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Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)
4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT
11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación
Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016
Memorias
Metodología para la evaluación de pozos petroleros en la región de
Kansas, Estados Unidos.
María Alicia Díaz García (Becario)
Unidad Académica de Ciencias de la Tierra de la UAGro.
Programa de Verano AMC
Área en la que participa: I Físico-Matemáticas y Ciencias de la Tierra
Dr. Enrique Coconi Morales (Asesor)
Investigador del Instituto Mexicano del Petróleo.
Resumen
En las últimas décadas a nivel mundial la obtención de hidrocarburos ha sido de gran relevancia,
esto debido a las necesidades de la humanidad que día con día incrementan. Uno de los grandes
campos petroleros productores en Norteamérica se encuentra ubicado en el estado de Kansas,
Estados Unidos, es por ello que este proyecto de investigación, se enfoca a la re caracterización
petrofísica de dos de los pozos pertenecientes al Campo Irvin, ubicado en el condado de Ellis, en
el estado antes mencionado, esto se realizó a través de la integración de Registros Geofísicos de
Pozo (RGP), en conjunto con los datos geológicos del área proporcionados por el Servicio
Geológico de Kansas, con la finalidad de conocer un aproximado de cuánto potencial de
extracción le queda al Campo Irvin.
Palabras Clave: Registros geofísicos de Pozo, Hidrocarburos, Re caracterización, Campo Irvin.
4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación
Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016
Introducción
A través de los años, la humanidad va requiriendo de servicios, materias primas y
herramientas para poder mantenerse e ir avanzando como sociedad, es por ello que las naciones
y sobre todo las industrias petroleras se han visto a la necesidad de conseguir lo esencial para
proveerlos…los hidrocarburos. Es por ello que el hombre se las ha ingeniado y creado técnicas
que le permitan obtener tan preciado “oro negro”, para esto se tiene que conocer el subsuelo, y
para ello cuentan con los Registros Geofísicos de Pozo (RGP).
Los RGP se definen como una herramienta que mide a profundidad propiedades
petrofísicas del subsuelo, (e.g porosidad, densidad, permeabilidad resistividad, entre otras). Los
primeros trabajos en el desarrollo de los RGP se dieron por los hermanos Schlumberger en 1928.
(Ruíz-Martínez, 2012). Desde entonces los RGP han experimentado un gran avance científico y
tecnológico, así como también las metodologías para su interpretación y obtención de resultados
ha evolucionado de manera notoria, haciéndolos así una herramienta poderosa, útil y esencial en
el proceso de caracterización de un yacimiento de interés petrolífero y en la evaluación de
reservas, es ahí su importancia, ya que en conjunto con un buen análisis pueden lograr resultados
muy satisfactorios en el ámbito de interés petrolero.
Existen gran variedad de RGP, pero los más comunes (y utilizados para la realización de
este proyecto), son los siguientes: Rayos Gamma, Potencial Espontáneo, Sónico, Densidad, entre
otros (véase la Figura 1). Todos ellos en conjunto con información geológica, sísmica y de
núcleos, generan la caracterización y evaluación de los yacimientos petroleros.
Es por ello que en este proyecto se presentan dos de los pozos pertenecientes al campo
Irvin ubicado en el estado de Kansas, Estados Unidos, los cuales se trabajaron con la finalidad de
re caracterizar el área para obtener una nueva evaluación sobre la cantidad de hidrocarburo que
se encuentra en ella.
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Figura 1. Diagrama de la clasificación de los principales Registros Geofísicos de Pozo (RGP)
de acuerdo al tipo de principio que sigue cada herramienta. Fuente: Galicia-Andrés, 2014.
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Área del Campo Irvin
En la región Oeste de los Estados Unidos se encuentra ubicado uno de los estados más
importantes económicamente del país, el estado de Kansas; que se divide en 105 condados, entre
ellos el condado Ellis en el que se encuentra el campo Irvin (Kansas, 2016).
El campo Irvin se localiza entre las coordenadas 38°54’20.9"N, 99°29’58.8"W a 38°
50’59.4"N, 99°28’18.1"W y 38°53’09.4"N, 99°31’11.5"W a los 38°52’18.0"N, 99°26’37.7"W y
tiene un área de 23.63364 km2 (Kansas, 2016) (véase la Figura 2).
Se han perforado 355 pozos en éste campo en total desde 1966 cuando comenzó la
producción, caracterizados principalmente por ser productores de aceite. Para febrero del año
2016 se tenía un total de 12, 970,397.34 barriles de aceite acumulado, produciendo 6,734 barriles
y el campo tenía 117 pozos activos (Kansas, 2016).
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Figura 3. Ubicación de todos los pozos que
constituyen al Campo Irvin. Los tres pozos que
se trabajaron en este proyecto son los que se
encuentran encerrados en los recuadros rojos.
Fuente: KANSAS GEOLOGICAL SURVEY.
El Campo Irvin consta de más de 300 pozos, de los cuales ocho de ellos se decidió
trabajar en este proyecto, pero solamente dos son los que se mostrarán en este escrito, los cuales
son: Clayton Engle y G.E Riedel (véase la Figura 3).
Geología
La geología juega un papel muy importante en el análisis, ya que en conjunto con los
RGP, se determinan las bases y cimas de cada formación, así como la litología perteneciente a
cada uno de los pozos, por lo que se puede deducir el por qué los registros registran
determinadas señales.
En el área de estudio se encuentran presentes entre 7 a 6 formaciones geológicas esto
depende de la ubicación del pozo, a continuación se describen cada una de ellas de la más joven
a la más antigua:
1.- Formación Sumner: Esta constituida en su mayor parte de calizas y dolomita, también
cuenta en menor cantidad con arcilla, yeso y sal (Kansas, 2016).
2.- Formación Shawnee: Principalmente está constituida de lutita, cuenta con
intercalaciones de caliza y lentes de arenisca (Kansas, 2016).
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3.- Formación Lansing: Está constituida por caliza y lutita. Su contacto superior es
discordante (Kansas, 2016).
4.- Formación Kansas City: Principalmente está constituida de calizas masivas y
laminares, también cuenta con lutitas que cuentan con coloraciones negras, grises y amarillas
(Kansas, 2016).
5.- Formación Marmaton: Está constituida únicamente por roca caliza y lutita (Kansas,
2016).
6.- Formación Arbuckle: Cuenta con pedernal en la parte superior, mientras que en la
parte inferior cuenta con capas de arenisca en las cuales hay presencia de pirita y glauconita, así
como también cuenta con una parte de calizas. Esta Formación cuenta con una excelente
porosidad y permeabilidad (Kansas, 2016).
Como se mencionaba, debido a que es un campo sumamente importante en el ámbito
petrolero de los Estados Unidos, es que se conoce que la Formación Arbuckle es en la que se está
extrayendo el hidrocarburo, por lo que con esta re caracterización se sabrá si aún es rentable para
continuar extrayendo.
Materiales y Métodos
Para la realización del análisis de los pozos, se desarrolló una metodología en general
(véase Figura 4 ), la cual consiste en tres pasos generales: Reconocimiento del área,
procesamiento e interpretación. A continuación se describen de manera general en que consistió
cada uno de ellos.
Reconocimiento del área
Este consta de la recopilación de información del área de estudio, en la cual se recabaron
datos geológicos, los RGP y los trabajos previos a esta área, esto con la finalidad de buscar los
pozos con los cuales se trabajaría, ya que estos deben de contar con determinada información
para poder ser analizados de una manera más eficaz.
Figura 4. Diagrama donde se muestra la metodología general para la re
caracterización de los pozos pertenecientes al Campo Irvin. Fuente: Propia.
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Procesamiento
Este se realiza con el uso de software, el cual por cuestiones de confidencialidad no
puede ser mencionado su nombre; en el cual se realiza una metodología predeterminada, la cual
consta de catorce pasos a realizar (véase Figura 5 ), pero por cuestiones de falta de datos de
núcleo es que sólo se realizaron trece, los cuales serán descritos uno a uno a continuación.
1.- Carga de datos: Esta consta de subir los archivos LAS antes descargados al software,
esto con la finalidad de observar si los registros vienen completos, y comenzar con la edición de
ellos.
2.- Presentación de los registros: Consta de que los registros que contienen los archivos
LAS comiencen a ser proyectados a manera de curvas en el software, lo que permite que sean ya
visibles las propiedades físicas y petrofísicas a una profundidad, también ya se comenzarán a
editar su escala, rango y otras propiedades como el color de cada registro.
3.- Cálculo de Temperatura: Aquí generamos la gráfica de temperatura, esto para
controlar que la Temperatura de los datos vaya coincidiendo con la de los registros.
4.-Zonificación: Este paso es el más importante, debido a que aquí delimitan las cimas y
bases de cada formación geológica presente en cada pozo, esto datos se obtuvieron en la
recopilación de información, y en el transcurso de procesamiento de los datos se van a verificar.
5.- Cálculo del Volumen de Arcilla (VCL): Este paso es uno de los más importantes, ya
que mediante ello determinamos que tan libre de arcilla se encuentra cada formación, lo que nos
va indicando
6.- Definición de matriz (gráficas cruzadas): Consta de la creación de gráficas conocidas
como Crossplots, donde a partir de dos variables (Neutrón-Densidad, Sónico-Densidad, Neutrón-
Figura 5. Metodología que se sigue en la parte del Procesamiento, la cual
consta de catorce pasos. Fuente: Propia.
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Sónico) es posible conocer la matriz definida (definición geofísica que determina abundancia de
cierta roca en esa zona), la cual es aquella en la que se observe mayor concentración de datos en
una de las rectas del diagrama según sea la que pertenece a esa parte del yacimiento, que son:
arenisca, caliza o dolomita.
7.-Cálculo de la porosidad: Esta se obtiene mediante cálculos que realiza el software de
las diferentes áreas delimitadas.
8.- Cálculo del exponente de cementación (m): Este se calcula dependiendo de la litología
que el software vaya reconociendo, es por ello que este dato es predeterminado.
9.- Cálculo de Resistividad del agua de formación (Rw): El agua de formación es aquella
que no está contaminada por el lodo de perforación ya que se encuentra en una zona verdadera.
Este dato se requiere para el cálculo de saturaciones.
10.- Determinación de la Saturación de Agua (Sw): Este parámetro es de gran
importancia debido a que con este se determinará el cálculo de saturación de agua, por lo tanto la
saturación de hidrocarburo, ya que estos dos se completan.
11.- Cálculo del Volumen de Matriz (VMA): Este es importante ya que es el componente
principal en la roca. Este el software lo determina mediante una ecuación que es en función de la
toma de la roca de yacimiento como unidad, y toma como principales elementos: VCL y la
porosidad.
12.-Determinación de la litología: Este pasó es uno de los más relevantes, debido a que
aquí se crean los modelos de la litología específica que se quiere proyectar en cada una de las
zonas.
13.- Estimación de la permeabilidad (Calibración con datos de núcleo): Este paso se
omitió debido a que no se contó con datos de núcleo.
14.- Estimación de las Zonas de Paga: Este es de suma importancia ya que aquí se puede
observar mediante gráficas y reportes la estimación de hidrocarburos que se encuentra en cada
parte del pozo.
Interpretación
Esta es la parte final y más importante, debido a que se realiza un análisis de los
resultados generados después de aplicar la secuencia en el software, lo que dará una
aproximación de la cantidad de hidrocarburo con la que cuenta cada parte del pozo y por lo tanto
cuál es la que cuenta con mayor potencial extracción.
Resultados
Los resultados obtenidos para el campo Irvin, del condado de Ellis, Kansas, fueron muy
favorables ya que con los diversos resultados de los RGP y los Crossplots, se lograron generar
registros compuestos, con un porcentaje mínimo de error, lo que muestra la litología exacta
perteneciente a cada una de las áreas, lo que permite tener una mejor visualización de la
composición del pozo, y por ende saber dónde son las áreas que cuentan con mayor
hidrocarburo.
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Para el pozo Clyton Engle se generaron siete Croosplots pertenecientes las zonas en las
que se dividió, con estas gráficas se determinó la matriz de cada una de ellas, siendo esta en su
mayoría calizas con presencia de lulitas (véase la Figura 6). También logró generar una imagen
completa (véase la Figura 7), en la cual se pueden observar de izquierda a derecha, los RGP
básicos, los compuestos, las curvas de error, así como también se logró de una manera muy
favorable detectar la ubicación de zona de paga de este pozo, siendo esta la Formación Arbuckle
(véase la Figura 8). En el reporte generado se obtuvo una cifra de 1.8 de saturación de
hidrocarburo en la formación antes mencionada (véase la Figura 9).
Figura 6. En esta imagen se
observan los siete Crossplots
conseguidos para el pozo de
Clayton Engle. Donde se puede
apreciar la tendencia de cada una
de las zonas del pozo. Fuente:
Propia.
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Figura 7. En esta imagen se observan (de izquierda a derecha) los registros básicos, de
Rayos Gamma, Resistividad y Densidad, en los siguientes trece carriles se muestran los
registros compuestos, el carril nueve y diez muestran la litología, el once, doce y trece son
las curvas en las que se observa que tanto error se generó con los datos, y por último en el
catorce se encuentran las zonas de paga. Fuente: Propia.
Figura 8. Esta imagen es un
zoom a la zona de paga
perteneciente a la Formación
Arbuckle, en la cual aparecen de
color rojo el hidrocarburo que se
puede extraer, mientras que en
verde es el hidrocarburo
residual, por lo que se
comprueba que existe un alto
potencial de extracción en este
pozo. Fuente: Propia.
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Para el pozo G.E Riedel se generaron cinco Croosplots pertenecientes las zonas en las que se
dividió, con estas gráficas se determinó la matriz de cada una de ellas (véase la Figura 10). se
generó una imagen (véase la Figura 11 )en la cual se observan de izquierda a derecha, los RGP
básicos, algunos de los compuestos, las curvas de error, y las zonas de paga en las cuales
también se logra la comprobación de que la Formación Arbuckle es también la zona de paga de
dicho pozo. En el reporte generado se obtuvo una cifra de 0.13 de saturación de hidrocarburo
(véase la Figura. 12).
Figura 9. Esta es una imagen del reporte de las zonas de paga, en donde PhiSo es la cantidad
de hidrocarburo que se puede extraer, el cual la cantidad de este pozo es de 1.8 (se encuentra
encerrado en el rectángulo rojo). Fuente: Propia.
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Figura 10. En esta imagen se observan
los cinco Crossplots conseguidos para
el pozo de G.E Riedel. Donde se
puede apreciar la tendencia de cada
una de las zonas del pozo. Fuente:
Propia.
Figura 11. En esta imagen se observan (de izquierda a derecha) los registros básicos, de
Rayos Gamma, Resistividad y Densidad, en los siguientes tres carriles se muestran los
registros compuestos, el carril siete y ocho muestran la litología, el nueve, diez y once son
las curvas en las que se observa que tanto error se generó con los datos, y por último en el ce
se encuentran las zonas de paga. Fuente: Propia.
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Figura 12. Esta imagen es un zoom
a la zona de paga perteneciente a la
Formación Arbuckle, en la cual
aparecen de color rojo el
hidrocarburo que se puede extraer,
mientras que en verde es el
hidrocarburo residual, por lo que se
comprueba que existe un potencial
menor de extracción en este pozo
que al del pozo Clayton Engle,
Fuente: Propia.
Figura 13. Esta es una imagen del reporte de las zonas de paga, en donde PhiSo es la
cantidad de hidrocarburo que se puede extraer, el cual la cantidad de este pozo es de 0.13 (se
encuentra encerrado en el rectángulo rojo). Fuente: Propia.
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Discusión y conclusiones
Al analizar los resultados obtenidos de los dos pozos se observa y se confirma que la
zona de paga es la Formación Arbuckle, la cual cuenta con una gran cantidad de hidrocarburo; el
pozo Clayton Engle cuenta con una cifra de 1.8 de hidrocarburo extraíble, lo cual equivale a 8
879 065.92 barriles; mientras que el pozo G.E Riedel cuenta con una cantidad de 0.13 de
hidrocarburo extraíble lo cual equivale a 641 265.872 barriles.
La posible varianza en cada pozo se debe a la posible forma que tenga el yacimiento
petrolífero, así como las formaciones geológicas que se encuentran en el pozo.
Con lo anterior se concluye que la re caracterización por medio de los RGP de cada uno
de los pozos fue exitosa, ya que se puede observar que aún la Formación Arbuckle cuenta con el
potencial requerido de extracción de hidrocarburo, debido a que se pueden obtener alrededor de
9520331.792 barriles en tan solo estos 2 pozos, de los 300 que conforman al Campo Irvin, en el
Condado de Ellis, en Kansas, Estados Unidos.
Agradecimientos
Primeramente a la Academia Mexicana de Ciencias por permitirme ser becaria y
participar en la edición número XXVI de la estancia de Verano de Investigación.
A la Universidad Autónoma de Guerrero, por ofrecer la oportunidad de involucrarnos en
el mundo de la investigación y abrirnos nuevas oportunidades en un futuro cercano para
continuar nuestra preparación profesional.
Al Dr. Enrique Coconi Morales por aceptarme como parte de su equipo de trabajo en el
Instituto Mexicano del Petróleo, así como por brindarme su conocimiento acerca de la Geofísica,
Resgistros de Pozo y todo acerca del ámbito petrolero, así como me brindó su tiempo y apoyo en
la buena comprensión del tema.
A mis compañeros y amigos Abisai, Karen, Valeria, Edy, César y Margarita por
brindarme su punto de vista, su conocimiento y su orientación en esta travesía.
Muchas gracias también al Dr. Velasquillo, que se portó de la forma más amable, brindó su
conocimiento y aconsejó en esta estadía de Investigación.
A la comunidad IMP por permitirme entrar a sus instalaciones para poder llevar a cabo
esta estadía de verano de investigación.
A mis padres y mi hermano, por sus consejos, sabiduría y apoyo incondicional en todo
momento.
Y a mí compañero, novio, mejor amigo y mayor crítico Emmanuel Escorcia Ocampo que me
brindó su apoyo, me soportó y sobre todo me acompañó en esta nueva aventura magnífica que
vivimos.
A TODOS GRACIAS, SIN USTEDES NO HUBIERA VIVIDO UNA DE LAS MEJORES
EXPERIENCIAS DE MI VIDA.
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Referencias
Galicia-Andrés, C. (2014). MODELO GEOLÓGICO DEL CAMPO SCHABEN, KANSAS A PARTIR DEL ANÁLISIS
Y PROCESAMIENTO DE DATOS DE REGISTROS GEOFÍSICOS DE POZOS. D.F., MÉXICO.
Hernández-Bernal, P. (2012). Guía de técnicas utilizadas en el procesado de muestras de canal para el
anallsis bioestratlgrafico con nanofosiles calcáreos. Villahermosa, Tabasco, México: Sociedad
Geológica Mexicana.
Kansas, T. U. (Agosto de 2016). KANSAS GEOLOGICAL SURVEY. Obtenido de
http://www.kgs.ku.edu/index.html
Ruíz-Martínez, M. A. (Marzo de 2012). DESARROLLO Y APLICACIONES DE LOS REGISTROS ACÚSTICOS.
D.F., México.
Sánchez-Corona, C. Y. (Marzo de 2012). EVOLUCIÓN DE LOS REGISTROS DE RESISTIVIDAD Y SU
APLICACIÓN EN LA ESTIMACIÓN DE LA SATURACIÓN DE FLUIDOS (AGUA E HIDROCARBUROS).
D.F, México.