registro de espectroscopia de rayos gamma

INGENIERÍA PETROLERA

REGISTROS DE LITOLOGÍA POROSIDAD Y ELÉCTRICOS

La venta tabasco

2015

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE VILLA LA VENTA INGENIERIA DE FLUIDOS DE CONTROL INGENIERIA PETROLERA

Índce !ene"a#

Contendo ........................................................... ........................................ ..................... .............. ..... 4 I Int"od$cc%n........................................ .......................................................... ........................................ .............................................. .......................... 5 II Ob&etvos...................................... ........................................................... ........................................ ............................................... ........................... 6 'NIDAD ###.......................................

()1 Re!st"o de es*ect"osco*a + "a+os " a+os !a,,a........................................7 ()1)1Es*ect"osco*a de "a+os Ga,,a....................................................7 ......................................................... ....................................... .................................. .............. 8 ()2 -e""a,entas......................................

....................................... ........................................................... ....................................... ....................................... ............................. ......... 9

()/ Ra+os !a,,a nat$"a#es.....................................................................15 ()5 -e""a,enta de "a+os !a,,a.............................................................16 () Ca#b"ac%n de #as .e""a,entas de Ra+os Ga,,a).........................17 ...................................... ......................................................... ........................................................ ..................................... 21 .......................................................... ....................................... ....................................... ................... 28 I Conc#$s%n....................................... ........................................................... ................................................... ............................... ....... 29  3b#o!"a4a.......................................

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5 “R” ING. SURAYA SURAYA SARAÍ QUEVEDO LÓPEZ


Índce de 4!$"a (Figura 1 R!"r!#!$%a&i'$ ! )a# "ar%!# ! )a *!rra+i!$%a ! !#"!&%r'#&'"ia ! Ra,'# Ga++a. (Figura - Au#%! Au#% ! )i$!a) ! )a &a)i/ra&i'$ &a)i/ra &i'$ (r!&%a (r!&% a 05. (Figura 2 Di#%ri/u&i3$ Di#% ri/u&i3$ ! 4!$%a$a# 4! $%a$a# , &a$a)!#. &a$a )!#. (Figura 0 Pr!#!$%a&i'$ Pr!#! $%a&i'$ a$%igua a$%i gua ! )a# &a)i/ra&i'$!#(Ra &a)i/ra&i '$!#(Ra,'# ,'# Ga++a. (Figura5  Pr!#!$%a& Pr! #!$%a&i'$ i'$ +'!r$a ! )a# &a)i/ra&i'$ &a )i/ra&i'$!# !# (Figura  E#"!&%r'#&'"ia ! ra,'# ga++a. (Figura 6 P!r7i) P! r7i) ! !#"!&%r'+!%r8a !#"!& %r'+!%r8a ! ra,'# ra ,'# ga++a $a%ura)!#. $a%ura )!#. (Figura 9P!r7i) ! !#"!&%r'+!%r8a ! ra,'# ga++a $a%ura)!# , 7a&%'r 7'%'!):&%ri&' #'/r! )a 7'r+a&i3$ 7'r+a &i3$ S"ri$g*i)) S"ri$g*i) ) &'$ !#arr'))' !) ! ) +i!+/r' +ari$' , &'$%i$!$%a). &'$%i$! $%a). (Fig Figura ura

;

(Figura 1< E#%ui' E #%ui' ! r!gi#%r'# r!gi# %r'# ! !#"!&%r'#&'"i !#"!& %r'#&'"iaa , ra,'# ga++a (Figura (Fig ura 11 Ra,'# Ra ,'# ga++a ga ++a (Figura 1- 1-  E4a)ua&i3$ E4a)ua &i3$ ! r!gi#%r'# r!gi #%r'# !) "'=' " '=' A>1<1.

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5 “R” ING. SURAYA SURAYA SARAÍ QUEVEDO LÓPEZ


I Int"od$cc%n La adquisición de registros geofísicos de pozos ha sido, a lo largo de la historia de la perforación de pozos, una herramienta de vital importancia para la evaluación cualitativa y cuantitativa de las formaciones debido al valor que agregan al trabajo de ingeniería de yacimientos, convirtiéndose en una herramienta indispensable en la industria petrolera dada la exactitud de sus mediciones, la precisión de su operación y la versatilidad de su visualización actual. in los registros de pozos no se podrían poner en producción en forma eficiente, ni caracterizar los yacimientos. !artiendo de que una herramienta de registros produce una medición sobre la base de una se"al eléctrica que se relaciona en una forma conocida por el par#metro físico que se est# midiendo. La salida registrada debe ser consistente y repetible de una corrida de registros a otra y de una herramienta a otra herramienta. !uesto que la sensibilidad herramienta no puede ser la misma para todas las herramientas, especialmente si son de compa"ías fabricantes diferentes. $n este trabajo nos enfocaremos en lo que es registro espectroscópico y rayos gamma, se conocer#n las herramientas que utiliza este registro y se conocer# como se aplican estas. !ara lograr esto, las mediciones est#n relacionadas con patrones de referencia est#ndar por un proceso conocido como calibración. $l procedimiento de calibración ajusta la sensibilidad de un instrumento a un est#ndar de calibración conocida. $l proceso de calibración consiste en observar la respuesta de medida del dispositivo al de una est#ndar conocido.

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5 “R” ING. SURAYA SARAÍ QUEVEDO LÓPEZ


II Ob&etvos •

•

•

Conoce" 6$e es $n "e!st"o de es*ect"osco*a + "a+os !a,,as

A*"ende" 6$e .e""a,entas $t#7a $n "e!st"o de es*ect"osco*a + "a+os !a,,as

Sabe" c%,o se $t#7a $n "e!st"o de es*ect"osco*a "es*ecto a #os "a+os !a,,a en #a nd$st"a *et"o#e"a

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'NIDAD ###

REGISTRO DE LITOLOGÍA POROSIDAD Y ELÉCTRICOS

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()1 Re!st"o de es*ect"osco*a + "a+os !a,,a ()1)1Es*ect"osco*a de "a+os Ga,,a La respuesta de una herramienta de rayos gamma depende del contenido de arcilla de una formación. in embargo, la herramienta de rayos gamma naturales no tiene la capacidad de diferenciar el elemento radiactivo que produce la medida. La mayor parte de la radiación gamma natural encontrada en la tierra es emitida por elementos radiactivos de la serie del uranio, torio y potasio. $l an#lisis de las cantidades del torio y potasio en las arcillas ayudan a identificar el tipo de arcillas. $l an#lisis del contenido de uranio puede facilitar el reconocimiento de rocas generadoras. La figura % muestra un ejemplo de registro. $n rocas de carbonatos se puede obtener un buen indicador de arcillosidad si se resta de la curva de rayos gamma la contribución del uranio.

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()2 -e""a,entas La# "ri$&i"a)!# a")i&a&i'$!# ! )a *!rra+i!$%a #'$?

%. &n#lisis del tipo de arcilla

'. (etección de minerales pesados

). *ontenido de potasio en evaporitas

+. *orrelación entre pozos

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Las herramientas de $spectroscopia de ayos -amma naturales miden los niveles de energía de los rayos gamma detectados de manera individual, abarcando el espectro los niveles de energía de  a ) /e0. espondiendo a los par#metros de1 %2 $ficiencia del detector. '2 La energía de respuesta del detector

a @a)i/ra&i3$ ! F/ri&a. La calibración de 3#brica de la herramienta se realiza por un pozo que est# constituido por cuatro zonas, las tres primeras zonas contienen los elementos 4h, 5 y 6 respectivamente, los cuales nos permiten conocer la respuesta de la herramienta para así controlar la estabilización de la herramienta y la 7ltima zona que es la m#s superficial se encarga de medir la contribución de radioactividad del cemento. !ara realizar la calibración la herramienta debe estar centrada en el pozo, posteriormente se realiza un conteo en %8 ventanas las cuales contienen 9:; canales, divididas  a '<< para el espectro de energía baja, de '<: a <%% para el espectro de energía intermedia y de <%' a 9:; para el espectro de energía alta.

/ @a)i/ra&i3$ Ba!#%ra ' ! Ca))!r. La calibración se debe realizar una vez al mes y debe realizarse en alg7n lugar lo m#s alejado posible de cualquier material que pueda ejercer una contribución al contador de rayos gamma, por lo regular se realiza sobre un bloque para evitar efectos negativos. e realiza con una fuente de + =*i en la cual est# encapsulado 4orio>')', esta fuente se coloca en una especie de mango flexible que es llamado jig el cual a su vez se envuelve alrededor de la carcasa del detector.

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(Figura 1 R!"r!#!$%a&i3$ ! )a# "ar%!# ! )a *!rra+i!$%a ! E#"!&%r'#&'"8a ! Ra,'# Ga++a eguido de esto se calculan los coeficientes de sensibilidad, los cuales son guardados y almacenados.

La &a)i/ra&i3$ #! r!a)i=a ! )a #igui!$%! 7'r+a? %. e mide el espectro de fondo ?bac@ ground2. '. *omprobar que los conteos de la herramienta estén entre '< y < *!, si no es así se debe verificar el hardAare de la herramienta. ). eguido de esto se coloca el jig de 4orio en la carcasa de la herramienta +. e re7nen los datos del calibrador de 4orio. <. $l espectro de fondo se resta del espectro total para obtener el espectro calibrador. Ba que el espectro calibrador siempre va a acompa"ado del espectro de fondo. :. e procesan los espectros de energía ?lo m#s recomendable es sean 98 y ')8 para el espectro de baja energía, para el de alta energía <;) y ':%+. 9. !osterior a esto el softAare calcula los par#metros y los almacena.

La 7'r+a !$ u! 7u$&i'$a !) #'7%ar! !# )a #igui!$%!? 6tiliza un proceso de dos puntos es decir trabaja con el modelo ,+H/. B parte de que el 4orio emite cuatro picos espectrales de rayos gamma, dos en el espectro de baja energía y ' en el espectro de alta energía, posteriormente el softAare busca los picos de energía y los coloca en ventanas predefinidas. i los picos de energía salen del rango de energía predefinido el softAare los ajusta, ajustando la frontera de la ventana moviéndola a un punto fijo del pico de energía. *abe mencionar que el rango de energía para cada valor es fijado por el operador sin embargo este varía para cada herramienta de $spectrometría de ayos -amma. 10



La 7'r+a ! "r'&!#a+i!$%' !) #'7%ar! !#?

Los canales de baja y alta energía son ajustados a una línea recta donde los par#metros se definen de la siguiente manera1

Va)'r ! &a$a)R (4a)'r ! !$!rg8aH 

(onde  corresponde a la -anancia y C al Dffset, se define para cada canal1

@a$a) UR (EJu H @a$a) LR (EJL H Para u$a +!'r &'+"r!#i3$ !) "r'&!#' #! "r!#!$%a !) #igui!$%! !!+")'

(Figura - Au#%! )i$!a) ! )a &a)i/ra&i3$ (r!&%a 05K. e introducen los valores del espectro de alta energía de la fuente, en ecuaciones simult#neas1

-15 &a$a)!#R(-.10 B!VH 11



5< &a$a)!#R(<.592 B!VH R!#')4!+'# "ara R , ? R91.- &a$a)B!V -.6 &a$a)!#

4odas las herramientas de espectroscopía tienen en la primera ventana un rango de energía de '.+; a '.8%8 /ev. como se conoce la -anancia y el Dffset procedemos a obtener el ajuste de nuestra recta1

@a$a) U91.- @*B!4(-.;1; B!VH-.6 &a$a)-0< &a$a)!# @a$a) L91.- &a$a)B!4(-.09
e analizan los valores fijados para las %8 ventanas en que se divide el espectro

B se resuelve por canal '+ y '+ de alta energía, que corresponden al +<8 y +8< trasmitido a boca del pozo.

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(Figura 2 Di#%ri/u&i3$ ! 4!$%a$a# , &a$a)!#.

& @a)i/ra&i3$ A$%!# , D!#"u:# !) r!gi#%r'. *onsiste en seguir los mismos pasos que se utilizan para la calibración de 4aller. e utiliza el jig de torio>')'.

 Pa%r'$!# ! &a)i/ra&i3$. %2 *alibración de 3#brica1 >*alibrador constituido por cuatro zonas de 8E de espesor con %) ppm de 6ranio, '+ ppm de 4orio y +F de !otasio y la 7ltima de cemento. > 0erificación de la fuente cada : meses. '2 *alibración /aestra ó de 4aller1

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>Gig1 que es una fuente de .% m*i de adio>'': montada en una plantilla de + =*i de 4orio>')'. > 3uente de rayos gamma interna ?&mericio>'+%2 que est# incrustada en un detector alpha ?cristal de centello de 3luoruro de *alcio2. > &juste por medio de una calibración de ' puntos ?BHmIJb2 >*alibración mensual

! Fa&%'r!# u! a7!&%a$ )a &a)i/ra&i3$. %2 La estabilización de la herramienta no es correcta. '2 /al posicionamiento del jig. )2 Dtras fuentes en las proximidades.

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()/ Ra+os !a,,a nat$"a#es La herramienta de rayos gamma y mide la radiactividad natural de las formaciones y es 7til para detectar y evaluar depósitos de minerales radioactivos tales como potasio y uranio. $n formaciones sedimentarias el registro refleja normalmente el contenido de arcilla de la formación. *uando $sto se debe a que los elementos radiactivos tienden a concentrarse en las arcillas. Las formaciones en limpias usualmente tienen un bajo nivel de contaminantes radiactivos, tales como cenizas volc#nicas o granito deslavado o aguas de formación con sales disuelta de potasio.

La herramienta se corre normalmente $n combinación con otros servicios y remplaza a la medida del potencial espont#neo en pozos perforados, lodo salado, lodo con base de aceite o aire.

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()5 -e""a,enta de "a+os !a,,a Las aplicaciones principales de la herramienta son1

%.>Kndicador de arcillosidad

'.>*orrelación

).>(etección de marcas o trazadores radiactivos.

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() Ca#b"ac%n de #as .e""a,entas de Ra+os Ga,,a) La herramienta de ayos -amma ?-2 mide la radiación natural producida por el proceso de decaimiento de los elementos encontrados en las formaciones.

a @a)i/ra&i3$ ! F/ri&a. e realiza en un pozo que se encuentra en ouston, 4exas, este contiene ) formaciones de 8E ?en alliburton es de ;E2 de espesor cada una y mediante aditivos especiales ?%) ppm de 6ranio, '+ ppm de 4orio y +F de !otasio2 se le da una radioactividad semejante a las lutitas. (ada la naturaleza de la calibración se desarrolló un patrón secundario y este consiste en una fuente de .% mili*urie ?m*i2 de adio>'': ?en alliburton se utiliza una fuente de '< =*uries de 4orio>')'2 y se monta en una plantilla de + =*uries ?=*i2 de 4orio>')' ? chlumberger maneja una plantilla de acero2.

/ @a)i/ra&i3$ Ba!#%ra 3 ! Ca))!r. La calibración de 4aller implica leer la lectura de fondo y los conteos cuando la herramienta esta en su lugar. !ara realizar se coloca el jig de 4orio que es una fuente de .% m*i de adio>'': sobre la herramienta, se ingresa el valor del jig de 4orio y se toma la lectura del calibradorM esta lectura va acompa"ada siempre de la lectura de medio ambiente de fondo ?bac@ ground2 que corresponde al ruido, por lo que para obtener la lectura correspondiente al calibrador hay que restarle la lectura de fondo. eguido de esto se utiliza un modelo de ' puntos para realizar la calibración, para determinar la -anancia y el Nero ?7 Dffset21

Z!r'? corresponde a los conteos de ayos gamma. Ga$a$&ia? corresponde al est#ndar de calibración. e utiliza el método de la línea recta (Y+H/ para determinar los par#metros del registro.

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Para &'+"r!$!r )a &a)i/ra&i3$ #! "r'"'$! !) #igui!$%! !!+")'?

!ar#metros iniciales1

Va)'r !) &a)i/ra'r -<5 API. L!&%ura ! F'$' 55 &'$%!'# (@PS ! )a *!rra+i!$%a. L!&%ura ! F'$' H &a)i/ra'r 05< @PS ! )a *!rra+i!$%a.

Dbtenemos los conteos del calibrador ya que estos siempre van acompa"ados de la lectura de fondoM

@'$%!'# !) &a)i/ra'r (L!&%ura ! 7'$'H @a)i/ra'r> L!&%ura ! 7'$'  2;5 @PS ! )a *!rra+i!$%a

6tilizando el modelo de ' puntos y la ecuación de la recta1

Y  +  H /

ustituyendo y asumiendo que el cero de la herramienta corresponde al cero de &!K1 '
esolviendo se obtiene1

Z!r' < Ga$a$&ia <.519; Y )'# 4a)'r!# &a)i/ra'# L!&%ura ! F'$' <.519;55 -9.5002 API @a)i/ra'r <.519;2;5-<0.;55 API L!&%ura ! 7'$' H &a)i/ra'r <.519;05<-22.5<5 API

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& @a)i/ra&i3$ A$%!# , D!#"u:# !) r!gi#%r'. $l procedimiento es similar a la calibración en taller y se debe verificar que los par#metros obtenidos estén en tolerancia con los de taller.

 Pa%r'$!# ! &a)i/ra&i3$. %2 *alibración de 3#brica1 > *alibrador constituido por cuatro zonas de 8E de espesor con %) ppm de 6ranio, '+ ppm de 4orio, +F de !otasio y la 7ltima de cemento. > 0erificación de la fuente cada : meses.

'2 *alibración de 4aller1 > Gig1 3ormado por una fuente de .% m*i de adio>'': montado en una plantilla de + =*i de 4orio>')'. > 3uente de rayos gamma interna ?&mericio>'+%2 que est# incrustado en un detector alpha ?cristal de centello de 3luoruro de *alcio2. > &juste por medio de una calibración de ' puntos ?BHmIJb2. > *alibración /ensual.

! Fa&%'r!# u! a7!&%a$ )a &a)i/ra&i3$. %2 /ala colocación del Gig

'2 (etector de cristal da"ado

)2 3uentes radioactivas en la proximidad La mayoría de los errores se da por la mala colocación del Gig, debe verificarse este procedimiento, en caso de que siga fallando hay que recurrir al electrónico para que verifique la herramienta.

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7 Pr!#!$%a&i3$ ! )a# &a)i/ra&i'$!#.

(Figura 0 Pr!#!$%a&i3$ a$%igua ! )a# &a)i/ra&i'$!# (Ra,'# Ga++a (@3r'4a.

(Figura 5 Pr!#!$%a&i3$ +'!r$a ! )a# &a)i/ra&i'$!#.

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(Figura  E#"!&%r'#&'"ia ! ra,'# ga++a.

21



(Figura 6 P!r7i) ! !#"!&%r'+!%r8a ! ra,'# ga++a $a%ura)!#.

22



(Figura 9P!r7i) ! !#"!&%r'+!%r8a ! ra,'# ga++a $a%ura)!# , 7a&%'r 7'%'!):&%ri&' #'/r! )a 7'r+a&i3$ S"ri$g*i)) &'$ !#arr'))' !) +i!+/r' +ari$' , &'$%i$!$%a).

23



Figura ;

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(Figura 1< E#%ui' ! r!gi#%r'# ! !#"!&%r'#&'"ia , ra,'# ga++a

25



(Figura 11 Ra,'# ga++a

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(Figura 1- $valuación de registros del pozo &>%%. ?*arril %1 rayos gamma, caliper. *arril '1 resistividad ?&48 profunda, &4' somera2. *arril )1 densidad ?DN2, porosidad ?O!K2, sónico compresional ?(4*D2. *arril +1 presiones. *arril <1 profundidad ?(epth en m2, 4emperatura ?4emp2. *arril :1 unidades de flujo ?5h2, capacidad de almacenamiento ?!Kh2.

*arril 91 permeabilidad de registros ?@Pregistros, perm. de n7cleos ?OPperm2. *arril ;1 saturación de agua ?Q2, tipos de roca. *arril 81 0ol. de agua total ?C0Q42, porosidad total ?!K42. *arril %1 litología2.

I Conc#$s%n $n este trabajo se habló de lo que es un registro de espectroscopia y rayos gammas. 27



e mencionó que la respuesta de una herramienta de rayos gamma depende del contenido de arcilla de una formación.

e mencionaron las herramientas de $spectroscopia de ayos -amma naturales que son las que miden los niveles de energía de los rayos gamma detectados de manera individual, abarcando el espectro los niveles de energía de  a ) /e0.

e conoció que la herramienta de rayos gamma mide la radiactividad natural de las formaciones y es 7til para detectar y evaluar depósitos de minerales radioactivos tales como potasio y uranio.

La herramienta de rayos gamma se corre normalmente en combinación con otros servicios y remplaza a la medida del potencial espont#neo en pozos perforados, lodo salado, lodo con base de aceite o aire.

e dio a conocer la *alibración de las herramientas de $spectroscopia de ayos -amma y *alibración de las herramientas de $spectroscopia de ayos -amma y de esta manera se dio a conocer que los registros geofísicos, no pueden tener la validez requerida si no est#n debidamente calibrados y validados para su utilización. Ba que esta información es el material m#s valioso para una empresa petrolera por lo tanto debe ser debidamente administrada y preservada.

 3b#o!"a4a 4hey, !., '8,Log data acquisition and quality control,$ditions 4echnip,segunda edición,!aris. 28



4hey,!.,'%%,Ruest for Ruality (ata,$ditions 4echnip,primera edición,!aris.

chlumberger, '%%, /anual de *ontrol de calidad.

/ousalli 0., '%%, !rocedimientos tecnicos en la evaluacion de yacimientos.

*ordova &., %8;<, *ontrol de *alidad de los egistros $fectuados con *6,chlumberger.

!$/$I, '<, !rocedimientos 4ecnicos !ara *ertificar los (atos &nalogicos y (igitales de los egistros -eofisicos de pozos.

Pgi$a# ! I$%!r$!% http1SSes.scribd.comSdocS)9:<8:'%S/&O6&LKO4$!>$-K4D?'%'2 http1SSes.scribd.comSdocS+'89+:9+SegistroCasico?'%'2

I$%!gra$%!# Bari&ru= @arri))' @3r'4a 29


registro de espectroscopia de rayos gamma

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