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REGISTROS DE DENSIDAD Los registros de densidad se usan principalmente como registros de porosidad. Otros usos incluyen identificación de minerales en depósitos de evaporitas, detección de gas, determinación de la densidad de hidrocarburos, evaluación de arenas con arcilla y de litologías complejas, determinación de producción de lutitas con contenido de aceite, cálculo de presión de sobrecarga y propiedades mecánicas de las rocas. Se basa en la medición de la densidad de la formación, por medio de la atenuación de rayos gamma entre una fuente y un receptor. Posee una fuente de rayos gamma, los cuales colisionan con los átomos presentes en la roca. La herramienta también posee un receptor que mide los rayos gamma dispersos liberados en las colisiones.
PRINCIPIO Una fuente radioactiva, que se aplica a la pared del pozo en un cartucho deslizable, emite a la formación rayos gamma de mediana energía. Se puede considerar a estos rayos gamma como partículas de alta velocidad que chocan con los electrones en la formación. Con cada choque, los rayos gamma pierden algo de su energía aunque no toda, la ceden al electrón y continúan con energía disminuida. Esta clase de interacción se conoce como efecto Compton. Los rayos gamma dispersos que llegan al detector, que está a una distancia fija de la fuente, se cuentan para indicar la densidad de la formación. El número de colisiones en el efecto Compton está directamente relacionado con el número de electrones de la formación. En consecuencia, la respuesta de la herramienta de densidad está determinada esencialmente por la densidad de los electrones (número de electrones por centímetro cubico) de la formación. La densidad de los electrones está relacionada con el volumen de densidad real , que a su vez REGISTRO DE POZOS
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depende de la densidad del material de la matriz de la roca, la porosidad de los fluidos que llenan los poros.
EQUIPO Para minimizar la influencia de la columna de lodo. La fuente deslizable y el detector están cubiertos. Las ranuras de las cubiertas se aplican contra la pared del pozo por medio de un brazo excéntrico. La fuerza ejercida por el brazo y el diseño en forma de arado del patín, le permiten cortar a través de enjarres suaves. Cualquier enjarre o lodo que quede entre la herramienta y la formación es visto como parte de esta última y debe tomarse en cuenta. Se requiere una corrección cuando el contacto entre el cartucho y la formación no es perfecto (cuando hay enjarre o irregularidades en la pared del pozo).
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Si solo se utiliza un detector, no es fácil determinar la corrección ya que depende del espesor, del peso e incluso de la composición del enjarre o de lodo interpuesto entre el cartucho y las formaciones. Como se muestra en la fig. 1.1, en el registro de densidad de formación compensada, se utilizan dos detectores de diferentes espaciamientos y profundidades de investigación. La carta de la fig. 1.2 es una representación de ritmos de conteo de espaciamiento largo contra corto. Los puntos para un valor dado de , y para distintas condiciones del enjarre caen muy cerca de una curva promedio. Utilizando estas curvas promedio es posible colocar en el diagrama los dos ritmos de conteo y determinar el corregido del diagrama sin ninguna medición explicita de la densidad o del espesor del enjarre. Esta técnica de medición se conoce como de “espina dorsal y costillas”. La corrección se hace automáticamente y la curva corregida y ∆ (la corrección hecha) se graban directamente en el registro (Fig. 1.4). La distancia entre el frente del cartucho y la extremidad del brazo excéntrico se graba como un registro de calibre, que ayuda a evaluar la calidad del contacto entre el cartucho y la formación.
REGISTRÓ EN POZOS VACÍOS
El diagrama de espina y costillas para pozos vacíos no es igual al que se muestra en la Fig. 1.3. Cuando la herramienta de densidad se emplea en pozo vacío, la densidad total se calcula automáticamente de acuerdo con la respuesta de la herramienta al pozo vacío.
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PRESENTACIÓN DEL REGISTRO La información del registro se presenta como se muestra en la Fig.1.4. La curva de densidad total, , se registra en las pistas 2 y 3 con una escala de densidad lineal en gramos
por centímetro cubico. También puede registrarse una curva de porosidad opcional en las pistas 2 y 3. Esta es una solución continua de la ecuación 1.3 usando valores preestablecidos de y de seleccionados de acuerdo con las condiciones. El (que indica cuanta compensación de densidad se ha aplicado para corregir el efecto de enjarre y la rugosidad del agujero) por general se registra en la pista 3. El calibre se registra en la pista 1. En la pista1 también puede registrarse simultáneamente simultáneamente una curva de rayos gamma (GR). Si se corre un registro nentrónico compensado en combinación con el registro también se graba en las pistas 2 y 3.
∆
Ejemplo de registro de densidad:
En el ejemplo se pueden apreciar los valores de densidad registrados para la Halita (2,03 g/cc), contrastando con las anhidritas infrayacientes (2,96 g/cc) y con los shales intercalados (2,5 g/cc), la densidad del shale varia con la composición y compactación. Los valores de baja densidad de algún gas residual influenciaran fuertemente la lectura de densidad haciendo ver una aparente alta porosidad.
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DENSIDAD DE ELECTRONES Y DENSIDAD TOTAL El registro de densidad responde a la densidad de electrones de las formaciones. Para una sustancia que consiste de un solo elemento, el índice de densidad de electrones, esta relacionado con la densidad total,
Donde:
= es la densidad total real.
Z= es la numero atómico (número de electrones por átomo). A= es el peso atomico ( /A es proporcional proporcional al número de átomos por centímetro centímetro cubico de la sustancia).
Para una sustancia molecular, el índice de densidad de electrones se relaciona con la densidad total: ∗ 2 ∑. Ec. 1.1 Donde:
∑ es la suma de los números atómicos de los átomos que constituyen la molécula) y
peso mol. Es el peso molecular. Para la mayoría de las sustancias de formación, las cantidades entre paréntesis de la ecuación 1-1a y 1-5b se acercan mucho a la unidad (columna 4 de los cuadros 5-2 y 53). Cuando la herramienta de densidad se calibra en formaciones de caliza saturadas con agua dulce, la densidad total aparente, , como es leída por la herramienta está relacionada con el índice de densidad de electrones , por:
1.0 1.070 7044 ∗ 0.1883 0.1883..
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Para areniscas, calizas, y dolomía saturadas de fluido, la lectura de la herramienta , es prácticamente indica a la densidad total real . Para unas cuantas sustancias, como silvita, sal, yeso, anhidrita, carbón y para formaciones que llevan gas, son necesarias las correcciones que se muestran en la Fig. 5.15 para obtener valores de densidad total a partir de las lecturas del registro de densidad.
POROSIDAD A PARTIR DEL REGISTRO DE DENSIDAD
Para una formación limpia con una matriz de densidad conocida ,que tenga una porosidad ∅, que contenga un líquido de densidad promedio , la densidad total de la formación , será:
Para fluidos usuales en poros (excepto gas e hidrocarburos ligeros) y para minerales comunes de las matrises de yacimiento, la diferencia entre la densidad aparente , que lee el registro de densidad y la densidad total, , es tan pequeña que no se toma en cuenta.
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Ejercicios de registro de densidad Problema 1 Calcular la respuesta de la herramienta de densidad próxima a una formación de azufre puro con una densidad aparente real de 2,07 gr/cc.
Solución
De peso atómico tabla 2.6 de azufre, A, es 32,07 y su número atómico, Z, es de 16.
∗ 1 ∗ 2.07 2.0!! 232.07 Problema 2 La porosidad de densidad se calcula generalmente gen eralmente asumiendo. Comparar esta porosidad aparente a la porosidad real que corresponde a una densidad aparente de 2,1 en los siguientes entornos: a) una arenisca acuífero invadido por un filtrado de lodo de 1,05 de densidad. una arenisca cojinete 0.8 aceite caracteriza por y. una presion de arenisca bajo gasífera caracteriza 30 saturación s aturación de gas residual.
"2.!2.1## 0.33 $ 33% ∅ "2.!2.1 "2.!1# # 2.!1 " # &.'()&.*# &.'()&.* ∅ "&.'()*.+(# &.'()*.+(# 0.34 $ 34%
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Problema 3 Una roca arenisca arenisca acuífera muestra una densidad de 2.1g/cc. Calcular Calcular la porosidad usando una densidad densidad de matriz de 2.68 g/cc. g/cc. Comparar este valor calculado con la densidad de la matriz normalmente asumida de 2.65 g/cc.
∅ 33%
"2.8 2.1# 0.34! ∅ "2.8 "2.8 8 1#
-
34.!%
Esto representa una desviación de -1.5 unidades de porosidad y un error relativo de – 4%
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