi"n del indicador de arcilla1 a racci"n de arcilla. Tomado de Bigelow’s, (1998).
Sas!ndose en lo anterior se dise@aron los modelos ara el c!lculo del volumen de arcilla no lineales ue se muestran en el cuadro &.
Cuadro ; Modelos u&ili8adas 'ara el c*lculo del (olu!en de arcillosidad Ecuación
Autor
Vsh
= 1.7 − 3.38 − ( Ish +
Vsh
=
Vsh =
0.7
)2
Ish 2
−
Ish
Vsh( rocas
terciarias )
−
viejas)
2
Clavier
&teiber 2
3 − 2 × Ish −
1
&teiber 1
Ish
Vsh ( rocas
=
=
2 2 × Ish 3
−1
2 3.7 × Ish − 1 2 3.7 − 1
(arionov Rocas )ie#as (arionov Rocas *erciarias
Tomado de Bigelow’s, (1998).
6os tendencias de evaluación de arenas arcillosas se ori+inaron a artir del e,ceso de conductividad o%servado en las arenas arcillosas.
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'odelos asados e" s*
Para 'avanda 02((& Estos modelos tenían la desventaa de no estar %asados en concetos científicos demostra%les con la consecuencia de ue son susceti%les de ser mal interretados ) mal utiliados. Por otra arte ueden concetualmente alicarse a los erfiles de oos sin la comlicación de la cali%ración de los ar!metros de arcillosidad. Consideran ue la contri%ución de la arcilla a la conductividad total de la roca era una función del volumen de arcilla s* el ue a su ve es definido como la fracción de arcilla *8meda or unidad de volumen de la roca. En los tra%aos e,erimentales iniciales se encontraron relaciones otencialmente 8tiles entre la cantidad de sólidos conductivos resentes en un sistema +ranular ) la conductividad de la fase sólida. En estos modelos 0 cuadro 8 no se toma en cuenta ni la comosición ni la distri%ución de las arcillas )a ue variaciones de estos factores ueden dar ori+en a efectos marcadamente diferentes de la arcillosidad ara una misma fracción de s* otros modelos fueron desarrollados ue tomaran en cuenta la +eometría ) la electrouímica de la interface electrolitomineral de arcilla.
Cuadro < Modelos de e(aluaci"n de arenas arcillosas +asados en =s,. Ecuaci"n
Au&or
CtL0C?F$?nHs*2Cs*
Rossin 01&=(
CtL0C?F$?nHs*Cs*
$imandou, 01&=3
Ct12L0C?F12$?n2Hs*Cs*12
6oll 0in9dito
Ct12L0C?F12$?n2Hs*1s*2 Cs*12$?n2 22
Pouon ) 'eveau, 01&"1
+ota Tomado de Bigelow’s, (1998).
'odelos asados e" el modelo i!"ico de dole ca-a
Para $oto 02(1( El t9rmino modelo de do%le caa se utiliar! ara descri%ir todo modelo concetual ue se %ase en el fenómeno iónico de do%le caa
en los cuales atri%u)en la conductividad anormal de los
)acimientos arcillosos a la do%le caa iónica de la solución ad)acente a la suerficie car+ada el9ctricamente del mineral de arcilla. En otras ala%ras e,iste un ran+o de C? or de%ao del cual la conductividad de la roca arcillosa Co es no lineal ) otro or encima del cual es lineal tal como se ilustró en la fi+ura =. 6esde un unto de vista electrouímico esto imlica ue la formación arcillosa se comorta como si conteniese dos tios de a+ua7 >na adsor%ida or la arcilla ue ocua una fracción del volumen oroso cu)a comosición no es salina ero contiene los cationes de comensación necesarios ara %alancear la car+a ne+ativa del !rea suerficial de los minerales de arcilla ) otra leana a la suerficie de la arcilla ue ocua otra fracción del esacio oroso cu)a comosición es la del a+ua de formación. >na roiedad mu) imortante de las arcillas es la e,istencia de una caa de a+ua cercana a la suerficie de la arcilla ue es esencialmente inmóvil. 'as fueras electrost!ticas de ad*erencia son tan fuertes ue el a+ua no uede ser e,ulsada de la arcilla ni a8n or esfueros tremendos de comactación. 6e i+ual manera el *idrocar%uro ue mi+ra dentro de una arena arcillosa no reemlaar! a esta a+ua. En el cuadro 9 se muestran los rinciales modelos %asados en el modelo iónico de do%le caa.
Cuadro > Princi'ales !odelos de e(aluaci"n de arenas arcillosas +asados en el !odelo i"nico de do+le ca'a. Ecuaci"n
Au&or
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CtL0$?t.t2 0C? H S
-a,man$mits 01&=#
CtL0$?t.t2 XC?01-
6o%le A+ua 0Clavier et al. 1&""
+ota Tomado de Bigelow’s, (1998).
CONCLUSIÓN Al momento de realiar una evaluación en la formación es imortante conocer ue ara o%tener el volumen de arcilla resente en la misma se de%e determinar el índice de arcillosidad el cual se o%tiene a trav9s del m9todo lineal este m9todo esta%lece ue el volumen de arcilla es calculado a artir de re+istros :amma a) 0:r Potencial Esontaneo 0$P esistividad 6ensidad Beutrón )o $ónicoD de los cuales el m!s utiliado es
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el a)os :amma %!sicamente todos los m9todos se desarrollaron en torno a este )a ue todos toman en cuenta el valor del índice de arcillosidad ara determinar el volumen de arcilla resente en la formación. El m9todo de Clavier $tei%er ) 'orionov esta%lecen una serie de formulas ara determinar el volumen de arcilla resente en la formación con la finalidad de conocer la cantidad de arcilla resente en un cuero arenoso ) así determinar si la arena es limia o sucia lo ue ermite caracteriar el !rea +eoló+ica en estudio. Al i+ual ue ara el c!lculo de volumen de arcilla resente en el )acimiento se esta%lecieron una serie de ecuaciones ue ermitieron determinar cu!l es la fracción de a+ua resente en el reservorio lo ue resulto de +ran imortancia )a ue a artir de este factor se uede determinar la saturación de etróleo e,istente. Con resecto al eercicio se arecia en los ciemi9s de la arena a evaluar en el re+istro setenta ) dos ies son de arena neta no se tiene arena neta etrolífera ) resenta treinta ) seis ies de arena neta e,lota%le. Para la o%tención de los datos del eercicio se utiliaron dos modelos arc*ie ) simandu, los cuales se diferencias en ue arc*ie es utiliado ara arenas limias ) simandu, en arenas arcillosasD como se uede notar en la diferencia de los resultados.
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