ESCUELA POLITECNICA NACIONAL NACIONAL REGISTROS II
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Ingeniería en Petróleos
Registros II
MÉTODOS PARA EVALUAR FORMACIONES ARCILLOSAS
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Fredd Ca!"#$%a EVALUACION DE FORMACIONES ARCILLOSAS Introd#!!ión El efecto de la arcillosidad en la conductividad de la arena arcillosa con frecuencia muy desproporcionado en relacin a la cantidad de Lutita! El efecto real depende de la cantidad tipo y distri"ucin relativa de las Lutitas y de la naturale#a y cantidades relativas de a$uas de formaciones! •
•
•
La evaluacin de formaciones arcillosas por lo $eneral es %asta cierto punto comple&a! La Lutita modi'ca todas las mediciones del re$istro y se re(uieren correcciones de"ido al contenido de Lutita! Atreves de los a)os las investi$aciones %an propuesto varias modelos de interpretacin para el caso de arenas arcillosas!
En ciertos casos el modelo se "asa en la Lutita presente en una $eometr*a especi'ca dentro de una arena arcillosa+ por e&emplo, •
• • •
La Lutita puede estar presente en forma de laminas del$adas entre las capas de la arena limpia! Como $ranos o ndulos en la estructura de la matri# de arena Encontrarse de manera dispersa- a trav.s del sistema porosoEn forma de acumulaciones (ue se ad%ieren o recu"ren los $ranos de arena!
Otros modelos de arenas arcillosas se "asan en ciertas caracter*sticas especi'cas de a Lutita- como •
Su capacidad de intercam"io de cationes o area super'cial!
Sin importar su concepto "/sico la mayor*a de los modelos de interpretacin de arenas arcillosas emplean una t.cnica promediada por peso con el propsito de evaluar las contri"uciones relativas de las fases arenosas y arcillosas al proceso total de la arena!
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METODOS DE DO(LE A)UA
Estos modelos est/n compuestos por una parte de arena limpia- descrito por la ecuacin de Arc%ie m/s un t.rmino de Lutita! Generalmente todos los modelos se reducen a la ecuacin de saturacin de a$ua de Arc%ie cuando la fraccin de Lutita es cero! Uno de estos modelos es el denominado *M+todo de do%le ag#a, este modelos propone (ue una formacin arcillosa se comporta como una formacin limpia con la misma porosidad- tortuosidad y contenido de 0uido- e1cepto (ue el a$ua parece ser as conductiva (ue los esperado de su salinidad volum.trica! El e1ceso de salinidad es de"ido a cationes adicionales li$ados levemente en una capa de difusa (ue rodea las part*culas de arcilla para compensar la de'ciencia de car$as el.ctricas en el cristal de arcilla! Este modelo no toma en cuenta la e1clusin de sal de parte del volumen de poros cercanos a la super'cie es como se muestra en la '$ura 23!
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En otras pala"ras la capa de a$ua li$ada a la super'cie de arcilla contiene m/s iones positivos 4Na56 (ue iones ne$ativos 4Cl76! Este %ec%o es necesario para "alancear la distri"ucin de car$a interna ne$ativa de las part*culas de arcilla! El espesor de la capa difusa de iones positivos 4Na56- 8d- se relaciona con la salinidad de la formacin siendo m/s pe(ue)as para a$uas m/s salinas! 9e a(u* (ue la conduccin del 0u&o de corriente a trav.s de esta a$ua li$ada es principalmente por transporte de iones positivos!
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Generalmente- todos los modelos se reducen a la ecuacin de saturacin de a$ua de Arc%ie cuando la fraccin de lutita es cero! Uno de estos modelos es este- modelo (ue propone (ue una formacin arcillosa se comporta como una formacin limpia con la misma porosidadtortuosidad y contenido de 0uido- e1cepto (ue el a$ua parece ser m/s conductiva (ue lo esperado de su salinidad volum.trica! Al$unas de'niciones o conceptos utili#ados en este m.todo son,
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL REGISTROS II Agua ligada: Es el a$ua ad%erida a las lutitas como se descri"i! Adem/s del a$ua li$ada- las lutitas pueden contener a$ua atrapada dentro de su estructura y no e1pulsada por la compactacin de la roca! Esta a$ua no tiene la misma distri"ucin de iones (ue el a$ua li$ada y tendr/ una diferente conductividad!En el caso de (ue la resistividad del a$ua li$ada de'nida a(u* como R:; se derive de una #ona cien por ciento arcillosa- el valor de R:; se afectar/ por esta a$ua atrapada! Por consi$uiente- cuando R:; se usa como la resistividad del a$ua li$ada de la arcilla contenida en yacimientos cercanos podr*a ser incorrecta! En la pr/ctica- se encuentra (ue esto no es pro"lema y $eneralmente la R:; derivada de las lutitas puede ser usada en capas adyyacentes! Agua libre: Es toda el a$ua (ue no est/ li$ada, Se de"e notar (ue el a$ua li"re- aun(ue normalmente est/ asociada con el espacio poral- no es necesariamente produci"le! Contiene la porcin de a$ua (ue es irreduci"le! Porosidad total FT:
Fór$#las a-li!a%les al $odelo de do%le ag#a. El o"&etivo principal del m.todo de do"le a$ua es reconstruir la resisitividad de formacin mo&ada- RO! Consideremos una formacin mo&ada arcillosa en donde,
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9ado lo anterior- entonces
ϕ T =ϕ F + ϕ B y por lo tanto,
ϕWB ϕ T
S WB=
=a (ue <; representa el volumen de a$ua li$ada la cual representa encontces la porporcin de arcilla fuera del volumen total! Por lo tanto- S:; es en efecto el volumen de lutita en la formacin "a&o investi$acin! Por de'nicin, S WT =
ϕWF + ϕ WB ϕ T
ϕ T =ϕ WF + ϕWB + ϕT 9e la relacin de Arc%ie, F =
1 2
ϕT
y
F =
Ro Rw
-
2
Rw = ϕT Ro
Lo cual nos da, 2
Co= ϕT Cw
En donde, C> es la conductivdad de la me#cla de a$ua li$ada y li"re! Considerando vol?menes- tenemos,
ϕ T C W = ϕWB C WB + ϕ F C WF C W =
ϕ B C WB ϕ F C WF + = SWB C WB +( 1− S WB) C WF ϕT ϕ T
Por lo tanto, 2
C O = ϕT [ SWB C WB+( 1− S WB) C WF ]
O en resistividad, RO=
RWF RWB
ϕT [ SWB RWF + ( 1− SWB ) RWB ] 2
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL REGISTROS II 9e manera $r/'ca los resultados se ver*an como si$ue .
Saturacin de a$ua y porosidad efectiva, S WT =
√
Ro RT
ϕ T C W = ϕWB C WB + ϕ F C WF ϕ C = ϕT ( 1 −S WB ) V bwe= ϕc S W
Procedimiento para usar el modelo de doble agua Con el 'n de evaluar una formacin arcillosa usando el modelo de do"le a$ua- se de"en determinar cuatro par/metros,
&' R/F. 9el SP 4potencial natural6- t.cnica R>a- cat/lo$os de resistividad de a$ua- o valor conocido! 0' R/(. Calculado $eneralmente de la lutita circundante a la #ona usando la t.cnica de R :A! 2 RWB= ϕ TSG × RSH
ϕ T = F =
ϕ NSH + ϕ DSH 2
1 2
ϕT
1' 2T. Porosidad total del promedio de @N
[email protected] de corre$ir por efecto de $as- si es necesario! 3' S/(. Relaciona a S4- y para nuestro propsito puede ser i$ualada a S4- entonces S /( BS4! asta este punto- %emos calculado R / y S4 para nuestro e&emplo- y %emos determinado una porosidad corre$ida por $as @ T! Todo lo (ue se re(uiere a%ora es calcular R :;! Esto se puede %acer utili#ando los mismos valores de @NS y @9S determinados previamente- &unto con el valor de RS en el mismo punto4s6 so"re el re$istro! Utili#ando todos estos datos se puede determinar un valor de resistividad mo&ada RD de,
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Usando, R0 2 S WT = RT
9onde RTB RIL9 corre$ida por efectos am"ientales si se re(uiere! Para lle$ar a la saturacin de a$ua efectiva un paso m/s se re(uiere, S WB=
0'
SWT −S WB 1− SWB
- donde S B S:;
SIMANDOU5
6 Ar!illas Dis-ersas. Este modelo est/ "asado en el concepto de la fraccin volum.trica de arcilla y es usado para calcular la saturacin de a$ua en arenas arcillosas! No necesita par/metros determinados a partir de an/lisis de n?cleos! La arcilla es un componente muy importante de la roca a anali#ar de re$istros! Adem/s de afectar en la porosidad y permea"ilidad- es importante por sus propiedades el.ctricas (ue tiene $ran in0uencia en la determinacin de saturacin de 0uidos! La presencia de arcilla en la roca reservorio es un factor muy pertur"ador al evaluar una formacin! Por un lado complica la determinacin de %idrocar"uros en el lu$ar- y por otra afecta la %a"ilidad del reservorio para producirlos! Sw=
[
a∗ Rw m
ϕ
∗ R t
e
+
(
a∗ R w∗V s h m
2∗ ϕ e∗ R s h
)] ( 2
1/ n
−
a∗ R w∗V s h 2∗ϕ
9onde, S> B Saturacin de a$ua a B coe'ciente de tortuosidad m B factor de cementacin n B e1ponente de saturacin R> B Resistividad del a$ua de formacin- o%m7m! Rt B Resistividad verdadera de la formacin- o%m7m! Rs% B Resistividad frente a la arcilla- o%m7m! s% B olumen de arcilla 4Larinov6- fraccin! ϕ e B Porosidad efectiva- fraccin!
m
∗ R s h
e
)
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(Simandoux odi!cada:" S w=
0 , 4 R w
ϕ
2
(
−V sh R c
√
+ (
V sh R c
2
) +5(
ϕ
2
Rt Rw
))
Modelo de *Si$ando#7,8 -ara arenas ar!illosas' La ecuacin !F! se conoce como el modelo de HSimandou1- y permite calcular lasaturacin de a$ua en arenas arcillosas por(ue incluye el par/metro Hs%la ecuacin se determina al sustituir los coeficientes HJ y HK- o"tenidos e1perimentalmente del la"oratorio de Simandou1- (ue se muestran en las
ecuaciones !F!3y !F!- en la ecuacin !F!2!
Esta ?ltima ecuacin es el modelo de resistividad para arenas arcillosas parcialmente saturadas con %idrocar"uro referenciado por ;ASSIOUNI 426!
1'
/A5MAN6SMITS8 &9:;
Teniendo "uenas "ases- en MF propusieron una relacin de saturacin7resistividad para formaciones arcillosas (ue vincula"an la
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL REGISTROS II contri"ucin de la resistividad de la lutita con la resistividad total de la formacin y la capacidad de intercam"io catinico de la lutita 4CECCaption E1c%an$e Capacity6!
m
R t × ϕ
A × R w
(
1+
¿ ¿
R w × B × Q v Sw
)
1 /n
¿
S w=¿ Qv =CEC ( 1 −ϕ ) × ρ ma × ϕ
−1
me(cc
9onde, S> B Saturacin de a$ua en la #ona vir$enfriccin! Rt B Resistividad verdadera en la #ona vir$en- o%m7m! R> B Resistividad del a$ua de formacino%m7m! ϕ B Porosidad- fraccin! m B factor de cementacin corre$ido por arcilla! n B e1ponente de saturacin corre$ida por arcillosidad! A B constante de Arc%ie Qv B Capacidad de intercam"io catinico en la #ona vir$en- me(cc ; B Conductancia e(uivalente de la #ona 4calculada en "ase a la temperatura y R>6- la cual se o"tuvo a partir de, B=
[
2
0,225∗T −0,000406∗T 1,23
1 + R w
−1,28 ( 0,045∗T −0,27 )
]
9onde, T B Temperatura de la formacin R> B Resistividad de a$ua de formacin- o%m7m!
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3'
MÉTODO DE INDONESIA
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<'
MODELO DE NI)ERIA
Este modelo se "asa en el c/lculo de la Saturacin del a$uamediante el empleo de las si$uientes ecuaciones e1presadas,
Res#$en de los Modelos #sados en la E=al#a!ión de For$a!iones Ar!illosas
(I(LIO)RAF>A. %ttp,es!scri"d!comdoc332manual7de7interpretacion7de7re$isttros %ttp,"i"di$ital!epn!edu!ec"itstreamDDDC973D!pdf %ttp,es!scri"d!comdoc323M3etodos7para7Evaluar7
