Potencial Espontáneo (SP) y Herramientas de Registro en Pozos Petroleros: Funcionamiento y Aplicaciones

Potencial Espontáneo (SP)

Definición y Funcionamiento

El Potencial Espontáneo (SP) es la diferencia de potencial eléctrico, medida en milivoltios (mV), entre un electrodo móvil dentro del pozo y un electrodo fijo en la superficie. El registro de SP se obtiene introduciendo un electrodo móvil en el pozo y dejando un electrodo fijo en la superficie. El electrodo móvil mide los cambios de potencial dentro del lodo a medida que la herramienta de registro pasa frente a diferentes capas.

Aplicaciones del SP

• Identificación de contactos entre capas.
• Detección de capas permeables.
• Estimación del espesor de las capas.

Variación Estadística en Registros Neutrón

La variación estadística es una característica del registro neutrón. Al pasar dos veces por el mismo intervalo, nunca se obtiene el mismo valor debido a variaciones u oscilaciones aleatorias alrededor del valor de respuesta.

Efecto Groningen en Laterolog Profundo

El efecto Groningen se observa en el laterolog profundo cuando la herramienta pasa por una capa de resistividad infinita.

Herramienta de Inducción

La herramienta de inducción utiliza bobinas aisladas en fibra de vidrio, alimentadas por un oscilador de corriente, para generar un campo magnético alrededor de la herramienta. Este campo induce corrientes en la formación, cuya intensidad depende de su conductividad. La corriente circula a través de anillos concéntricos en la formación, generando un segundo campo que es detectado por el arreglo de bobinas receptoras.

Registro RST

La herramienta RST (Reservoir Saturation Tool) consta de un generador de neutrones de alta energía y dos detectores de rayos gamma, uno cercano y otro lejano. Se emplea para irradiar el entorno con neutrones de alta energía. Los núcleos atómicos absorben estos neutrones, se transforman en átomos inestables y luego decaen, emitiendo rayos gamma.

• PNC (Pulsed Neutron Capture): Mide la captura de neutrones (sigma) asociada a los iones de cloro presentes en la formación.
• PNS (Pulsed Neutron Spectroscopy): Determina la saturación de petróleo (So) midiendo la relación Carbono/Oxígeno (C/O) a través de espectroscopía.

Fórmula de Archie

La fórmula de Archie se utiliza para calcular la saturación de agua (Sw):

• Sw_{zona virgen} = √(a * Rw) / (Φ^m * Rt)
• Sw_{zona invadida} = √(a * Rmf) / (Φ^m * Rxo)
• F = Ro / Rw (Factor de formación)

Donde:

• a: Constante de tortuosidad
• Rw: Resistividad del agua de formación
• Φ: Porosidad
• m: Exponente de cementación
• Rt: Resistividad de la zona no invadida
• Rmf: Resistividad del filtrado de lodo
• Rxo: Resistividad de la zona invadida
• Ro: Resistividad de la roca 100% saturada con agua

Cálculo del Tiempo de Tránsito (Δt)

Δt = Porosidad * Tiempo de tránsito del filtrado + Volumen de la matriz * Δt de la matriz

Registros de Rayos Gamma

Registro de Rayos Gamma (GR)

Mide la radioactividad natural de las formaciones y se presenta en unidades API.

Registro de Espectroscopía de Rayos Gamma (SGR)

Tiene un detector que permite analizar las energías de los rayos gamma detectados, discriminando el contenido de uranio, torio y potasio.

Registro Sónico (BHC)

Un transmisor emite una onda acústica que se propaga por el lodo, alcanza las paredes del pozo y continúa propagándose por ellas. Los efectos de las propagaciones son registrados por receptores, normalmente a 3 y 5 pies del transmisor. La diferencia de tiempos observada, dividida entre los 2 pies que separan a los receptores, determina el tiempo de tránsito. El BHC tiene una segunda configuración invertida.

Herramienta de Densidad

Una fuente radioactiva en la herramienta emite rayos gamma de alta energía a la formación. El patín de la herramienta se apoya en la pared del pozo. La radioactividad que llega a dos detectores ubicados a pocas pulgadas de la fuente permite determinar la densidad media de la formación.

Siglas de Herramientas de Registro

• BHC: Bore Hole Compensated (Sónico Compensado)
• DSI: Dipolar Shear Sonic Imager (Sónico Dipolar)
• FDC: Formation Density Compensated (Densidad Compensada)
• CNL: Compensated Neutron Log (Registro Neutrón Compensado)
• CGR: Conventional Gamma Ray (Rayos Gamma Convencional)
• SGR: Spectral Gamma Ray (Espectroscopía de Rayos Gamma)
• AIT: Array Induction Tool (Herramienta de Inducción de Arreglo)
• DLL: Dual Laterolog (Doble Laterolog)
• GNT: Gamma Neutron Tool (Herramienta de Rayos Gamma y Neutrones)

Efectos de Interacción de Rayos Gamma

• Fotoeléctrico: Ocurre con rayos gamma de baja energía. El fotón pierde toda su energía.
• Compton: Ocurre cuando la energía de los rayos gamma está entre 75 keV y 2 MeV. Los rayos gamma pierden energía por colisión con los electrones de los átomos de la formación.
• Producción de Pares: Ocurre con alta energía. Se producen electrones y fotones.

NPHI y TNPH

• NPHI: Registro Neutrón Porosidad Convencional.
• TNPH: Registro Neutrón Porosidad Termal. Considera los efectos combinados de litología y salinidad, ofreciendo mejor calidad.

Rangos y Valores Típicos

Registro de Rayos Gamma (GR)

• Rango: 0-100 API
• Caliza: < 30 API
• Lutita: 80-300 API
• Sal: < 10 API

Fórmulas:

• Vsh = (GRlog - GRma) / (GRsh - GRma)
• Zona limpia: GRma = 5, GRsh = 75
• Zona sucia: GRma = 15, GRsh = 90

Espectroscopía

• Uranio y Torio: 0-20 ppm
• Potasio: 0-5%
• Lutita: Generalmente no contiene uranio.

Potencial Espontáneo (SP)

• Izquierda: Formación limpia
• Derecha: Formación sucia
• SP alto y Resistividad alta: Posible presencia de petróleo o gas.
• SP alto y Resistividad baja: Agua salada.
• SP positivo y Resistividad alta: Agua dulce.

Registros Resistivos

• CILM (Conductividad somera): 0-2000 mS/m
• ILD e ILM (Profunda y somera): 0.2-20 ohmios-m (logarítmico) y 0-20 ohmios-m (lineal)
• LLD (Laterolog): 0.2-2000 ohmios-m
• MSFL (Microesférico): 0.2-2000 ohmios-m (logarítmico)
• Caliper: 4-14 pulgadas

Invasión:

• Somera: Separación de la curva microesférica.
• Moderada: Las tres curvas (ILD, ILM, MSFL) se separan poco.
• Profunda: Las tres curvas se separan mucho.
• Sin invasión: Las tres curvas no se separan.

Valores de Resistividad:

• Arcilla: 5-100 ohmios-m
• Arenas: 600-10,000 ohmios-m
• Lutitas: 6-50 ohmios-m
• Areniscas: 80-10,000 ohmios-m
• Dolomía y Caliza: > 1,000 ohmios-m

Registro Sónico (BHC)

• Rango Δt: 40-140 μs/ft
• Rango de Porosidad: -15% a 45%
• Φs = (Δt_log - Δt_ma) / (Δt_filtrado - Δt_ma)

Valores de Δt:

• Arenisca: 51-55.5 μs/ft
• Caliza: 47.5 μs/ft
• Dolomía: 43.5 μs/ft
• Anhidrita: 50 μs/ft
• Sal: 67 μs/ft
• Tubería: 57 μs/ft

Porosidad de Densidad (Φd):

• Φd = (ρ_ma - ρ_log) / (ρ_ma - ρ_filtrado)
• ρ_filtrado = 1 o 1.1 g/cc

Valores de Densidad:

• Caliza: 2.71 g/cc
• Dolomía: 2.87-2.89 g/cc
• Anhidrita: 2.95-2.99 g/cc
• Sal: 2.03 g/cc
• Arcilla: 2.65 g/cc
• Arena: 2.64 g/cc

Factor Fotoeléctrico

• Arenisca: 1.8 barns/e^-
• Caliza: 5.08 barns/e^-
• Dolomía: 3.14 barns/e^-

Registro RST

• PNC (Pulsed Neutron Capture): Mide la captura de neutrones (sigma) asociada a los iones de cloro.
• Escala Sigma: 0-120 cu (unidades de captura)
• RST Porosity (TPHI): 0-0.6

Valores de Sigma:

• Gas: 8-10 cu
• Agua dulce: 20 cu
• Petróleo: 11-20, 22 cu
• Agua salada: > 100 cu
• Solo para terrígenos.

• PNS (Pulsed Neutron Spectroscopy): Determina So midiendo C/O a través de espectroscopía.

PLT (Production Logging Tool)

Mide:

1. Molinete
   • Determina las zonas productoras.
   • Evalúa la estimulación y recuperación secundaria.
   • Toma una medida continua del gasto en función de la profundidad.
2. Temperatura
   • Localiza zonas productoras o inyectoras.
   • Monitorea el comportamiento de la fractura.
   • Detecta entrada de gas.
   • Detecta movimiento de fluido detrás de la tubería.
   • Conversión de fluidos.
3. Densidad
   • Determina el flujo volumétrico en flujo bifásico.
   • Encuentra entradas de fluidos en flujo trifásico.
4. Presión
   • Análisis de prueba de pozos.
   • Extensión de yacimiento, fronteras.
   • Conversión de fluidos.
   • Determinación de flujo absoluto (AOF) y presión de cierre (SIP).