cap05 registro sónico

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  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    1Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Ing. Andrs E. Mantilla Z., Ph.D.Geol. Ricardo Bueno Silva, M.Sc.

    Registro Snico

    PETROFSICA E INTERPRETACIN DE REGISTROS DE POZOHerramientas Control de Calidad - Principios de Interpretacin

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    2Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Aplicaciones de los Registros Snicos

    Determinar porosidad y litologa , en conjunto con otrasherramientas (nucleares)Determinar las propiedades mecnicas de la formacin,como la relacin de PoissonIdentificar zonas sobrepresionadas , y determinar lamagnitud de la sobrepresinEvaluar fracturas , y en condiciones favorables,permeabilidad, a partir de la atenuacin de la energaacstica paraEn zonas de porosidad alta, en sistemas agua-aceite degravedad API media a alta, puede servir para monitoreo defluidos .Combinados con los registros de densidad sirven paragenerar trazas ssmicas (sismogramas sintticos)

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    3Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Principios del Registro Snico

    Generar el sonido, e.g. , el pulso

    Detectar el sonido, e.g. , registrar el tren de onda enlos receptoresAnalizar el tren de onda

    Tipos de onda detectados (P, S, Stoneley)Tiempo entre la generacin del pulso, y el arrivode la onda al receptor, conocido como tiempo de

    trnsito ( t)Amplitud / atenuacin de la onda

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    4Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Principios del Registro Snico

    Principio de Refraccin

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    5Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Ondas Compresivas ( Pressure Waves , o P-Waves )Viajan a travs de roca & fluidoSe propagan mas rpido que las ondas decorte (ondas S)

    V P depende de

    LitologaPorosidadFluido(s) en el Medio PorosoPresin EfectivaSensibles a fracturas en rocas de bajaporosidad

    Son las ondas mas rpidas:Lodo: 5200 ft/sec (190 s/ft)Roca: 18-25 kfps (55-40s/ft) Tomado de Halliburton 1991

    4.26.1 S

    V PV

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    6Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Halliburton, 1991

    Ondas de Corte ( Shear Waves o S-Waves )Viajan a travs de la roca solamente

    V S depende de:LitologaPorosidadPresin Efectiva

    Son ondas ms lentas que las ondas P11-14 kfps (90 70s/ft)

    Pueden polarizarseOndas S rpidas y ondas S lentas

    Sensible a FracturasSensible a Shale Mud-filledfractureShear wave

    Mode conversion

    Direccin de

    Propagacin

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    7Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Ondas de Corte ( Shear Waves o S-Waves )Viajan a travs de la roca solamente

    V S depende de:LitologaPorosidadPresin Efectiva

    Son ondas ms lentas que las ondas P11-14 kfps (90 70s/ft)

    Pueden polarizarseOndas S rpidas y ondas S lentas

    En FracturasEn Shales

    Schlumberger, 2002

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    8Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Ondas Stoneley

    Viajan a travs de la interfase Lodo + Roca

    Son las ondas ms lentas ( V St )

    3.3-5 kfps (300 - 200s/ft)Sensibles a la PermeabilidadSensibles a las Fracturas

    Schlumberger, 2004

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    9Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Principios del Snico Herramienta Convencional de Cable

    Mandril sin patines

    Transmisores de pulsoDisparan alternadamenteAmplio Ancho de BandaOmnidireccionales

    Mltiples receptoresPara compensacin por huecoVentana de tiempoOmnidireccionalesMltiples modos

    Halliburton, 1991

    Transmisor

    Transmisor

    Receptores

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    10Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Principios del Snico - LWD

    Transmisores de pulso ( pulsed transmitters )Banda anchaTodas las direcciones (azimuts)Mltiples receptoresCompensacin por hueco

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    12Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Evolucin del Snico

    Snico de Dos Receptores (1950s)

    Mide velocidad del sonido en 2 ft de rocaUn transmisor y dos receptores, a 3 y 5 ft dedistancia

    Cada receptor registra la primera llegadaLa diferencia t |5 ft t |3 ft (seg) correspondeal tiempo de viaje en 2 pies de roca

    Se obtiene t (seg/ft) dividiendo t |5 ft t |3 ftentre 2 ft.Problemas con geometra del hueco

    After Schlumberger, 1989

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    13Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Evolucin del Snico

    Snico Compensado por Hueco (BHC)Herramienta estndar entre los 50s y mitad de los

    70sDos transmisores, con dos juegos de receptoresEspaciamiento R-T: 3 ft & 5 ftResolucin Vertical 2 ft.Mide solamente t c (compresional, ondas P)Prof. de investigacin: ~3 a 4 in

    Lecturas superficiales, afectadas por zonas con daode formacin por invasin de slidos

    El t reportado es el promedio de los dos tiempos detransito, para compensar por la inclinacin de laherramienta dentro del hueco Schlumberger, 1989

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    14Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Evolucin del Snico

    Snico de Espaciamiento Largo (1970s)

    Espaciamiento R-T: 8 a 12 ftResolucin Vertical 1 a 2 ftMayor profundidad de investigacin

    (~6 in o ms)Lee mas all de la zona de dao porinvasin

    t c (compresional) t s (shear) en formacionesconsolidadas ( t s formacin < t c lodo ) Schlumberger, 1989

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    15Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Evolucin del Snico

    Snico Digital (1980s)

    Alta resolucin: Usa arreglo de 8receptores @ ft

    Los mltiples receptores, y lagrabacin digital del tren deonda permitieron la introduccindel procesamiento digital, y dealgoritmos ms confiables comoel slowness-time coherence

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    16Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Evolucin del Snico

    Snico Digital (1980s)

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    17Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Grfico de Contornos de Slowness Time Coherence

    ST Plane(Semblance Contour Plot)

    Depth Z

    Arrival time

    Slowness

    STC Dot LogComp Shear

    Z S l o w n e s s

    D e p

    t h

    Slowness

    Schlumberger, 2005

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    18Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Cartridge

    Receiver section

    Isolation joint

    9 ft tomonopoletransmitter

    11 ft toupper dipoletransmitter

    11.5 ft tolower dipoletransmitter

    Transmitter section16.5 ft

    18 ft

    13 ft

    42 in.

    6 in.

    Evolucin del Snico

    Schlumberger, 2005

    DSISnico Dipolar (1990s)

    Dipole Shear Sonic Imager , DSI

    Gran espaciamiento R-TLectura mas profunda (cerca6 a 18 in)Alta resolucin vertical (6 in)Procesamiento en tiemporeal

    t y amplitudes para todoslos tipos de onda, en todotipo de rocas, gracias al usode ondas flexurales

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    19Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Evolucin del Snico

    Sonic Scanner (2000s)

    DSI Mejorado13 grupos dereceptores,R-T: entre 8 y 17 ft.

    8 receptores porgrupoFuente: Sweep (chirp ) con ancho debanda ms amplio(300Hz a 9KHz)Perfilaje Radial /Azimutal

    Schlumberger, 2006

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    20Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Grficos de Dispersin de Velocidad

    Schlumberger, 2006

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    21Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Velocidad e Impedancia vs. Porosidad, @ P eff = cte

    9.0

    9.5

    10.010.5

    11.0

    11.5

    12.0

    12.5

    13.0

    13.5

    14.0

    0 0.05 0.1 0.15 0.2

    Porosity (fraction)

    I p ( k m

    / s * g m

    / c c

    )

    4.0

    4.2

    4.4

    4.6

    4.8

    5.0

    5.2

    5.4

    0 0.05 0.1 0.15 0.2

    V p

    ( k m

    / s )

    Porosity (fraction)

    Este efecto hace posible la prediccin de porosidad a partir del snico

    35 MPa35 MPa

    Mantilla , 2002

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    22Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Interpretacin t c - 1

    Tiempo de Trnsito t , o slowness, es el inverso de lavelocidad

    Los dos modelos de porosidad mas conocidos

    Tiempo Promedio de Wyllie

    Raymer-Hunt-Gardner

    matfltma

    tlog

    ts

    =

    log

    malog7.0s t

    t t

    =

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    23Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Interpretacin t c - 2

    Valores tpicos para la ecuacin de Wyllie (s/ft)- t de la Matriz : 51-55 SS; ~47.5 LS; ~43.5 DOL- t del Fluido : ~189

    Valores tpicos para la ecuacin de Raymer-Hunt- Gardner (s/ft)

    - t de la Matriz : ~56 SS; ~49 LS; ~44 DOL

    matflt

    matlogt

    s

    =

    log

    malog7.0s t

    t t

    =

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    24Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Interpretacin t c - 3

    Correccin por Compactacin:

    Correccin por Arcillosidad:

    -Laminada

    -Dispersa

    Cp

    1

    matflt

    matlogt

    s

    =

    matflt

    matsht

    matflt

    matlogt

    s

    = Vsh

    Vsh

    =

    matflt

    matlogt

    s

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    25Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Cartas del Snico

    Por-3 (S)Por-11 (H)

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    26Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Concepto de Porosidad Crtica

    Marion , 1990

    La tendencia de

    velocidad vs. porosidadde las rocas noconsolidadas (relacinde Woods) sigue unpatrn muy diferente alde las rocascementadas.

    Water Saturated Samples

    Porosidad Crtica

    Apiay K2

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    27Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Tendencias de V P vs. :::: Problemas de Wyllie y RHG

    Marion , 1990

    Las tendencias de

    velocidad vs. porosidaddependen de losPROCESOSGEOLOGICOSquecontrolan la porosidad,e.g. , Cementacin ,Compactacin ,

    Seleccin .Water Saturated Samples

    Apiay K2

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    28Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Tendencias de V P vs. :::: Problemas de Wyllie y RHG

    Han, 1986 Mavko , 2005Mantilla , 2002

    Las ecuaciones de

    Wyllie y Raymer HuntGardner solo logranreproducir lastendencias de V

    P vs

    de rocas compactadasy cementadas; yrequieren correcciones

    por arcillosidad. Water Saturated Samples

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    29Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Velocidad vs. Contenido de Arcilla en Areniscas

    3

    4

    5

    6

    0 0.1 0.2 0.3

    C = 0

    C = 3-7%

    C = 8-11%

    C = 18-51%

    V p

    ( k m

    / s )

    Porosity

    Porosity, fraction

    V p ,

    k m

    / s

    Han , 1986

    Modelos de Han para Areniscas:

    Areniscas Limpias Saturadas con Agua

    40 MPa: Vp = 6.08 - 8.06 Vs = 4.06 - 6.28

    Areniscas Arcillosas Saturadas con Agua

    40 MPa: Vp = 5.59 - 6.93 - 2.18C Vs = 3.52 - 4.91 - 1.89C

    30 MPa: Vp = 5.55 - 6.96 - 2.18C Vs = 3.47 - 4.84 - 1.87C

    20 MPa: Vp = 5.49 - 6.94 - 2.17C Vs = 3.39 - 4.73 - 1.81C

    10 MPa: Vp = 5.39 - 7.08 - 2.13C Vs = 3.29 - 4.73 - 1.74C

    5 MPa: Vp = 5.26 - 7.08 - 2.02C Vs = 3.16 - 4.77 - 1.64C

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    30Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Velocidad vs. Presin Efectiva

    Las velocidades de las ondas P y S dependen del ESFUERZOEFECTIVO, que tambin se denomina PRESIN EFECTIVA:

    pconf eff P =

    Este efecto hace posible laprediccion de presionesanormales de poro(sobrepresiones) a partir dedatos de velocidad

    Mantilla , 2002

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    31Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Velocidad vs. Porosidad y Presin Efectiva

    Mantilla , 2002

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    32Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Deteccin de Sobrepresiones

    Velocity, m/s1000 6000

    Depth, meters

    800

    1600

    2400

    3200

    4000

    4800

    5600

    20013040 .tpTrend1 .Vel

    20013040 .ts

    OFFSHORE CHINAP & S VELOCITIES

    Compressional Velocities

    P Velocity TrendPhi = f( eff ),P Vel = f( Phi, Vcl, eff).

    Shear (PS)Velocity

    S Vel. TrendPhi = f( eff)S Vel = f( Phi,Vcl, eff)

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    33Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Cambios en V P con Saturacin

    La sustitucin del fluido queoriginalmente ocupaba el espacioporoso, por otro de compresibilidaddiferente puede inducir cambios enV P particularmente en rocas blandas(e.g. , de alta porosidad)

    V S sufre un cambio muy pequeocuando se reemplazan los fluidos

    Gutirrez y Mantilla , 1997

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    34Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Relacin V P - V S vs. Saturacin

    Mavko , 2005

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    35Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Relacin V P - V S vs. Saturacin

    With OilVs = -0.5842 + 0.7345Vp

    DRY

    Vs = -0.1182 + 0.6343Vp

    With Brine

    Vs = -1.0630 + 0.8275Vp

    1.8

    1.4

    1.0

    V s (

    k m / s )

    2.0 3.0Vp (km/s)

    Gutirrez y Mantilla , 1997

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    36Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    0 10 20Effective Pressure, MPa

    V P vs. P eff y Saturacin en Yacimientos No Consolidados

    Este efecto hace posibleel monitoreo ssmico 4D

    La sustitucin de gas y/oaceite liviano por agua

    incrementa la velocidad dela onda P.

    La deplecin del

    yacimiento incrementa lavelocidad de la onda P, yvisceversa ..

    Gutirrez y Mantilla , 1997

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    37Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    La sustitucin de gas y/oaceite liviano por agua

    incrementa la velocidad dela onda P.

    La deplecin del

    yacimiento incrementa lavelocidad de la onda P, yvisceversa ..

    AreniscaArenisca gasgas ferafera, con, coninyecciinyeccinn dede aguaagua paraparadisposicidisposici nn

    La sustitucin de gas y/oaceite liviano por agua

    incrementa la velocidad dela onda P.

    La deplecin del

    yacimiento incrementa lavelocidad de la onda P, yvisceversa ..

    Arenisca gasfera, coninyeccin de agua paradisposicin

    V P vs. P eff y Saturacin en Yacimientos No Consolidados

    Mavko , 2005

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    38Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Interpretacin t c - 4

    Estimacin de R w : El Mtodo de R wa Requiere registros de porosidad y resistividad

    Asume:Ecuacin de Archie

    S w

    < 1

    Define R wa = R t /F Calcula R wa Toma R w = (R wa )min

    w Rwa R

    w RF t R

    F t

    Rw RS nw

    =

    luego,

    o,1 /

    t Rm

    waRnwS

    =

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    39/49

    39Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Ejemplo de R wa 140 t 40

    0.2 R ILD 20

    SS @ 156 ft:R ILD = 0.32-m

    t = 83 s/ft

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    40/49

    40Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Ejemplo de R wa

    Carta: = 23%

    Asumiendoa = 0.8m = 2

    F = 15R wa = R ILD / F = 0.32/15 = 0.021

    SS @ 156 ft:R ILD = 0.32-m

    t = 83 s/ft

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    41/49

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    42/49

    42Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Deteccin de Fracturas

    En presencia defracturas, las ondasStoneley y de lasondas de corte ( shear )se atenan.

    Rojo menosatenuadoAzul altamente

    atenuado

    Fracturas

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    43/49

    43Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Viajan a travs de la interfase Lodo + Roca

    Son las ondas ms lentas ( V St )3.3-5 kfps (300 - 200s/ft)

    Sensible a la PermeabilidadSensible a las Fracturas

    Interpretacin de DSI : Ondas Stoneley

    Schlumberger, 2004

    Energy

    Attenuation

    Chevronpattern

    Openfracture

    ??

    d d h

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    44/49

    44Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Interpretacin de DSI : Mapas de Coherencia

    Zonas de CoherenciaBimodal

    Incertidumbre en t

    Zonas de CoherenciaUnimodal

    Baja Incertidumbreen t

    (en general)

    I i d M d C h i

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    45/49

    45Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Interpretacin de DSI : Mapas de Coherencia

    Edicin del Procesadoren Zonas donde la

    Coherencia es, en sucriterio, poco confiable.

    En este caso, larespuesta puede estarasociada a Fracturas

    Naturales Abiertas

    Solicitar la curva deinterpretacin

    automtica, y la editadapor el procesador, eintegrar con UBI/FMI,

    PEF, microresistivo, etc.

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    46/49

    I t t i d l P fil R di l

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

    47/49

    47Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Interpretacin del Sonic Scanner : Perfil Radial

    DeformacinPlstica(derrumbe)

    alrededor del pozoPresencia deFracturasNaturales Abiertas

    Invasin de

    SlidosDesplazamientode Gas porFiltrado

    Cuatro posibilidades:

    I t t i d l S i S P fil R di l

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    48Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Interpretacin del Sonic Scanner : Perfil Radial

    DeformacinPlstica(derrumbe)alrededor del pozoPresencia deFracturasNaturales Abiertas

    Invasin de

    SlidosDesplazamientode Gas porFiltrado

    Solucin:

    xx

    Mantilla , 2006

    Resumen

  • 8/14/2019 Cap05 Registro Snico

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    49Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros

    Resumen

    Principios Fsicos del SnicoVarios modos (ondas P , S fast , S slow , Stoneley)Compensacin por hueco

    Herramientas y espaciamientos

    Procesamiento digital: Slowness Time Coherence

    InterpretacinVarios modelos de t vs. Debe ser calibrada con de las herramientas nuclearesMtodo de R wa