El perfil de lito-densidad o LDT ("Lito-Density-Tool") mide la densidad media de la formación ρb en gr/cc, así como su factor fotoeléctrico Pef en barns/electrón, en las proximidades de la pared del pozo. Para ello, una fuente radioactiva es colocada en la sonda antes de bajar al pozo. La radioactividad que la formación deja llegar a dos detectores ubicados a pocas pulgadas de la fuente, en la herramienta de perfilaje, permite determinar los parámetros mencionados. La curva de densidad es presentada en las pistas 2 y 3 en escala coherente la de neutrón, generalmente de 1.95 a 2.95 gr/cc, con nemónico RHOB. El factor fotoeléctrico se presenta generalmente en la pista 2 en escala de O a 10 barns/electrón, con nemónico PEF.
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El registro de densidad mide la densidad a partir de la perdida de energía de un flujo de rayos gamma entre emisor y receptor a través de la formación.
La disminución de la energía del flujo incidente es función de los choques y de la absorción con los electrones en la matriz de la roca.
La cantidad de electrones es función directa de la densidad electrónica, la cual depende directamente de la masa atómica de los elementos, es decir, su densidad.
DENSÍDAD DE LAS ROCAS: G/cm3
Cuarzo = 2.65 Calcita = 2.71 Dolomita = 2,87 Sal = 2.16 Anhidrita = 2.96 Yeso = 2.32 Carbón = 1.70 Lutita = 1.9 a 2.7 (F =Compactación) Agua = 1
Petróleo = 0.75 a 0.95 (según grado API)
Gas = 0.1 a 0.3 ( Según T y P.).
Para una matriz de roca constante, la densidad en el perfil es función directa de la porosidad y de los fluidos de relleno.
DENSIDAD (FDC / LDT)
- Herramienta FDC ("Formation Density Compensated" y "Litho Density Tool") - 2 detectores (D1 y D2).
- 1 emisor.
- El FDC tiene muy buena definición vertícal (dl - d2 = 10"), pero es muy sensible a las irregularidades de la pared.
- Las lecturas se deben siempre comparar con el caliper y la curva.
4.5.2.1.- Principio de la medición
La fuente radioactiva natural emite rayos gamma de alta energía dentro de la formación, ya que el patín de la herramienta de densidad se apoya en la pared del pozo para registrar. Existen tres tipos de interacción entre los rayos gamma y la formación: el "efecto fotoeléctrico" que ocurre con los rayos gamma de baja energía; la "dispersión Compton' que ocurre a niveles de energía
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intermedios; y, por último, la "generación de pares" que ocurre con rayos gamma de muy alta energía.
4.5.2.3.- Herramientas de perfilaje, profundidad de investigación y definición vertical.
La primera herramienta de perfilaje de densidad tenía una fuente de Cesium-137 con una intensidad de 1.5 Curie y energía de 662 keV, con un detector apoyado en la pared del pozo. El patín era 'colimado' u orientado para concentrar la emisión de rayos gamma en una dirección preferencial dirigida a la pared del pozo. El detector estaba ubicado a una distancia de aproximadamente 30 cm encima de la fuente. El perfil obtenido con esta herramienta es afectado por la rugosidad o irregularidades en la pared del pozo, que permiten la presencia de lodo entre el patín y la formación.
La siguiente generación de herramientas incluía un segundo detector entre la fuente y el detector anterior; el espaciamiento corto entre la fuente y este nuevo detector permite investigar principalmente el revoque, indicando valores de densidad diferentes al de la formación dependiendo de la densidad del revoque. La diferencia de densidades obtenidas por los dos detectores permite efectuar una corrección automática a la lectura del detector lejano para obtener la densidad de la formación sin el efecto de la presencia de revoque entre el patín y la formación. Se presentan las curvas de densidad media Pb corregida por revoque con mnemónico RHOB y la corrección aplicada Ap con mnemónico DRHO, ambas en gr/cc.
Las herramientas modernas, denominadas de lito-densidad, utilizan detectores más sensibles los que además de contar los rayos gamma también permiten detectar su nivel de energía: los rayos gamma de alta energía son utilizados para medir la densidad y la corrección aplicada; los rayos gama de baja energía permiten obtener la curva de efecto fotoeléctrico Pef, en la formación en barns/electrón con nemónico PEF, la cual indica la litología de la formación.
La profundidad de investigación del perfil de densidad es de aproximadamente 30 cm, similar la su definición vertical.
4.5.2.4.- Relación entre densidad y porosidad: ecuación de respuesta
La densidad Pb de una formación limpia y acuífera puede obtenerse como la suma de las densidades de cada elemento, ponderada por su volumen en la formación. En el caso de una
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formación limpia con porosidad φ y zona lavada de mas de 30 cm de extensión, la ecuación de respuesta es:
Pblog = φ Pbmf +Vma x Pbma
donde:
Pblog : es la densidad de la formación, en gr/cc
φ
: es la porosidad de la formación O ≤φ≤ 1Pbmf: es la densidad del filtrado en la zona investigada por el perfil (Pbmf ≈ 1.1 gr/cc)
Vma : es la fracción de la roca ocupado por la matriz limpia, O ≤ Vma ≤ 1 Pbma es la densidad de la matriz limpia, en gr/cc (2.65 gr/cc ≤ Pbma ≤ 2.87 gr/cc)
En esta ecuación, la suma de la porosidad y el volumen de la matriz constituyen el total de la roca; por lo tanto se debe cumplir que:
1 = φ + Vma
Combinando las ecuaciones anteriores, puede obtenerse la porosidad aparente de densidad
φ
Da para la formación limpia y acuífera, como:φDa
= Pb
ma -Pb
logPb
ma -Pb
mfLa ecuación de respuesta del perfil de densidad no es empírica, como la mayoría de las otras ecuaciones de respuesta, sino que responde a una ley física.