FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA EN PETROLEO PERFILAJE Y PETROFISICA CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO
POTENCIAL ESPONTANEO Los registros de pozos de petróleo son técnicas geofísicas en situ, que se realizan en operaciones petroleras para obtener una mayor información de los parámetro físicos y geológicos del pozo, tales como: volumen de petróleo, saturación de agua de formación, porosidad y resistividad de las rocas, etc.
POTENCIAL ESPONTANEO Los registros de pozos de petróleo son técnicas geofísicas en situ, que se realizan en operaciones petroleras para obtener una mayor información de los parámetro físicos y geológicos del pozo, tales como: volumen de petróleo, saturación de agua de formación, porosidad y resistividad de las rocas, etc.
POTENCIAL ESPONTANEO
El SP fue descubierto por accidente en los inicios de la registración eléctrica. Schlumberger utilizando la técnica del punto-por-punto, observó que un potencial natural pequeño estaba presente en el pozo aún cuando la fuente se apagaba. Este potencial espontáneo se debe a una combinación de dos fenómenos: • Un potencial Electrocinético normalmente despreciable, y • Un potencial Electroquímico compuesto de un potencial de membrana y un potencial por la unión de líquidos.
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO POTENCIAL ESPONTANEO
Es la diferencia de potencial eléctrico generado entre dos puntos, de forma natural en el subsuelo. Es un registro eléctrico que nos proporciona la información sobre las propiedades eléctricas de las rocas. El origen de este potencial espontaneo esta relacionado con fenómenos como son : Variaciones de las propiedades del terreno(cambios humedad, de su química, etc.) La presencia de cuerpos metálicos Actividad biológica de la materia orgánica, etc.
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CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO El potencial espontáneo se debe a una combinación de dos fenómenos: Potencial Electrocinético Si una solución es forzada por presión diferencial a fluir a través de una membrana, un potencial eléctrico aparecerá a través de la membrana Una situación similar ocurre cuando los flujos de filtrado de lodo fluyen a través de la costra de lodo debido al diferencial de presión entre la columna de lodo y la formación. Este potencial Electrocinético (Ekmc) generalmente es muy pequeño. En una formación de muy baja permeabilidad, donde la costra de lodo sólo se construye parcialmente, este potencial Electrocinético puede ser tan alto como 20mV. Esta situación es, sin embargo, muy rara y en general el potencial Electrocinético puede ser despreciable.
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO El Potencial Electroquímico
Este potencial es creado por el contacto de dos soluciones de salinidad diferente, o por un contacto directo o a través de una membrana semi-permeable como las lutitas
Potencial de la Membrana
Una membrana catiónica ideal, debido a su composición físico-químico, es permeable solo a los iones positivos (cationes).
Las lutitas son membranas ideales debido a que ellas son, ni demasiado arenosas ni demasiadas limosas.
En un pozo, una sección arcillosa separa normalmente agua salada (generalmente el agua connata de la zona de la virgen) de un líquido menos salado (generalmente el lodo). Existe migración de los iones positivos (Na +) del agua salada (formación) al agua menos salada (lodo). Cuando un equilibrio se alcanza:
Iones positivos que ya han cruzado la membrana de la arcilla ejercen una fuerza rechazando en los iones positivos en el lodo.
Iones negativos dejados atrás de la formación ejercen una fuerza atractiva en los iones positivos que no pueden viajar más en la arcilla. La diferencia de potencial que aparece entre las dos soluciones es dada por la fórmula:
Em = K Log amf /aw
amf y aw son las actividades electro-químico de filtrado de lodo y del agua connata.
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO Potencial de Contacto de líquidos Tiene lugar al límite entre la zona lavada y la zona virgen.
No existe ninguna lutita que separe a las dos soluciones.
Aniones así como cationes pueden transferirse de una solución a la otra debido a la salinidad más alta del agua de la formación, tanto los cationes Na+ como los aniones de Cl- migrarán hacia el filtrado de lodo.
El Ion de Na+ es comparativamente más grande y arrastra 4.5 moléculas de agua. El ión Cl - es más pequeño y arrastra sólo 2.5 moléculas de agua. Por lo tanto el anión Cl - migrará más fácilmente que los iones de Na+.
El resultado es un aumento de cargas positivos dejado atrás en el agua de la formación. Estas cargas positivas restringen la migración del Cl- hacia la zona lavada. Una diferencia de potencial aparece al límite entre las dos soluciones: E j = K ' Log amf / aw
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO El Potencial Espontáneo Estático o SSP El potencial total de la cadena entera es así la suma algebraica de: Em + E j que también se llama el Potencial Espontáneo Estático o SSP, luego el potencial Electrocinético es despreciado. El SP es la caída de potencial medido de las líneas de corriente en el pozo. L a caída de potencial total (qué es igual al SSP) esta dividida entre las diferentes formaciones y el lodo en proporción a las resistencias encontradas por la corriente en cada medio respectivo. El SP que es la medida de la caída de potencial en el lodo del pozo es sólo parte del SSP. Esta es una porción grande porque la resistencia eléctrica ofrecida por el pozo es, en general, mucho mayor que la ofrecida por las formaciones. SP = SSP = (K + K') Log amf / aw La curva del SP generalmente se presenta en la pist a 1 del registro y normalmente se registra con las herramientas de resistividad asumiendo un lodo conductivo en el pozo. En formaciones permeables, la curva del SP muestra deflexiones desde la línea base de arcillas. En capas gruesas y limpias la deflexión de la curva del SP tiende a alcanzar una desviación esencialmente constante que define una línea de arenas limpias.
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO La deflexión de la curva puede ser a la izquierda (negativa) o a la derecha (positiva), dependiendo principalmente de la resistividad relativa del agua de formación y del filtrado de lodo La magnitud de la deflexión del SP es siempre medida desde la línea de lutitas a una línea de formación limpia, formaciones acuíferas que contienen una solución de cloruro de sodio, se da por: SSP = -K log(R mfe / Rwe) En la práctica, el SP está afectado por varios factores, todos ellos tienden a reducir su magnitud. El máximo SP disponible en una zona acuífera, potente y limpia se denomina como Potencial Espontáneo Estático, o SSP (Figura B10). El SP es reducido por la arcilla en una zona arcillosa y la desviación se llama Pseudo estática Potencial Espontáneo, o PSP. La relación de estos dos valores, denominado como Alfa = PSP/SSP, se utiliza de vez en cuando como un indicador de arcilla en arenas arcillosas. Una aproximación del SSP en una arena arcillosas es SSP = PSP / (1 - VSh) donde el volumen de arcilla (VSh) se estima de la curva de Rayos Gamma, la cual se discutirá más tarde
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO
Es un registro no inducido.
El SP de los materiales del subsuelo se originan en las células electroquímicas formadas por el contacto entre las arcillas, las arenas y el lodo de perforación y como consecuencia del efecto electrocinética de los fluidos que se mueven a través de la zona permeable.
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO
MEDICION El SP se mide introduciendo un electrodo en el sondeo sin entubar, mientras que el otro electrodo se sumerge en un pozuelo escavado en la superficie y lleno de lodo de perforación
No funciona en lodo base aceite
En la actualidad ha sido desplazado por el registro GR.
CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO
Se considera nulo en frente a las capas gruesas de arcilla.
LINEA BASE DE LAS ARCILLAS
Es la línea trazada que une todos los puntos con SP nulo
Los registros se realizan de tal manera que:
Las desviaciones a la izquierda de la línea base se consideran negativas
Las desviaciones a la derecha de la línea base se consideran positivas.
CURVAS DE POTENCIAL ESPONTANEO
Cuando la salinidad del lodo de perforación es mayor que la salinidad del agua de formacion entonces se produce un cambio iónico del pozo hacia la formacion y el SP es positivo.
Cuando la salinidad del lodo de perforación es menor que la salinidad del agua de formacion entonces se produce un cambio iónico de la formacion al pozo y el SP es negativo
CURVAS
DE POTENCIAL ESPONTANEO
CURVAS DE POTENCIAL ESPONTANEO
Las arenas poco consolidadas que contienen agua dulce poseen registro SP positivos
Las arenas poco consolidadas que contienen agua salada poseen registro SP negativos
Cuando la salinidad del lodo de perforación es similar al de la de agua de formación, no se produce ningún intercambio iónico entonces el SP es neutro (lutitas el SP no sirve).
Su unidad es el mV
CURVAS DE POTENCIAL ESPONTANEO
CURVAS DE POTENCIAL ESPONTANEO
El SP se utiliza para ubicar capas porosas, para calcular la salinidad del agua de formación y la resistividad del agua de formación. Aplicaciones: El perfil de SP es utilizado para: Detectar estratos permeables. Hacer correlación de capas. Determinar valores de ρ del agua de formación (Rw). Dar una idea cualitativa del contenido de arcilla en cuerpos rocosos permeables.
CURVAS DE POTENCIAL ESPONTANEO
Componentes del SP
El Sp tiene dos componentes:
Componente electrocinetico :
Su génesis está ligado al paso de un fluido a través de un medio poroso
Componente electroquímico:
Este potencial se produce por contacto de soluciones de diferentes salinidades
Componente electrocinetico
Este potencial se produce por contacto de soluciones de diferentes salinidades. El contacto puede ser directo o a través de una membrana semi-permeable como las lutitas. De acuerdo con el tipo de contacto el potencial puede ser: Potencial de contacto de líquidos o potencial de membrana.
POTENCIAL DE CONTACTOS DE LIQUIDOS
POTENCIAL DE MEMBRANA
