DISTURBIOS A LA FORMACION DURANTE LA PERFORACION

• Perforando y Triturando la roca– Daños en la formación

• Sistema de lodos e Invasión– Lodos Base Aceite

• Lodos de baja conductividad• Invasión Somera• Torta delgada

– Lodos Base Agua• Lodos de Moderada a alta

conductividad• Invasión somera a profunda• Torta delgada a gruesa

Mudcake

Invading filtrate

Zona de daño

Cuando La Roca esta mojada por aceite hay mayor invasión con lodos base aguaCuando La Roca esta mojada por agua hay mayor invasión con lodos base aceite

INVASION DEL FILTRADO DE LODO

Modified from J. Jensen, PETE 321 Lecture Notes

WellboreMud(Rm)

Mud Cake(Rmc)

Zona

Transición

ZonaNo Invadida

(Rt)Zona Invadida Rxo)

ZonaNo Invadida

(Rt)

BoreholeRm : Resistividad del lodo de perforaciónRmc : Resistividad del Mudcake

Zona InvadidaRmf : Resistividad del filtrado del lodoRxo : Resistividad de la zona invadidaSxo : Saturación de agua en la zona invadida

Zona No InvadidaRw : Resistividad del agua IntersticialRt : Resistividad de la zona No invadidaSw : Saturación de Agua de la zona No invadida

TERMINOLOGIA COMUN

MEDIDAS PASIVAS

• Caliper• Potencial Espontaneo• Gamma Ray

– Natural– Spectral

CALIPERS• Usos

– Estado del hueco– Mudcake (permeabilidad)– Corrige otras herramientas– Indicador inicial de litología

• Propiedades– Dos, tres, o cuatro brazos– Juntos o independientes

• Los Calipers pueden presentar desacuerdos (limitaciones)– hueco no-circular– Pozos desviados

Caliper Dos-brazos

RealAparente

Caliper Tres-brazos

Real

Aparente

arm

arm

INTERPRETACION DEL CALIPER

• Estado del hueco– En general, mas brazos dan mejor exactitud– Dos brazos < 100% error– Tres brazos < 20% error

• Mud cake– Si dcaliper < dbroca

– hmc = (dbroca - dcaliper)/2• Litología

– Agrandamiento del hueco puede indicar Shales– Saltos de la curva pueden indicar fracturas

DEFINICION DEL SP

• El SP es una medida de la diferencia potencial eléctrica entre un electrodo móvil en el hueco y uno fijo en superficie

•Los Potenciales son creados por corrientes eléctricas inducidas químicamente

•El potencial de superficie debe permanecer constante

USOS DEL SP

1. Determina los valores de la resistividad del agua de formación

2. Define los limites de las capas

3. Identifica las zonas permeables

4. Indica cualitativamente el contenido de arcilla

5. Se utiliza para la correlación de pozos

• Un electrodo en la herramienta

• Aislante entre los electrodos

• Electrodo en superficie – a un potencial constante

HERRAMIENTASP

SHALE

SHALE

SAND

PRINCIPIOS DEL SP

• Debe haber lodo base-agua• Agua de Formación --lodo La

diferencia de salinidad causa el efecto batería.

• Componentes del Efecto Batería– Electromecánico

• En región permeable• Los aniones mas móviles que los

cationes– Membrana

• Shale actúan como membrana• Repele los aniones

– Corriente

Electrochemical Effect

Membrane effect

SAND

SHALE

FlushedZone

Less SaltyWater

VirginZone

SaltyWater

Membrane effect

FlushedZone

VirginZone

+++++

POTENCIAL ESPONTANEO (SP)

• Usos– Correlación– Litología– Indicador de arcillosidad– Indicador del Ambiente de

depositación

• Propiedades– Mide el voltaje de la

Formación– Medida Pasiva

Ransom, PFE

++++-----++++

-12mV

+59mV

-71mV

POROUSPERMEABLE

BED

SHALE

SHALE

ORIGEN DEL POTENCIAL ESPONTANEO

El potencial electroquimico que se siente en el hueco es generado por la suma de dos potenciales conocidos como: el potencial de membrana Em y el potencial de interfaces de líquidos o contacto de líquidos Ej.

Ec = Em + Ej

LAS CORRIENTES DEL SP

Nota:

El SP inverso ocurre cuando el agua de formación es mas fresca que el filtrado de lodo

EjRw

+++++++++

________

Em

Rm

++++++

++++++

Em

SHALE

SHALE

SHALEBASELINE

AMPLITUDSP

BOREHOLE

ZONA INVADIDA

Rmf

PorousPermeableFormation

POTENCIAL DE MEMBRANA, Em

Es creada cuando un shale es introducido entre una solución salina (agua de formación) y una solución menos salada (filtrado de lodo)

POTENCIAL DE CONTACTO DE FLUIDOS

Un potencial de interfaces o contacto de fluidos se desarrolla cuando una solución salina (agua de formación) entra en contacto directo con una solución menos salada (filtrado de lodo)

El efecto neto de mas iones positivos en el agua de formación y mas iones negativos en el filtrado de lodo crea la diferencia de potencial

CIRCUITO DEL SP• Tres fuentes de voltaje

– Membrana (80%)– Electroquimico (15%)– Corriente (generalmente

<5%)• Voltaje de arena

comparado con shale

• Por consiguiente,

)( mlmshtxo

msp EE

rrrrrE +

+++=

)( mlsp EEE +≤

Esp

SP ESTATICO (SSP)

Si fuera posible impedir las corrientes del SP a partir del flujo y medir el potencial del lodo, se mejoraría el valor para el SSP. Hay condiciones donde el SSP es registrado directamente

1. Zonas de gran espesor

2. Zonas Limpias (no shale)

3. Zonas llenas de agua solamente

4. Zonas Permeables

SELECCIÓN DE UNA ZONA SATURADA 100% AGUA

Baja resistividad sugiere una formación llena de agua

Baja respuesta del GR y alta deflexión del SP

SELECCIONANDO UNA LINEA BASE

Línea base de arcillas es la respuesta del SP a través de una arcilla de gran espesor o varios intervalos de arcilla

Línea base en arenas

RESPUESTAS TIPICAS SP –BASADAS EN LA DIFERENCIA

ENTRE Rw y Rmf.

1. Rmf >> Rw - Gran Amplitud y Negativa

2. Rmf > Rw - Amplitud negativa pero no tan grande

3. Rmf = Rw - No hay deflexión del SP

4. Rmf < Rw - Amplitud positiva pero no tan grande

5. Rmf << Rw - Gran Amplitud y positiva

SP IN

VER

SOSP

NO

RM

AL

1

2

3

4

5(+)

(-)

SP PSEUDO- ESTATICO (PSP)

La presencia de shale en la formación reducirá el SP estático. La estructura del shale reducirá la migración de iones cloruros (Cl-)y permite el flujo de iones de sodio (Na+), disminuyendo el potencial de contacto de líquidos Ej. Esto reduce SSP a un valor pseudo- estático llamado PSP.

El volumen de shale puede ser calculado a partir de:

Vsh = 1- (PSP)/(SSP)

EXEMPLO

RESPUESTA DEL SP

EN CAPAS DELGADAS

USANDO LA ECUACION SP

Para determinar Rw, debemos conocer:– Formation Temp Tf

• Temp. Actual leída o• BHT y gradiente

geotérmico • Chart GEN-2 (H) GEN-6 (S)

– Rmf a ºTf

• Medida Actual o• Rmf T de Superficie • Cartas GEN-5 (H) GEN-9

(S)• o ecuación de Arp• R1(T1 + 6.77) = R2(T2 + 6.77) (T ºF)

• R1(T1 + 21.5) = R2(T2 + 21.5) (T ºC)

– Essp

• Registro SP

A

Original sample: Rw = 0.1 ohm-m@ 150F;What is Rw at formation temperature (Tf),which is 250F?

Rw = 0.058 ohm-m

0.1 ohm-m, 150

0.58 ohm-m, 250

1

2

43

LA ECUACION DEL SP - 1

• Defina Essp = (Esp)max

• Asumimos:

• De la teoría electroquimica:

dondeTf = temperatura formación, ºFaw = actividad agua formaciónamf = actividad filtrado de lodoEssp = max deflexion SP, mV

)/(log)460(133.0 10 mfwfssp aaTE +−=

)( mlssp EEE +≈

-20mV+

- 80 mV

- 60 mV

Shale

CleanSand

-20 mV

ShalySand

SandyShale

Shale

Essp

Shale Baseline

B

LA ECUACION DEL SP - 2

• Es difícil la medición de actividades químicas

• Substitución de resistividades por actividades químicas

• Para baja salinidad, a = 1/R– En filtrados de lodos frescos, se asume– Rmfe = Rmf o– Rmfe = 0.85Rmf (Schlumberger)

• Para alta salinidad– Necesita Corrección – Use Carta SP-2 (Schlumberger)– Use Carta SP-3 (Halliburton)

)/(log)271(24.0

)/(log)460(133.0

10

10

wemfefssp

wemfefssp

RRTE

RRTE

+−=

+−=

Rw or Rmf

Rw

eor

Rm

fe

C

EJEMPLO• Determine Rmf @Tf (Arp’s Eq.)

– 5.6(11+21.5)/(33+21.5) = 3.3Ωm

• Aplique la ecuación del SP – -50 = -0.24(33+271)log(3.3/Rwe)– Rwe = 0.68– Carta SP-2 da Rw = 1.3 ohm-m

(Ver pagina siguiente)

D

10mV-|↔|+

Rmf = 5.6Ωm @ 11º CTf = 33º C

• Determine Essp– Línea Base de Shale– Línea de Máxima deflexión (línea

de arena)– Deflexión calculada -50mV

Raramente conocido

Use las cartas, instead

Rw or Rmf

Rw

eor

Rm

fe

Rwe=0.68

Rw = 1.3

F

PROBLEMA

El SP tiene una deflexión de –60 mV a través de una zona limpia llena de agua. El valor de Rmf a la temperatura de 100F es 0.5 ohm-m.Determine Rw a la misma temperatura (100F)

Rw a partir de SP: Método Clásico Primero, Determinamos el valor de Rmfe (Rmf efectivo), puesto que la resistividad no es una estimación exacta de la actividad iónica que produce el SP.

DETERMINE Rw A PARTIR DE Rwe

Rmfe = 0.45 ohm-m at 100 F.

1. Determine Rmfe

0.5,100F

0.45 ohm-m

Rmf, 0.5 ohm-m

2. Determine Rwe a partir

del Rmfe

Rmfe/Rwe = 7. Por lo tanto,

Rwe=0.45 ohm-m/7=0.064 ohm-m at 100F

Determine Rw a partir del SSP

60, 1007

SSP

(Rwe=0.064 ohm-m at 100F)

3. Finalmente, determine Rw

• Usando la Figura 9-13, determinamos Rw=0.10 ohm-m a 100 ºF

• Aquí, Rw<Rmf. Este problema ilustra el hecho que si Rw<Rmf, La deflexión del SP es negativa (0.1<0.45 ohm-m)

(Normal SP)

DETERMINE Rw A PARTIR DEL Rwe

0.064 mV

0.064, 100F

EL METODO SILVA-BASSIOUNIDeterminar Rw a partir de Rwe

Para el mismo problema , Rmf=0.5 ohmm a 100 ºF, determine Rw si la deflexion del SP es –60 mV.

Vemos Rw=0.1 ohm-m, como se muestra con el metodo clasico

100F

0.5 ohm-m, 100F145 mV – 60 mV = 85mV

85mV, 100F

COMPARACION DE EL METODO CLASICO Y EL METODO SILVA-BASSIOUNI

• El método clásico requiere 3 pasos para la determinación del Rw.

• El Método Silva Bassiouni combina Fig 9-13 y 9-14 ( Fig 9-16 ) y le da el mismo valor de Rw. Es mas fácil de usar.

FACTORES QUE AFECTAN LA RESPUESTA DEL SP

• Los hidrocarburos en la formación reducen la deflexión del SP.

• La arcillosidad reduce la deflexión del SP.

• Espesor de capa : Capas delgadas no desarrollan una completa deflexión del SP. (Efecto de borde)

• La Permeabilidad : Zonas de baja permeabilidad tendrán un muy alto diámetro de invasión, puede no ser posible leer el potencial de interface o contacto de líquidos y por consiguiente las lecturas del SP podrían ser bajas.

OTRAS CARACTERISTICAS DEL SP

• Indicador de Arcillosidad

• Indicador del Ambiente de Depositación– Usando la forma de la curva

• Indicador Permeabilidad– Predice zonas permeables.

• Valor SP & polaridad depende del contraste de salinidad

sspspsh EEV /1−=SSP = -K logRmfe

Rwe

Rmf = Rw Rmf <RwSALINE MUD

Rmf >RwFRESH MUD

CORRELACION DE REGISTROS PASIVOS

• GR, SP, y CAL– Generalmente correlacionan– Medidas diferentes– Diferente finalidad

• Ayudas con la Correlación– GR en lugar de SP en lodos

base aceite– Identificación fácil de arcillas

(shales)– Facilidad al momento de

“zonificar”

ZONIFICACION• Zonificación - Define los intervalos de propiedades similares• Propósito

– Correlación pozo a pozo – Evaluación de intervalos específicos

• Criterio– Litología– Fluidos– Porosidad y permeabilidad

• Comience con grandes escalas – Típicamente

• Pozo a Pozo correlación 20 - 100 ft• Entrar mas en detalle, evaluación de 10 ft de espesor o mas

– Primero Litologías Fáciles, ejemplo., shales• Mayor detalle (Pequeñas escalas)

– Cambios de litologías mas sutiles– Fluidos en los poros, intervalos permeables– Va a depender de las medidas disponibles

RESUMEN

• Los Procesos de Perforación afectan la formación– Alteran las rocas cerca al hueco– Generan Invasión de fluidos

• Registros Pasivos responden al hueco / la formación– Caliper

• Medida Simple• Hacer control de calidad en la interpretación: sirven

comparar las lecturas de los registros con el estado del hueco.

– SP• Necesita Lodo base agua• Se utiliza para Estimar Rw