desarrollo de la evaluación petrofísica en méxico y su futuro a través de la unam

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TRABAJO DE INGRESO A LA ACADEMIA DE INGENIERÍA

“DESARROLLO DE LA EVALUACIÓN PETROFÍSICA EN MÉXICO Y SU FUTURO A

TRAVÉS DE LA UNAM”

ING. JOSÉ BERNARDO MARTELL ANDRADE

ABRIL - 2008

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Contenido

Introducción

La evaluación de formaciones

Propiedades Petrofísicas

Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas

Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM

Conclusiones y recomendaciones

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Introducción

El almacenamiento y producción de fluidos, tales como agua,hidrocarburos o energía geotérmica se encuentran en cualquiertipo de roca, ya sean sedimentarias, ígneas o metamórficas,siempre y cuando desarrollen características físicas quepermitan el almacenamiento y la movilidad de fluidos.

Estas propiedades son la porosidad y la permeabilidad, siendolas rocas sedimentarias las que presentan el mejor desarrollode ellas además de las mayores acumulaciones de agua ehidrocarburos.

En esta presentación se hace mención de dos métodos paraobtener datos de porosidad, permeabilidad y contenido defluidos:

– Por evaluación en registros geofísicos de pozos– Por determinaciones en laboratorio

Sobre el primero se abordan los métodos implementados enPetróleos Mexicanos entre 1966 – 1972 antes de la

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Introducción






5Equipo de perforación de pulseta

Evaluación de formaciones

6Equipo de perforación rotatoria


7

Muestras de canal o recortes de perforación


8

Quiebre en la velocidad de perforación

0 30 min./m

Registro detector de hidrocarburos mostrando quiebre en la velocidad de perforación


9

Primer registro eléctrico

Pozo Diefenbach No. 2905

5 de septiembre de 1927

10

Un registro geofísico de pozo es toda aquellapresentación gráfica de una característica de lasformaciones atravesadas por un pozo enfunción de la profundidad.

R. Desbrandes


11


12

Registro del

Pozo El Plan No. 55 (1938)


13

Registro del Pozo Poza Rica No. 25

20 de diciembre de 1943


14

Registro eléctrico convencionalmostrando 3 curvas de resistividad yla curva de potencial espontáneo

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16

I RoRt

F RoRwa

mF

RtFxRwSw

Factor de formación en función deresistividades

Factor de formación en función deporosidad

Índice de resistividad

Saturación de agua en formacioneslimpias


17

Registro microeléctrico o demicroresistividades


18

Nomograma para obtenerel valor de Rxo, con lainformación del registromicro eléctrico


19

Registro radioactivo (Rayos Gamma-Neutrón)


20

e – espesorA – ÁreaØ – porosidadSw – saturación de aguaSo – saturación de hidrocarburosSo = 1-Sw


21

Configuración estructural

Vol. in situ de hidrocarburos = A x e x Ø x So


22

Registro de inducción


23

Registro Sónico de Porosidad Compensado


24

Cuenca de Burgos


25

Digitalización manual de registros de inducción y sónico para los métodos

Rwa y Fr/Fs


26

Gráfica del Método Rwa para

formaciones no consolidadas


27Gráfica para el Método Rwa en formaciones consolidadas


28

F = Ro / Rw

Fa = Rt / Rw

Rwa = Rt / F

Fs = a / Øsm

Fr = Rt / Rw

Si (Fr / Fs) > 1 el nivel evaluado tiene hidrocarburos


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RESISTIVIDAD VS POROSIDAD

°

°

°

°

°

°

°°

°

°° °

°

°

°

6

2

3, 128 9

10

1114

1, 4

5

13

7

17

16

15

RESISTIVID

AD

POROSIDAD

Rw =.065

CO

ND

UC

TIVIDA

D


30

Gráfico Porosidad Vs Resistividad

(Método de Hingle)

Areniscas del Oligoceno Vicksburg

Campo Pascualito


31

Registro de

densidad

Registro de

neutrón

32

Registros del Pozo Topo No. 1

(1970)


33

Registros del Pozo Topo No. 1

(1970)


34

Registro del Pozo Arenque No. 22

Formación J. San Andrés

Sw = [(Fs x Rw) / Rt]1/2

Sxo = [(Fs x Rmf) / Rxo]1/2

Ø x Sw = Vol. de agua

Ø x Sxo = Vol. de filtrado

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KI MMERIDGIANO

INF

Conglomerado y areniscas basales

J. PIMIENTA

Basamento

Micritas laminares y brechas de colapso

Conglomerados

Grainstone de oolitas con bioclastos

Grainstone de oolitas con cuarzo

Areniscas

+ + + + ++ + + +

+ + + + +

Secuencias de sedimentación de la Formación J. San Andrés


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Grainstone oolítico mostrando laporosidad primaria intergranular

Grainstone oolítico mostrando laporosidad ocluida por cementaciónde calcita


37

Plano geológico de Golfo de Sabinas


38

Registro de Inducción Pozo Buena Suerte


39


40


41

Registro de hidrocarburos del Pozo Buena Suerte Mostrando intervalo productor sin manifestación


42

Registro de densidad variable


43


44

Registro Doble Eléctrico Enfocado Pozo Abkatún


45

Introducción






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Propiedades petrofísicas

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48

La porosidad es la capacidad de las rocas paracontener fluidos y es el resultado de la relaciónentre el volumen de espacios vacíos sobre elvolumen total de la roca.

φ= Volumen Vacío / Volumen Total


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50

Porosidad primaria Porosidad secundaria


51

La permeabilidad se define como lapropiedad de una roca para permitir el pasode un fluido a través de los espacios vacíos(poros) interconectados.

La permeabilidad (k) es de un Darcy cuando 1cm2 de la superficie de una roca, desaloja 1cc de unidad de fluido, de viscosidad de unCentipoise en un segundo a una presióndiferencial de una atmósfera.


52Permeabilidad


53

Sw = saturación de agua (%)So = saturación de aceite (%)


Saturación de fluidosEs la relación del volumende fluido dentro del volumentotal poroso.

Sw – 1 = So

54

Presión Capilar: Diferencia de presión que se produce entredos fases de fluidos inmiscibles en las gargantas porales yque genera contracción de los mismos ocupando la menosárea posible por unidad de volumen.

Mojabilidad: Preferencia de una roca a ser embebida por undeterminado fluido, hecho que determina el comportamientode hidrocarburo o del agua a lo largo de la historia deproducción de un yacimiento.Angulo medido a través de la fase mojante que conforma lainterfase agua/aceite en un contacto con la superficie sólida.


55

FACTOR DE FORMACIÓN

F=a / Øm

F=Ro/Rw


56

Introducción






57

Registros resistividad de investigación mediana y profunda– Eléctrico– Inducción– Doble de Inducción– Arreglo de Inducción– Eléctrico Enfocado– Doble Eléctrico Enfocado– Eléctrico Enfocado Azimutal– Arreglo de Eléctrico Enfocado de Alta resolución

Registros de resistividad de investigación somera– Microeléctrico– Micro enfocado– Microproximidad– Microenfocado esférico

Evaluación de las propiedades petrográficas,sedimentológicas y petrofísicas

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Registros de índice de porosidad– Acústico

Sónico de Porosidad CompensadoSónico de Espaciamiento LargoSónico DigitalSónico Dipolar

– RadioactivoDensidad de FormaciónLitodensidadRayos Gamma-NeutrónNeutrón Lateral de PorosidadNeutrón Compensado de porosidad

– Identificación de elementosRayos gamma naturalesEspectroscopía de Rayos Gamma NaturalesEspectroscopía de Captura de Elementos


59Información procesada de registro


60

Determinación de permeabilidad según

Wyllie y Rose

k = (CØ3/(Sw)irr)2


61

Ejemplo de registro de resonancia magnética


62

Registro de imágenes mostrando echados, fracturas y aspectos texturales


63Equipo de laboratorio para procesado de núcleos


64Equipo de laboratorio para obtención de datos petrofísicos


65

Equipo para procesar y observar láminas delgadas


66

Muestra de roca calcárea observándose la porosidad con impregnación de resina


67

Área total (388800 [u2]) es igual al 100%

Entonces la suma de las áreas trazadas (14427.41

[u2]) es:Porosidad = 3.71 %


68

Porosidad vugular y por fracturamiento

Porosidad intercristalina


69

Porosidad móldica

Porosidad intergranular


70

Observaciones al microscopio petrográfico y estereoscópico:

– Tipo de litología– Minerales principales y accesorios– Cementante– Textura– Contenido fauinístico – Ambiente de depósito– Procesos diagenéticos, etc.


71

Fotomicrografías con Microscopio Electrónico de Barrido (MEB)

Determinación de tipo de estructura y contenido de arcilla


72

Introducción




Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAMConclusiones y recomendaciones

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TEMAS PRINCIPALES EN EL PROGRAMA DE CAPACITACIÓN– Petrología y sedimentología– Estratigrafía y Geología Estructural– Petrofísica– Geomecánica– Registros Geofísicos de Pozos

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No. NOMBRE HRS.TEO.

HRS.PRA.

1 Sedimentología 30 10

2 Petrografía Sedimentaria 20 20

3 Registro de Detección de Hidrocarburos 24

4 Propiedades Eléctricas, Magnéticas y Electromagnéticas de las Rocas 30 10

5 Propiedades Acústicas de las rocas 30 10

6 Propiedades Nucleares y Térmicas de las Rocas 30 10

7 Petrofísica Básica 20 20

8 Medio Ambiente de Medición 30 10

9 Principio de Medición de Herramientas 30 10

10 Control de Calidad de Registros Geofísicos de Pozos 40

11 Interpretación Básica de Registros Geofísicos 40 40

12 Softwares de Interpretación en PC 40

13 Imágenes de Pozo, MWD y LWD 10 30

14 Sónico Dipolar y RMN 20 20

15 Registro de echados e imagen de pared de pozo 20 10

16 Petrofísica Avanzada 10 30

17 Física de Rocas (Geomecánica) 30 10

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No. NOMBRE HRS.TEO.

HRS.PRA.

18 Estancia en Laboratorio de Petrofísica 40

19 Interpretación Avanzada de Registros Geofísicos 10 30

20 Registros Geofísicos en Estratigrafía de Secuencias 10 30

21 Softwares de Interpretación en UNIX 40

22 Anisotropía 40

23 Inversión de Registros Geofísicos 10 30

24 Muestreadores y Probadores de Formación, Registros en Pozo Entubado 20 20

25 Registros de Producción 20 20

26 Pruebas de Producción 20 20

27 Geología Petrolera de México 30 10

28 Visita a Afloramientos 24

29 Sísmica de Pozo 20 20

30 Sísmica Petrofísica 20 20

31 Inversión Petrofísica 10 30

32 Caracterización de Yacimientos 10 30

33 Evaluación de Reservas 10 30

76

Introducción






77

Conclusiones

La selección de intervalos para obtener producción de agua oenergéticos, dependerá del mejor conocimiento que se tenga de lalitología, porosidad, permeabilidad y el contenido de fluidos de lasrocas atravesadas.

La presencia de las propiedades petrofísicas dependen de lascondiciones de origen o formación de las rocas, así como de losprocesos posteriores a los que pudieron haber sido sometidos. Elconocimiento de estos datos se logra a través de estudiospetrográficos y sedimentológicos.

El conocimiento de las propiedades petrofísicas se logra a través dedos medios:

– Por estudios de laboratorio en muestras de rocas.– Por información recuperada con los registros geofísicos de

pozos.

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Conclusiones

Laboratorios existen en el Instituto Mexicano del Petróleo, enPetróleos Mexicanos y en la Universidad Nacional Autónoma deMéxico.

Los registros geofísicos de pozos iniciados en 1927 han evolucionadoa través del tiempo, iniciando con la medición de resistividad con lacual fue posible definir límites de capas y una herramienta decorrelación y en la actualidad es posible determinar litología,porosidad, contenido de fluidos, condiciones estructurales y texturalesde las rocas, así como estimar la permeabilidad de las mismas.

Se considera de beneficio inmediato e invaluable para las empresasque se dedican a la exploración y explotación de energéticos y agua,la capacitación en la evaluación petrofísica por ambos métodos, portal motivo se propone implantar un programa de preparación en eltema en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.

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Recomendaciones

Es oportuno mencionar que en esta institución se cuenta conpersonal académico preparado para impartir el 70% de las materiasanotadas en este trabajo, se complementaría con técnicosextranjeros.

Se tiene un laboratorio de petrofísica básica, pero secomplementaría con el laboratorio del IMP. Se dispone de equipopara procesado de láminas delgadas y se cuenta con microscopiospetrográficos y estereoscópicos y el Instituto de Geología de laUNAM tiene microscopio electrónico de barrido.

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Por el apoyo de las compañías de Servicio de Registros Geofísicosde pozos en la Facultad de Ingeniería de la UNAM se dispone desoftware.

Para ambiente UNIX:Geoframe – ElanLandmark – Petroworks

Para PC:Paradigm – GologGepgraphix – PrizmFugro Jason – PowerlogSchlumberger – Interactive Petrophysics

– Petrel

Recomendaciones

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Además se discutirían los modelos de interpretación de los productos del Instituto Mexicano del Petróleo, tales como:

ERAMIREMVARMIREMROCQVNARRedes Neuronales

Así como productos de empresas que ofrecen interpretación integrada de registros como Nutech.

Recomendaciones

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Recomendaciones

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Agradecimientos

Se agradece al personal de la Coordinación de Tecnologías de Exploración de Petróleos Mexicanos las facilidades que dieron para utilizar la información generada de 1966-1972.

Así como también a los laboratorios de Petróleos Mexicanos de la Región Norte y del Instituto Mexicano del Petróleo, por permitir mostrar sus instalaciones.

A la División de Ingeniería en Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, por la facilidades proporcionadas para realizar este trabajo, particularmente al Ing. Oscar Mancera Alejándrez.

Finalmente a mi familia quien me ha dado su incondicional apoyo durante mas de 30 años en mi desarrollo profesional haciendo sacrificios personales en más de una ocasión.

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