CARACTERIZACIN ESTTICA DE YACIMIENTOS CON DATOS DE LA BORATORIO.

Anlisis de muestras de roca.Las muestras de roca y los diversos anlisis que se realizan sobre ellas en el laboratorio proporcionan informacin fundamental e imprescindible para llevar a cabo mltiples trabajos y estudios que comprenden la exploracin y explotacin de los yacimientos petroleros.

Anlisis de ncleos.El anlisis de ncleos es vital para determinar las propiedades de la matriz de las rocas y constituye un recurso importante para la caracterizacin de las formaciones.Con un buen anlisis de muestra de rocas se pueden obtener:ASPECTOS GEOLGICOS-Litologa-Petrografa-Granulomtrico-Mineraloga-Paleontologa

ASPECTOS PETROFSICOS

-Radioactividad-Porosidades primaria y secundaria-Geometra del espacio poroso.-Permeabilidades-Tortuosidad-Densidad

Con los datos de muestras de roca obtenidas en laboratorio, se pueden utilizar en estudios geolgicos (sedimentolgicos, estratigrficos, estructurales), aspectos ssmicos, planificar programas de perforacin, terminacin y mantenimiento de pozos., calibracin de registros, estimacin del volumen original de hidrocarburos en los yacimientos, simulacin de yacimientos.

La extraccin de ncleos proporciona la nica representacin vlida de la formacin, es el nicomedio de medida directa.

Los puntos ms importantes para hacer un muestreo de roca son los superficiales, que son los que se pueden obtener en la boca del pozo o en un afloramiento cercano al pozo. O tambin los subsuperficiales, que son aquellas muestras que son tomadas en el fondo del pozo o en la pared del mismo.

ALGUNAS PRUEBAS DE LABORATORIO SOBRE NUCLEOS Y SU APLICACIN

NUCLEO A FONDO DE POZO.

CONVENCIONAL.El equipo de muestreo convencional incluye una barrena muestreadora, que se localiza en elextremo inferior de la tubera de perforacin y se utiliza para cortar el ncleo, un atrapancleos pararetener el ncleo una vez cortado y que se coloca inmediatamente arriba de la barrena sacancleos.El flujo del fluido de perforacin a lo largo de la tubera de perforacin circula entre los barriles exterior e interior pero no puede pasar por dentro del barril interior, esto trae como resultado que haya mayor recuperacin del ncleo y menos arrastre de los fluidos de la formacin que lo saturan, por el lodo de perforacin.Despus, por medio del recorrido del fluido por la barrena se remueven los recortes que en ese momento genera la barrena. Cuando la cantidad deseada del ncleo es cortado o cuando el barril est lleno, el barril muestrero es alzado del fondo.Con el nucleo convencional se obtiene:-Un ncleo grande, en un operacin de corte.-til para muestro de rocas de cualquier litologa.- La tcnica requiere que se saque toda la tubera de perforacin del agujero y se fije el equipo especial de muestreo en ella, antes de empezar las operaciones de muestreo.

Partes de un sistema para nucleo convencional.

Tamaos de barriles muestreadores convencionales.

Procedimiento en el corte del ncleo convencional.

1. Se baja la barrena sin rotacin.2.Se determina si la barrena reposa sobre el fondo del pozo o sobre recortes.3. Se levanta la barrena otra vez y empieza a girar muy lentamente desde 30 a 50 rpm aproximadamente.4.La velocidad de rotacin aumenta y la operacin comienza.

NUCLEO A PRESIN

-Evita la expansin de gas que ocurre cuando el ncleo est dentro del pozo y se lleva hastala superficie. La expansin del gas expulsa los fluidos del yacimiento del ncleo, siendoreemplazados, por lo general, por el lodo o su filtrado.-Se obtienen ncleos a presin exitosamente en arenas muy suaves, en secuencias de arena/lutitas, en carbonatos consolidados y en carbonatos sumamente fracturados.- Se recuperan ncleos a presin con el mnimo de invasin de lodo o su filtrado y de efecto de lavado para evitar la perdida de fluidos del ncleo durante el proceso.- Se capturan todos los fluidos de la muestra para determinar sus saturaciones.- Se pueden establecer correlaciones entre las condiciones reales de saturacin de fluidos y los registros de pozo para fundamentar el desarrollo de campos nuevos.- Se usa con fluidos de perforacin de base agua y aceite, as como en sistemas de aire espuma.- Se conserva la presin del fondo del pozo en el ncleo cuando el barril se lleva a la superficie.-Puede recuperar ncleos a presin de longitud grande, donde la integridad de la formacinpermita el uso de este tipo de barriles. Los ahorros de costos sustanciales son el resultado demenos viajes y de trabajos ms cortos.- Cuando la invasin de filtrado es mnima los ncleos a presin pueden proporcionar informacin til y confiable en lo que se refiere a la magnitud y distribucin de la saturacin de hidrocarburos en el yacimiento.-Es una operacin de alto costo.

Esta tcnica, en ocasiones se aplica en yacimientos viejos con incertidumbres en su historia de produccin, que han sido seleccionados para algn tipo de proceso con el fin de mejorar la recuperacin de aceite. Esta tcnica se aplica para determinar la cantidad de aceite remanente del yacimiento.

PROCESO DE NUCLEO A PRESINEl proceso de nucleo a presin consiste de 4 pasos bsicos.

1. Corte del ncleo a presin.2. Entrampamiento y recuperacin de la presin.3. Procesamiento del barril nucleador.4. Congelacin del ncleo.

Congelacin del ncleoLa congelacin del ncleo es necesaria para inmovilizar los fluidos y gases dentro del ncleo. Unavez que estos fluidos son inmovilizados, el ncleo puede ser removido del barril muestrero despus de ser depresionado. El ncleo puede transportarse entonces al laboratorio para el anlisis con el correspondiente manejo requerido, sin que haya prdida de informacin acerca de la saturacin de fluidos.Este congelamiento se lleva a cabo colocando el barril muestrero en un contenedor lleno de hielo seco de 8 a 12 horas. Durante el proceso de congelamiento, el barril muestrero se mantiene a una presin constante por un suministro de nitrgeno externo minuciosamente regulado. Esta fuente externa mantiene la presin contra los efectos del enfriamiento y contraccin.

NUCLEO CON ESPONJA

El barril nucleador con esponja resulta ser un mtodo aceptable, econmico y conveniente para obtener mejores datos de saturacin de aceite.

El nucleo utilizado con barril con esponja proporciona datos ms precisos de la saturacin de fluidos en el yacimiento que el nucleo convencional. Por otro lado, aunque el nucleo con esponja provee menos informacin que el nucleo a presin, es significativamente ms barato.

El barril nucleador con esponja es una modificacin de un barril nucleador convencional.Tal sistema, que consiste de un tubo de aluminio forrado interiormente de esponja de poliuretanoporoso, que es preferentemente mojado por aceite, se encuentra colocado dentro del barril interior para absorber el aceite que expulsa el ncleo desde el momento que es retirado del pozo y durante su transporte al laboratorio para su estudio. Este barril forrado de esponja, atrapa aceite o en algunos casos, agua o gases como CO2 y H2S.

El filtrado de lodo en la esponja puede ser controlado saturando la esponja con agua salada decampo con la cual el ncleo es compatible. Puesto que la esponja es mojada por aceite resiste lamojabilidad del agua.

NUCLEO CON GEL

El nucleo con gel ofrece:1.Un barril interno precargado que contiene un gel que encapsula al ncleo de baja invasin.2. La encapsulacin en el fondo del pozo de la muestra de roca hace que quede aislada de la invasin del fluido de perforacin.

La invasin del filtrado del lodo ocurre en tres principales formas:

-Invasin dinmica delante de la barrena nucleadora. Esto puede ser significativo en baja velocidad de nucleo cuando la velocidad del flujo vertical del filtrado en el nucleo excede la velocidad de la barrena.-Invasin dinmica en la cara y garganta de la barrena nucleadora. Esto ocurre en todas las operaciones de nucleado pero es ms severa con baja velocidad de nucleado y/o alta prdida de fluidos o sea un filtrado alto.-Invasin esttica en el interior del barril nucleador interno.

El gel viscoso para la preservacin de ncleo es un glicol de polipropileno de alto peso molecular que es insoluble en el agua y ambientalmente seguro. El gel es compatible con la mayora de los fluidos de perforacin de base agua y aceite. Debido a que el gel entra en contacto directo con el ncleo durante e inmediatamente despus que es cortado, la posterior invasin del fluido de perforacin es minimizada.

Ventajas del nucleo con gel:

-Incrementa la confianza, sobre todo, en programas de anlisis especiales de ncleo por el aseguramiento de la calidad del ncleo.- Mejora el funcionamiento de la extraccin de ncleos para un rendimiento alto en la recuperacin del ncleo.- Reduce la invasin del filtrado del fluido de perforacin.- La preservacin del ncleo de fondo de pozo puede ser usado en combinacin con el barril muestrero a presin, si el estudio tiene como objetivo la determinacin de la saturacin de aceite residual o para anlisis especiales.-Protege al ncleo contra la oxidacin y la deshidratacin.- Se utiliza en situaciones con alta y baja temperatura.- Se aplica para formaciones duras, medias y suaves o deleznables con resistencia compresiva baja no confinada.-El sistema de gel es apto para calizas y areniscas que tienen porosidad de matriz.- El gel es especialmente efectivo en limitar la expulsin de los fluidos (aceite) del ncleo, en especial cuando el yacimiento es saturado.

NUCLEO CON MANGA ELSTICA

Con este barril el ncleo es encerrado por una manga de hule, evitando la desintegracin y el atascamiento. La manga de hule y el ncleo son levantados por medio de un tubo de desmantelamiento (stripper tuve) para prevenir el bloqueo en el interior de la tubera.

El ncleo debe mantenerse unido y apoyado tal y como es cortado. El desmoronamiento yacomodamiento del material contra las paredes del barril interior deben ser eliminados. La contaminacin del ncleo, debido a los fluidos de circulacin, debe ser minimizado. El ncleo deber conservar una condicin sin mucho movimiento durante el viaje fuera del pozo, conservando sus propiedades, permitiendo su desmontaje y embarque al laboratorio para el anlisis de ncleos sin alteracin por la exposicin a la atmsfera. El ncleo debe mantenerse unido para evitar resbalamientos e impedir que se rompa o fracture. El ncleo debe protegerse en el barril y permanecer intacto mientras se termina de cortar y durante el viaje fuera del agujero. Todos los componentes del barril deben resistir altas temperaturas. Todo material en contacto con el ncleo debe resistir cuando se realiza el corte en rocas durasfracturadas. La friccin entre la manga elstica y la superficie interior de la tubera deber ser eliminada o reducida al mximo. El ncleo debe fcilmente ser removido del barril sin perjudicarlo y poderlo cortar en las secciones de longitudes convenientes para ser conservado durante el transporte y almacenamiento.

NUCLEO CON LNEA DE ACERO.

Es una operacin derivada del nucleo convencional pero con la ventaja de ser una operacin ms rpida y de costo ms bajo.

El procedimiento que se hace para la operacin, consiste en realizar la operacin de nucleo y al terminarla se saca el ncleo del pozo, junto con el barril interior, por medio de una lnea de acero que engancha al barril interior y lo lleva a la superficie por dentro de la tubera de perforacin. Se saca el ncleo del barril interior y ya vaco ste se coloca nuevamente en el barril exterior que se encuentra en el fondo del pozo y se corta otro ncleo. Con este procedimiento no se requieren operaciones de meter y sacar toda la tubera de perforacin para obtener el ncleo ya cortado, por lo que se ahorra tiempo y dinero.

Los barriles interiores para lnea de acero tienen dimetros pequeos con el fin de que puedan ser retirados del fondo por el interior de la tubera de perforacin.

Tambin se puede adaptar un tapn perforador. Este, es una barrena de dimetro pequeo que va unido a un soporte y se fija en el cabezal del ncleo.De esta manera se puede continuar con la perforacin del pozo despus de obtener la muestra si as se desea.

VENTAJAS Ahorro de tiempo Obtencin de mltiples muestras Este sistema, proporciona un indicador de atascamiento en la superficie. Se usa en proyectos costa afuera, aguas profundas Nucleo en intervalos largos Efectivo para todo tipo de formacin

DESVENTAJAS

El barril interior tiene que ser muy pequeo para que pueda ser retirado. Por lo tanto el dimetro del ncleo es muy pequeo

NUCLEOS EN LA PARED DEL POZO

Las herramientas de muestreo en la pared del pozo permiten tomar ncleos de la formacin que, como los de fondo, ayudan a mejorar el anlisis de los registros de pozos, a identificar el origen y tipo de roca y se pueden utilizar para determinar la localizacin exacta de los contactos gas y aceite, gas y agua o aceite y agua dentro del yacimiento. En algunos casos, los ncleos de pared pueden descubrir, incluso, yacimientos productivos que los registros no detectan.Los mecanismos de accionamiento de las herramientas nucleadoras pueden ser por percusin o por rotacin.HERRAMIENTA DE MUESTREO EN PARED POR PERCUSIN.Obtenido de la pared del pozo con un pequeo barril disparado por un explosivo, de la misma forma que se realizan los disparos a la tubera para poner el pozo en produccin.Este dispositivo (can) consta de un cuerpo pesado de acero que contiene varios barriles pequeos cortadores de ncleos, que pueden proyectarse separadamente dentro de la pared del pozo desde pequeos disparadores (pistolas) con la ayuda de un poderoso explosivo.Se baja un can de nucleamiento de pared hasta con 30 pistolas. Los barriles son disparados dentro de la formacin, hacia la pared del pozo, con cargas de plvora encendida por medio de impulsos o ignicin elctricos controlados desde la superficie.

Los caones para disparar los barriles estn diseados para tomar 25 muestras, pero pueden ser armados en forma mltiple, dependiendo de la sofisticacin del equipo utilizado. Las cargas explosivas pueden ser de diferentes magnitudes dependiendo de la consolidacin o compactacin de las litologas que se estn muestreando.Procedimiento:

Ventajas: El mtodo es rpido debido a que se obtienen varias muestras de ncleos en un periodoaproximado de 3 horas y en un solo viaje. El nucleamiento de pared es ms barato y puede llevarse a cabo despus de que el pozo ha sido perforado pero antes de que sea revestido. Estos ncleos tambin se pueden emplear para analizar los cambios de la formacin que pueden afectar la produccin. Los ncleos de pared proveen evidencia fsica de los datos de los registros elctricos de la formacin y ayudan a determinar si se requieren anlisis ms detallados. Los barriles muestreadores estn hechos de acero de aleacin y presentan un filo cortador agudo a la formacin. Cada carga se dispara separadamente a cualquier profundidad del pozo que se dese. El diseo de los disparos puede arreglarse para una aplicacin especfica y lograr la optimizacin en la recuperacin de los ncleos.

Se utiliza en operaciones de manera segura por arriba de los 400F (204.4C) y 25000 psi (172362 kPa).Desventajas:-Las herramientas de percusin algunas veces deterioran las muestras de ncleos, particularmente en formaciones duras.-Tratando de evitar que la herramienta se pegue por la rugosidad del agujero. Ciertos disparos pueden fallar, sto debido a que no se tuvo una ignicin adecuada del disparo.HERRAMIENTA DE MUESTREO DE PARED POR ROTACINLa toma del ncleo de pared con barrena se realiza normalmente despus de haber corrido los registros de pozos.Las herramientas son capaces de cortar la muestra y guardarla dentro del cuerpo de la sonda, por loque se pueden tomar varias muestras por corrida. Dependiendo de la litologa, presin de formacin, esfuerzos sobre la formacin, entre otros factores, el corte de una muestra puede durar entre 5 y 30 minutos. Ventajas:-Permite tomar 30 o ms ncleos en una corrida en pozos horizontales, desviados o extensamente largos.- Diseado para recuperar ncleos en formaciones de rocas duras o muy compactadas inaccesible con herramientas de percusin y puede ser usado con igual xito en formaciones de rocas suaves.-Tambin se pueden obtener ncleos de 1 de dimetro y 1 de longitud, por lo que se tiene una mayor calidad que los ncleos de percusin.- Recupera arriba de 20 ncleos en un solo viaje, sin daos asociados con la percusin. Arriba de 50 ncleos pueden ser recuperados, usando un ensamblaje especial opcional.- Proporciona muestras de roca sin daos y deformaciones, libres de micro-fracturas, permitiendo un anlisis de ncleos ms exactos.- En combinacin con la herramienta de rayos gamma permite correlacionar el control de la profundidad a tiempo-real de los puntos de nucleo.Desventajas:- Se debe tener cuidado en el contacto de la herramienta con la pared, ya que solamente se obtienen las muestras en agujero no entubado y la rugosidad de las paredes le afecta.Las muestras son colocadas en tubos, marcadas con la profundidad y nombre del pozo, adems de su nmero consecutivo. La numeracin debe seguir la misma secuencia en la cual fueron obtenidas, normalmente del fondo hacia arriba. Antes de colocar las muestras en el recipiente, se pueden envolver en papel plstico para prevenir la deshidratacin y evaporacin de los fluidos movibles. El papel servir de proteccin a las muestras durante el transporte al laboratorio. Tambin se pueden practicar las tcnicas de enfriamiento y congelamiento de las muestras de pared antes de ser transportadas al laboratorio.

PRESERVACIN DE NUCLEOS.Despus de que se obtuvieron las muestras de roca, es necesario mandarlas al laboratorio en buen estado para que estudio. Para eso existen diferentes mtodos de preservacin de ncleos que ayudarn a preservarlos en el mejor estado posible.El ncleo es preservado (protegido) en el pozo en un intento de conservar las propiedades de la roca con los fluidos saturantes tal y como existan dentro del barril nucleador. Si este proceso no se lleva a cabo cuidadosamente, el ncleo pierde las caractersticas que son representativas de las condiciones de la formacin y que son importantes para los anlisis.El tipo de procedimiento de proteccin depende del tipo de roca, de las propiedades que deben ser conservadas, de la distancia a la que debe de ser enviado el ncleo, de los anlisis que se le van a realizar y del tipo de herramientas nucleadoras que fueron empleadas.Los procedimientos de preservacin ms comunes son:Confinar los ncleos en recipientes hermticos. Es un mtodo rpido y eficiente de empacar un ncleo. Especialmente bueno con los ncleos a los que se les realizar la prueba de saturacin de fluidos porque minimiza la prdida de fluidos y evita la variacin de temperatura. El ncleo generalmente llena el espacio interior del recipiente, as que la posibilidad de ruptura es mnima. Antes de ser puesto en el contenedor, el ncleo debe envolverse con una lmina delgada de aluminio o con hoja de plstico, nunca debe utilizarse algn tipo de material que pueda absorber los fluidos. En el contenedor no debe haber humedad as como ningn material extrao.

Los ncleos se pueden almacenar en tubos sellados hermticamente. Un tubo hermtico se construye con acero, plstico o aluminio. El ncleo puede ser envuelto con lmina delgada de aluminio o de plstico y es sellado en el tubo usando un cople de tapa. Las mismas precauciones se toman para los contenedores hermticos en cuanto a cuidados de humedad, temperatura y compatibilidad de dimetros.

Colocacin en bolsas de plstico. Cuando se usan bolsas de plstico, el personal que manipule el ncleo debe tratar de eliminar el aire que quede entre el ncleo y la bolsa. La eliminacin del aire se puede realizar usando succin o doblando el exceso de plstico de la bolsa para permitir la salida del aire. Debido a que la forma del ncleo puede romper la bolsa, generalmente se usan varias bolsas y stas generalmente son colocadas en otro tipo de contenedor, como lo son: cajas, tubos o latas.

Congelamiento. Para evitar el dao, el ncleo se congela rpidamente con hielo seco. Un proceso de congelamiento lento puede causar que el ncleo se rompa y que los fluidos migren, lo cual cambiar las propiedades del ncleo. El descongelamiento del ncleo tambin se hace rpido para evitar la condensacin o la alteracin de los fluidos. El congelamiento con hielo seco es un mtodo eficiente y sencillo para preservar los ncleos, si es que el laboratorio se encuentra cerca del pozo. Los envos alejados requieren sistemas de refrigeracin o congelamiento continuo con hielo seco.

Envoltura en lminas de metal y plstico. Es el mtodo ms recomendado para preservar ncleos no consolidados y con l es posible enviar el ncleo hasta el laboratorio sin que se rompan a condicin de que sean analizados inmediatamente a su llegada. Los ncleos son envueltos en lminas, los extremos de la lmina son enrollados en el ncleo y luego las tapas son presionadas. El envolvimiento con dos o tres lminas asegura que no exista goteo. Las muestras envueltas son generalmente colocadas dentro de recipientes ms robustos para su envi.

Una vez que las muestras de roca se encuentran en laboratorio se hace un anlisis siguiendo los siguiente pasos.1. Recepcin de ncleos2.Revisin de la informacin enviada con los ncleos.3. Observacin y registro de los ncleos.4. Medicin de la radioactividad natural.5. Seleccin directa de las partes por analizar.6. Anlisis Petrofsicos6.1 litolgico6.2 Paleontolgico6.3 Mineralgico6.4 Paleontolgico7. Anlisis petrofsico7.1 Corte e identificacin de muestras pequeas.7.2 Extraccin de fluidos7.3 Secado y desecado de muestras.8. Medicin de porosidad.9. Medicin de permeabilidad.10. Realizacin de pruebas de acuerdo al objetivo buscado.

Dentro de los anlisis geolgicos se hacen estudios mineralgicos para determinar el volumen arcilloso de la muestra. Con esta informacin se pueden calibrar los registros de litologa RG y SP.

Tambin estn los estudios granulomtricos, con los cuales podemos determinar la variacin de tamao de grano. Con esta informacin se hacen histogramas, grficas de frecuencia acumulada y se determinan parmetros estadsticos.Para un anlisis granulomtrico, se utiliza un equipo de tamices o de mallas.

Una parte extrada de la muestra se hace vibrar mecnicamente a travs de mallas superpuestas con aberturas progresivamente ms pequeas. Lo que queda retenido en las mallas, o lo que no puede pasar a travs de ellas se utiliza para el anlisis por tamizado, tabulando tamao de la abertura versus porcentaje de muestra retenida.Para hacer un anlisis petrofsico se deben cortar los ncleos en muestras pequeas con diferentes aparatos.Ya que fueron cortados, cada muestra debe de estar debidamente identificada.Con las muestras pequeas, se mete a un equipo centrfugo que permitir la extraccin de fluidos de esa muestra. Tambin se pueden extraer los fluidos con un equipo de destilacin.

Medicin de la porosidad de una muestra de roca en laboratorioSe puede determinar la porosidad primaria o secundaria de una muestra de dos diferentes formas. Ya sea por extraccin de fluidos de la muestra, o por inyeccin de un fluido a la muestra, provocando que ste empuje al otro.Para obtener el volumen de slidos se puede aplicar la ley de Boyle que indica que la Temperatura es constante. As, se tiene una masa de gas en el equipo y se somete a una prueba de cambio de presin a temperatura constante y se mide el volumen y la presin.