MANUAL DE GEOLOGIA DE POZO
MANUAL DE GEOLOGIA DE POZO
por
por
Alvaro H. Montoya C.
Alvaro H. Montoya C.
Distrito Tia Juana
Distrito Tia Juana
CONTENIDO CONTENIDO Pagina Pagina Introducción. 1 Introducción. 1 Geología. 2 Geología. 2 Rocas. 2 Rocas. 2 Rocas
Rocas no no reservorio. reservorio. 22 Rocas
Rocas reservorio. reservorio. 33 Propiedades
Propiedades de de las las rocas rocas reservorio. reservorio. 33 Estructuras
Estructuras de de los los reservorios reservorios de de petróleo. petróleo. 44 Fluidos
Fluidos del del reservorio. reservorio. 55 Geología
Geología histórica. histórica. 55 Métodos
Métodos de de Evaluación Evaluación del del subsuelo. subsuelo. 66 Métodos
Métodos superficiales. superficiales. 66 Métodos
Métodos del del subsuelo. subsuelo. 77 Correlación
Correlación y y litología. litología. 88
Resistividad. 8
Resistividad. 8
Porosidad. 10
Porosidad. 10
Herramientas
Herramientas auxiliares. auxiliares. 1111 Control
Control de de calidad. calidad. 1212 Detección
Detección de de presiones. presiones. 1414 Reservorios
Reservorios sobrepresionados. sobrepresionados. 1414 Origen
Origen de de las las sobrepresiones. sobrepresiones. 1414 Predicción
Predicción de de presiones presiones anormales. anormales. 1515 Antes
Antes de de la la perforación. perforación. 1616 Durante
Durante la la perforación. perforación. 1717 Operaciones
Operaciones de de perforación. perforación. 1919
Pesca. 19
Pesca. 19
Problemas
Problemas de de perforación. perforación. 2121 MWD
MWD y y LWD. LWD. 2323
Adquisición
Adquisición de de datos. datos. 2323 Despliegue
Despliegue de de la la información. información. 2424
Aplicaciones. 24
Aplicaciones. 24
Algunas
Algunas ecuaciones ecuaciones para para usar usar en en el el pozo. pozo. 2626 Presión
Presión hidrostática. hidrostática. 2626 Kill
Kill weight weight of of mud. mud. 2626 Presión
Presión de de fractura fractura de de formación. formación. 2626 Volúmenes
Volúmenes del del pozo. pozo. 2727 Peso
Peso del del revestimiento revestimiento o o de de los los collares. collares. 2828 Salida
Salida de de las las bombas. bombas. 2828 Tiempo
Tiempo de de circulación. circulación. 2929 Hidráulica
Hidráulica de de las las brocas. brocas. 3030 Velocidad
Velocidad anular. anular. 3030 Area
Velocidad
Velocidad de de los los jets. jets. 3030 Fuerza
Fuerza hidráulica hidráulica total. total. 3030 Perdida
Perdida de de presión presión en en los los jets. jets. 3131 Fuerza
Fuerza hidráulica hidráulica en en la la broca. broca. 3131 Fuerza
Fuerza de de impacto impacto de de los los jets. jets. 3232 Mudloging,
Mudloging, equipos, equipos, servicios servicios y y personal. personal. 3333
Equipos. 33
Equipos. 33
Servicios. 33
Servicios. 33
El
El registro registro de de mudloging. mudloging. 3535 Presentación
Presentación del del master master de de mudlogging. mudlogging. 3535 Análisis
Análisis de de muestras. muestras. 3737 Toma
Toma de de muestras muestras representativas. representativas. 3737 “Lag”
“Lag” de de la la muestra. muestra. 3838 Preparación
Preparación de de las las muestras. muestras. 3838 Análisis
Análisis básico básico de de las las muestras. muestras. 3838 Empaque
Empaque de de las las muestras. muestras. 3939 Monitoreo
Monitoreo del del gas. gas. 4040 Métodos
Métodos de de extracción extracción de de gas. gas. 4040 Eficiencia
Eficiencia de de la la extracción. extracción. 4040 Cromatografia
Cromatografia de de gases. gases. 4141 Evaluación
Evaluación de de shows. shows. 4242 Detección
Detección de de gas. gas. 4242 Evaluación
Evaluación de de las las muestras. muestras. 4545 Evaluación
Evaluación de de una una manifestación. manifestación. 4545 Comentarios
Comentarios y y recomendacionrecomendaciones. es. 4747 Núcleos
Núcleos convencionales. convencionales. 4848 Sistemas
Sistemas convencionales convencionales de de toma toma de de núcleos. núcleos. 4848 Sistemas
Sistemas convencionales convencionales de de núcleos. núcleos. 4848 Catcher
Catcher de de núcleos. núcleos. 4949 Núcleos
Núcleos especiales. especiales. 4949 Núcleos
Núcleos orientados. orientados. 5151 Técnicas
Técnicas de de la la mecánica mecánica de de orientación. orientación. 5151 Técnicas
Técnicas de de la la orientación orientación de de los los núcleos. núcleos. 5151 Calidad
Calidad de de la la orientación orientación del del núcleo. núcleo. 5151 Manejo
Manejo de de los los núcleos. núcleos. 5353 Manejo
Manejo de de núcleos núcleos de de rocas rocas duras. duras. 5353 Manejo
Manejo de de núcleos núcleos de de rocas rocas friables. friables. 5454 Alteración
Alteración y y preservación preservación de de los los núcleos. núcleos. 5555 Alteración
Alteración de de los los núcleos núcleos durante durante su su recobro. recobro. 5555 Alteración
Preservación de los núcleos durante su transporte
y almacenamiento. 56
Métodos de preservación de los núcleos. 57
INTRODUCCION
Este Manual de Geología de Pozo, se escribe con el objetivo de proveer algunas ideas básicas y acompañarlo con algunos manuales que sirvan de referencia y utilización en las labores practicas de control de la colección de datos geológicos durante la perforación de los pozos y dar soporte a los geólogos en dichas operaciones.
Los manuales que deben acompañar el presente son:
• Rock color chart, de la Geological Society of America. La finalidad de su
utilización es la de describir el color de la muestra húmeda, con un baremo de comparación además de darle un valor numérico.
• Sample descripcion manual, de la Shell y editado por la American Association
of Petroleum Geologists. En este manual se describe a detalle los métodos, mecanismos y clasificación de las muestras en el pozo, a partir de tablas adjuntas. Igualmente se dan pautas a utilizar en la escritura de las descripciones.
• Reglamentación por parte del Distrito de la información que deben llevar los
registros y sus características en cuanto a tamaño de letra o línea, su forma y tipo.
El uso de los tres manuales adjuntos, mas el Manual de Geología de Pozo, ayudan en las labores de mejorar, controlar la calidad y estandarizar la información obtenida en los pozos y servirle de guía a los geólogos.
GEOLOGIA
El objetivo fundamental del conocimiento geológico aplicado a las labores de perforación, esta dirigido al reconocimiento en superficie, de muestras de canal, de los tipos de rocas perforadas y sus texturas.
ROCAS
Las rocas encajan clasicamente en una de las siguientes categorías: 1º. Rocas Igneas.
2do. Rocas Metamórficas. 3ero. Rocas Sedimentarias.
Bajo el punto de vista de la evaluación como roca reservorio de gas y o petróleo, las podemos separar en:
1ero. Rocas no reservorios: a. Rocas Igneas.
b. Rocas Metamórficas. 2do. Rocas reservorios:
a. Rocas Sedimentarias.
b. Cualquiera de las no reservorios, que tengan porosidad secundaria. ROCAS NO RESERVORIO.
Para que una roca sea reservorio, debe tener porosidad. Las ígneas y sedimentarias carecen de porosidad. En el caso de porosidad secundarias, microfracturas adquiridas por tectonismo, se pueden desarrollar y posteriormente llenas de fluidos por migración de estos, desde la roca fuente o migración secundaria de otra roca reservorio. Por lo anterior se debe tener conocimiento de cómo se presentan ellas en las muestras retornadas durante la perforación.
Rocas ígneas. Intrusivas, plutónicas. Se forman en el interior de la corteza. Cuando su enfriamiento es lento da lugar a la formación de cristales mayores, los que al perforarse y retornar en las muestras de control, se pueden presentar parcialmente partidos de forma irregular. Usualmente están acompañados de arcillas, producto de la acción diagenética. Supremamente dañinas a la calidad de la permeabilidad, ya que al estudiarse al microscopio electrónico, se ha observado que se ubican aproximadamente normales a las caras de los granos, lo cual hace que mas fácilmente se desprendan y migren, con el paso de los fluidos del medio, y se depositan en los cuellos menores de las rocas reservorio, constituyendo un impedimento a la migración del petróleo durante su explotación.
Extrusivas, volcánicas. Al formarse sobre la superficie de la corteza, su enfriamiento es mas rápido, dando lugar a la formación de minerales de tamaño menor, los que al perforarse y retornar en las muestras de control, sus tamaños son menores, tipo obsidiana, generando muestras muy ricas en minerales feldespáticos igualmente ricos en arcillas.
Rocas Metamórficas. Producto de la alteración de ígneas y sedimentarias preexistentes, las que han sido sujetas a presiones y temperaturas y actividad química, que da origen, entre otros, a minerales totalmente diferentes a los originales. Al perforarse y retornar a superficie en las muestras de control, sus tamaños son lo suficiente mayores para presentarse fracturados.
Es común para este tipo de rocas, en las muestras de retorno, presentar minerales con fracturas frescas, producto del rompimiento de la perforación, además de no haber sufrido ningún tipo de transporte. Suelen estar acompañado con abundante arcilla, producto de la alteración de los minerales de feldespato presentes de manera abundante.
Suelen constituir el basamento ígneo metamórfico del cratón o en algunos casos, se les suele llamar basamento ígneo-metarmórfico comercial.
ROCAS RESERVORIO.
La gran mayoría son sedimentarias, siendo aquellas que se formaron por depositación de los materiales, los cuales están constituidos por minerales estables, erodados de rocas mas viejas, junto con otros producidos por meteorización y diagénesis. Usualmente son transportados por corrientes eólicas o fluviales, aunque se forman otras por precipitación química de aguas.
Cuando se depositan, sus granos están sueltos, pero a medida que son enterradas por la depositación de otras sobre ellas, suelen compactarse lentamente y cementarse por la precipitación química, consolidándose y llegando a perder su porosidad.
Están hechas de dos partes, los fragmentos sólidos de la roca y los espacios entre estos, los poros. Esta se clasifica de acuerdo con su composición mineral, en tanto que los poros se clasifican considerando su textura y forma.
Sin embargo bajo el punto de vista de la acumulación de hidrocarburos, estos se encuentran en rocas clásticas o en rocas carbonatadas con adecuada porosidad y permeabilidad.
Entre las rocas mas comunes, reconocibles a partir de las muestras de zanja, están las areniscas, las lutitas, conglomerados, calizas, dolomitas, margas, chert (capas y nódulos.)
La descripción en pozo de las muestras de zanja, provenientes de la perforación, contempla su clasificación como tipo de roca, la cual no corresponde con descripciones de afloramientos, o en teoría, a causa de las limitantes del tipo de trabajo realizado
PROPIEDADES DE LAS ROCAS RESERVORIO.
Las propiedades de gran importancia asociadas con las rocas reservorios son la porosidad, permeabilidad, saturación de fluidos y la densidad. No siendo el alcance del presente manual el disertar sobre ellas, si se puede aportar algo a partir de las muestras obtenidas en superficie.
Porosidad. Fracción del volumen total material que no esta ocupado por sólidos. Es decir el espacio utilizable para el almacenamiento de fluidos.
La descripción en pozo de las muestras de zanja, provenientes de la perforación, La descripción en pozo de las muestras de zanja, provenientes de la perforación, contempla las porosidades primarias resultantes del acomodamiento de los granos contempla las porosidades primarias resultantes del acomodamiento de los granos en las areniscas, como en los carbonatos clásticos, por el enterramiento y los en las areniscas, como en los carbonatos clásticos, por el enterramiento y los efectos de la presión y temperatura al generar cementación. Concluyendo, la efectos de la presión y temperatura al generar cementación. Concluyendo, la porosidad primaria es la resultante final del efecto empaquetamiento por el porosidad primaria es la resultante final del efecto empaquetamiento por el enterramiento, la cementación por presión y temperatura y la cantidad de matriz enterramiento, la cementación por presión y temperatura y la cantidad de matriz producto de la energía del transporte. En el caso de los carbonatos clásticos se producto de la energía del transporte. En el caso de los carbonatos clásticos se pueden aplicar los mismos efectos.
pueden aplicar los mismos efectos.
Esta porosidad primaria es observable y se puede describir, utilizando además las Esta porosidad primaria es observable y se puede describir, utilizando además las formas de descripción que para estos casos se utilizan. Ver manual de descripción formas de descripción que para estos casos se utilizan. Ver manual de descripción de muestras, memoria de la AAPG.
de muestras, memoria de la AAPG.
Permeabilidad. Es una medida de la habilidad de los fluidos para fluir a través del Permeabilidad. Es una medida de la habilidad de los fluidos para fluir a través del medio poroso.
medio poroso.
La descripción en pozo de la muestra de zanja, puede aportar una idea cualitativa La descripción en pozo de la muestra de zanja, puede aportar una idea cualitativa de la habilidad para la migración de los fl
de la habilidad para la migración de los fluidos.uidos.
Saturación de fluidos. La saturación de fluidos, agua, gas y petróleo, se puede Saturación de fluidos. La saturación de fluidos, agua, gas y petróleo, se puede calcular en oficina y en el laboratorio. Sin embargo las unidades avanzadas de calcular en oficina y en el laboratorio. Sin embargo las unidades avanzadas de logging, hoy en día corren programas que nos pueden dar valores puntuales logging, hoy en día corren programas que nos pueden dar valores puntuales aproximados in situ de estas saturaciones, las que combinadas con la litología, rop, aproximados in situ de estas saturaciones, las que combinadas con la litología, rop, espesor de la torta, descripción de l
espesor de la torta, descripción de la fluorescencia y cromatografía, pueden darnosa fluorescencia y cromatografía, pueden darnos clasificaciones potenciales de intervalo productor, pre corrida de registros clasificaciones potenciales de intervalo productor, pre corrida de registros eléctricos y de pruebas.
eléctricos y de pruebas.
Bulk density. Se refiere al peso por unidad de volumen del material de la roca. Bulk density. Se refiere al peso por unidad de volumen del material de la roca. Particularmente aplicable a las rocas sedimentarias, las que usualmente son el Particularmente aplicable a las rocas sedimentarias, las que usualmente son el resultado de la sumatoria de los diferentes granos o fragmentos que la conforman, resultado de la sumatoria de los diferentes granos o fragmentos que la conforman, su cemento y matriz, además de los espacios porosos. Lo anterior para resaltar la su cemento y matriz, además de los espacios porosos. Lo anterior para resaltar la diferencia en densidad al hacer la adición del peso del material de la roca con los diferencia en densidad al hacer la adición del peso del material de la roca con los espacios.
espacios.
La descripción en los pozos, debe contemplar entre otros la presencia de minerales La descripción en los pozos, debe contemplar entre otros la presencia de minerales traza y en algunos casos, porcentual, que irían a incidir en su densidad y al
traza y en algunos casos, porcentual, que irían a incidir en su densidad y al final enfinal en el valor de la matriz utilizado para la calibración de los registros. La presencia de el valor de la matriz utilizado para la calibración de los registros. La presencia de algunos de estos minerales, aun en cantidades traza son detectados y se deben algunos de estos minerales, aun en cantidades traza son detectados y se deben reportar para tener un buen control en
reportar para tener un buen control en los registros.los registros.
LA ESTRUCTURA DE LOS RESERVORIOS DE PETROLEO. LA ESTRUCTURA DE LOS RESERVORIOS DE PETROLEO.
Para que el petróleo se acumule en depósitos de tamaño lo suficientemente Para que el petróleo se acumule en depósitos de tamaño lo suficientemente grandes, para que sean comercialmente productivos, debe ser atrapado de alguna grandes, para que sean comercialmente productivos, debe ser atrapado de alguna manera. En el subsuelo, el petróleo producido por la roca generadora migra manera. En el subsuelo, el petróleo producido por la roca generadora migra libremente por efecto de la fuerza de la gravedad y las presiones, hasta lugares libremente por efecto de la fuerza de la gravedad y las presiones, hasta lugares estructuralmente mas altos con barreras de permeabilidad o en
estructuralmente mas altos con barreras de permeabilidad o en zonas con barreraszonas con barreras de permeabilidad.
de permeabilidad.
Tales zonas de acumulación o trampas, deben presentar una buena porosidad y Tales zonas de acumulación o trampas, deben presentar una buena porosidad y permeabilidad, que hace las veces de contenedor. Una zona impermeable permeabilidad, que hace las veces de contenedor. Una zona impermeable cubriendo la anterior. Un rasgo estructural o una barrera de permeabilidad. Todo cubriendo la anterior. Un rasgo estructural o una barrera de permeabilidad. Todo
lo anterior acumularía y prevendría la migración de los fluidos, hasta su llenado lo anterior acumularía y prevendría la migración de los fluidos, hasta su llenado total.
total.
Estas trampas fundamentalmente son: estructurales, rasgo de tipo tectónico; Estas trampas fundamentalmente son: estructurales, rasgo de tipo tectónico; estratigráficos, cambio litológico o características litológicas, combinada de las dos estratigráficos, cambio litológico o características litológicas, combinada de las dos anteriores.
anteriores.
Aunque esta información por obvias razones no es vista en la descripción de Aunque esta información por obvias razones no es vista en la descripción de muestras, si se puede describir la capa sello con algunas de sus características muestras, si se puede describir la capa sello con algunas de sus características litológicas macro, igualmente las características l
litológicas macro, igualmente las características litológicas del reservorio.itológicas del reservorio. FLUIDOS DEL RESERVORIO.
FLUIDOS DEL RESERVORIO. La formación de los
La formación de los reservorios en ambientes continentales y marinos, hace que lasreservorios en ambientes continentales y marinos, hace que las acumulaciones de hidrocarburos estén asociados con aguas de este tipo de acumulaciones de hidrocarburos estén asociados con aguas de este tipo de ambientes.
ambientes.
Los depósitos de petróleo son pues una mezcla de dichos fluidos mas la mezcla de Los depósitos de petróleo son pues una mezcla de dichos fluidos mas la mezcla de los diferentes tipos de hidrocarburos, líquidos o gaseosos. Los gaseosos, gas los diferentes tipos de hidrocarburos, líquidos o gaseosos. Los gaseosos, gas natural, es una mezcla de gases que van del metano, pasando por el heptano y más natural, es una mezcla de gases que van del metano, pasando por el heptano y más pesados.
pesados.
Esta mezcla de gases es comunmente monitoreada por unidades de mud loggin que Esta mezcla de gases es comunmente monitoreada por unidades de mud loggin que nos permite establecer un back ground gas para los diferentes miembros o nos permite establecer un back ground gas para los diferentes miembros o formaciones perforadas, con las manifestaciones puntuales de gas, oil shows que formaciones perforadas, con las manifestaciones puntuales de gas, oil shows que nos permiten establecer intervalos con posibles
nos permiten establecer intervalos con posibles acumulaciones de hidrocarburos.acumulaciones de hidrocarburos. Cuando es liquido, este petróleo crudo, se puede observar en los poros de la roca Cuando es liquido, este petróleo crudo, se puede observar en los poros de la roca almacenadora, colectada en las muestras de zanja que se describen en superficie. almacenadora, colectada en las muestras de zanja que se describen en superficie. Adicionalmente siempre esta acompañado con una manifestación de gas, Adicionalmente siempre esta acompañado con una manifestación de gas, igualmente detectada por la unidad de cromatografía y en otras ocasiones en las igualmente detectada por la unidad de cromatografía y en otras ocasiones en las piscinas de retorno del lodo de perforación, llegando en algunos casos a afectar la piscinas de retorno del lodo de perforación, llegando en algunos casos a afectar la densidad del mismo. Inclusive al estudiarse en superficie, se puede dar datos casi densidad del mismo. Inclusive al estudiarse en superficie, se puede dar datos casi cuantitativos de algunas de sus propiedades, tales como el tipo, gravedad, inclusive cuantitativos de algunas de sus propiedades, tales como el tipo, gravedad, inclusive su aroma.
su aroma.
GEOLOGIA HISTORICA. GEOLOGIA HISTORICA.
La Geología Histórica, estudia y reconstruye el pasado geológico de la tierra. Bajo La Geología Histórica, estudia y reconstruye el pasado geológico de la tierra. Bajo el punto de vista de la prospección de hidrocarburos, nuestro interés radica el punto de vista de la prospección de hidrocarburos, nuestro interés radica fundamentalmente, basado en la edad, en la correlación de las formaciones fundamentalmente, basado en la edad, en la correlación de las formaciones generadoras, la almacenadoras y el evento tectónico responsable de su trampa generadoras, la almacenadoras y el evento tectónico responsable de su trampa almacenadora, dentro del campo, la cuenca y o
almacenadora, dentro del campo, la cuenca y o llevarlo a otras cuencas.llevarlo a otras cuencas.
La entera sucesión litológica y de eventos de una cuenca o región se plasma en una La entera sucesión litológica y de eventos de una cuenca o región se plasma en una columna geológica. De allí que la columna geológica es el referente para la geología columna geológica. De allí que la columna geológica es el referente para la geología de una cuenca, el récord de los eventos que tuvieron lugar en esa región especifica. de una cuenca, el récord de los eventos que tuvieron lugar en esa región especifica. Esta se haya dividida desde eventos mayores a menores que tuvieron lugar en ese Esta se haya dividida desde eventos mayores a menores que tuvieron lugar en ese especifico lugar, durante un lapso. Estas divisiones mayores y menores reciben especifico lugar, durante un lapso. Estas divisiones mayores y menores reciben nombres muy específicos, que se utilizan en todo el mundo.
nombres muy específicos, que se utilizan en todo el mundo. Durante la perforación, la litología a
Durante la perforación, la litología a perforar esta ubicada dentro de esta columnaperforar esta ubicada dentro de esta columna geológica especifica, con sus divisiones mayores y menores, las que serán geológica especifica, con sus divisiones mayores y menores, las que serán detectectadas por muestras y localizadas en la columna geológica particular del detectectadas por muestras y localizadas en la columna geológica particular del área a perforar, la que debe ser suministrada por la compañía operadora y área a perforar, la que debe ser suministrada por la compañía operadora y conocida por el personal que lleva
METODOS DE EVALUACION DEL
METODOS DE EVALUACION DEL SUBSUELO.
SUBSUELO.
La prospección de los hidrocarburos, en los inicios de la industria, se concentro La prospección de los hidrocarburos, en los inicios de la industria, se concentro fundamentalmente en áreas de seepages, con muy conocidos ejemplos alrededor fundamentalmente en áreas de seepages, con muy conocidos ejemplos alrededor del mundo de tales manaderos naturales. Sin embargo fue necesario prospectar en del mundo de tales manaderos naturales. Sin embargo fue necesario prospectar en el subsuelo, lo que dio lugar al desarrollo de métodos de evaluación superficiales y el subsuelo, lo que dio lugar al desarrollo de métodos de evaluación superficiales y del subsuelo.
del subsuelo.
METODOS SUPERFICIALES. METODOS SUPERFICIALES.
Fundamentalmente las técnicas superficiales de prospección de hidrocarburos Fundamentalmente las técnicas superficiales de prospección de hidrocarburos están referidas a las geofísicas y
están referidas a las geofísicas y las geoquímicas.las geoquímicas.
Prospección Gravimétrica. Métodos de gravedad que se corren con el fin de Prospección Gravimétrica. Métodos de gravedad que se corren con el fin de detectar
detectar diferencias en las fuerzas de gravedad terrestresdiferencias en las fuerzas de gravedad terrestres causadas por densidadcausadas por densidad diferente de las rocas. Al correr un gravímetro, a lo l
diferente de las rocas. Al correr un gravímetro, a lo largo de capas horizontales, losargo de capas horizontales, los valores obtenidos no ofrecen cambio alguno, permanecen sin cambiar, al pasarlo valores obtenidos no ofrecen cambio alguno, permanecen sin cambiar, al pasarlo sobre una estructura en el subsuelo, los valores reportados muestras datos sobre una estructura en el subsuelo, los valores reportados muestras datos diferentes, siguiendo una imagen casi similar de la estructura del subsuelo. Su diferentes, siguiendo una imagen casi similar de la estructura del subsuelo. Su representación gráfica nos podría indicar por ejemplo la presencia en el subsuelo representación gráfica nos podría indicar por ejemplo la presencia en el subsuelo de un anticlinal.
de un anticlinal.
Prospección Magnética. La prospección magnética es similar a la gravimétrica, su Prospección Magnética. La prospección magnética es similar a la gravimétrica, su diferencia radica en que se
diferencia radica en que se miden diferencias magnéticasmiden diferencias magnéticas. Al ser las rocas. Al ser las rocas sedimentarias esencialmente no magnéticas, cualquier diferencia en lectura, sedimentarias esencialmente no magnéticas, cualquier diferencia en lectura, usualmente puede atribuirse a variaciones en profundidad de las rocas del usualmente puede atribuirse a variaciones en profundidad de las rocas del basamento. Esta diferencia en profundidad podría asociarse con estructuras en el basamento. Esta diferencia en profundidad podría asociarse con estructuras en el subsuelo.
subsuelo.
Prospección Geoquímica. En las primeras etapas de la exploración, la atención Prospección Geoquímica. En las primeras etapas de la exploración, la atención inicial se centra en el
inicial se centra en el reconocimiento de las rocas fuentereconocimiento de las rocas fuente de hidrocarburos, ya quede hidrocarburos, ya que si más de una roca fuente esta presente, mucho más atractivo. Adicionalmente las si más de una roca fuente esta presente, mucho más atractivo. Adicionalmente las estimativas de que tan prolífica y la naturaleza de los productos generados, es de estimativas de que tan prolífica y la naturaleza de los productos generados, es de gran valor. De allí que en esa primera fase, se responderán preguntas tales como, gran valor. De allí que en esa primera fase, se responderán preguntas tales como, tiene la roca suficiente materia orgánica?.., es la materia orgánica del tipo tiene la roca suficiente materia orgánica?.., es la materia orgánica del tipo correcto?, ha generado hidrocarburos?, el hidrocarburo ha migrado?.
correcto?, ha generado hidrocarburos?, el hidrocarburo ha migrado?.
Para dar respuesta a las preguntas anteriores se establecen estudios estadísticos, Para dar respuesta a las preguntas anteriores se establecen estudios estadísticos, que muestran las relaciones del tamaño de los campos con la materia orgánica que muestran las relaciones del tamaño de los campos con la materia orgánica disponible. Estudios de reflactancia de la vitrinita nos establecen el tipo de materia disponible. Estudios de reflactancia de la vitrinita nos establecen el tipo de materia orgánica. La reflactancia mas técnicas de estudio de resonancia de electrodos (esr), orgánica. La reflactancia mas técnicas de estudio de resonancia de electrodos (esr), ayudan a establecer el posible control entre temperatura y tiempo y su efecto en la ayudan a establecer el posible control entre temperatura y tiempo y su efecto en la generación, quizás la más difícil de responder, la migración, solo se puede generación, quizás la más difícil de responder, la migración, solo se puede responder por correlación entre el extracto de la
responder por correlación entre el extracto de la roca fuente y el roca fuente y el reservorio.reservorio.
Como conclusión a este segmento se puede traer a colación las palabras de Tissot Como conclusión a este segmento se puede traer a colación las palabras de Tissot en los cursos del IFP, cuando decía que mientras no se tenga caracterizada la en los cursos del IFP, cuando decía que mientras no se tenga caracterizada la cuenca, todo será mentira.
cuenca, todo será mentira.
Prospección Sísmica. Técnica basada en la
Prospección Sísmica. Técnica basada en la propagación del las ondas del sonidopropagación del las ondas del sonido aa traves de la tierra. Su registro se realiza a distancias conocidas de la zona de traves de la tierra. Su registro se realiza a distancias conocidas de la zona de producción de las ondas, con el fin de detectar el tiempo de arribo de las ondas producción de las ondas, con el fin de detectar el tiempo de arribo de las ondas longitudinales al ser reflejadas o refractadas.
longitudinales al ser reflejadas o refractadas.
El camino seguido por las ondas, sigue fundamentalmente las leyes de la
El tiempo empleado se transforma en profundidad y puede ser correlacionado con las profundidades de las formaciones.
METODOS DEL SUBSUELO.
Los métodos superficiales son de exploración, siendo su objetivo fundamental el localizar en el subsuelo, las estructuras que posiblemente tendrían acumulación de hidrocarburos. Para corroborar lo anterior, es necesario perforar los pozos.
Los métodos de evaluación, están asociados con la perforación y están derivados de los diferentes registros tomados durante la operación de perforación.
Algunos de los registros tomados durante la perforación incluyen:
• Registro de Perforación.
• Registro del Tiempo de Perforación. • Registro de Muestras.
• Registros de lodos. • Registros Eléctricos.
Registro de Perforación: Referido como el registro diario de perforación. Se condensan las operaciones mecánicas diarias, con el progreso del pozo adicionalmente con información geológica y de lodos.
Registro del Tiempo de Perforación. Registrado automáticamente en las diferentes pantalla de control. El récord de la rata de penetración es muy útil en la localización de topes formacionales o de cuerpos arenosos.
Registro de muestras. Registro del análisis de las muestras provenientes del pozo . Se determina el tipo de roca, la formación perforada, la profundidad de su procedencia y de la formación involucrada y manifestaciones de hidrocarburos asociado con cada una de ellas.
Registro de lodos. Se refiere al registro continuo del análisis del lodo de perforación para detectar su contenido de gas y petróleo, con servicios de estudios y empaques de muestras, registro de los parámetros de perforación, volúmenes de lodo y una serie adicional de parámetros dependiendo del tipo de unidad de loging utilizada en el sistema.
Registros Eléctricos. Provee información de la formación perforada por la broca. El récord de esta información permite determinar características del reservorio tales como: Litología, porosidad, saturación de fluidos, presión, buzamiento de la formación, tipo de hidrocarburos, y su profundidad asociada.
Igualmente dichos registros pueden proveer información en hueco abierto o hueco revestido con sus usos, limitaciones y sus ventajas. Adicionalmente los registros corridos en hueco abierto están afectados por el ambiente en el cual el registro se corrió, el tamaño del hueco, las propiedades del lodo y la zona invadida.
Aunque el registro se puede corregir por efectos del ambiente, las correcciones nunca podrán compensar un registro corrido en condiciones ideales.
El mejor análisis del registro continua en expansión a medida que se analizan mas y más registros de la cuenca.
Al ser la conductividad una función de la formación y del fluido que la satura, las aguas frescas no conducen la electricidad, dando como resultado una alta resistividad, las saladas la conducen, dando como consecuencia valores bajos de resistividad, dependiendo de la concentración de sus iones y el petróleo o el gas al no conducir la electricidad dan como resultado altos valores de resistividad.
Los registros de hueco abierto se pueden dividir en los siguientes propósitos generales:
CORRELACIÓN Y LITOLOGÍA.
Se utilizan para identificar formaciones comunes entre pozos y distinguir potenciales rocas reservorios de las no reservorio.
Potencial Espontaneo. SP. Es un voltaje natural o potencial eléctrico que se presenta debido a las diferencias en la actividad ionica del lodo de perforación y las aguas de la formación. Se utiliza para correlacionar entre pozos, para indicar permeabilidad y para estimar la resistividad del agua de formación. La arcillosidad y la presencia de hidrocarburos la suprime. No se desarrolla cuando se utilizan lodos en base aceite. Igualmente su magnitud decrece a medida que la resistividad del filtrado del lodo y del agua de formación se acerca aun valor igual. Su defleccion se reversa a medida que la relación de la resistividad del filtrado del lodo, Rmf, con la del agua de formación, Rw alcanza 1.0 o más.
Rayos Gamma. GR. Las herramientas de GR miden la radioactividad natural de la formación. La radioactividad es emitida primeramente del K, U, Th, de la estructura de las arcillas, sales radioactivas, fedespatos, minerales radioactivos asociados rocas ígneas. Se utiliza para las correlaciones entre pozos y para estimar el volumen de lutitas y/o de minerales arcillosos.
La herramienta de Rayos Gama Espectrales segmenta los rayos gama detectados por sus diferentes energías, correspondiendo a las familias radioactivas del K, U, Th. La familia del U ocurre como una sal precipitada, depositada de las aguas de formación que fluyen a través de ella. Con el espectral, separamos esta radioactividad, permitiendo mas seguridad en el uso de los GR restantes, para la determinación de la litología, volumen de lutita, o arcilla. A partir de sus lecturas máximas y mínimas predominantes, se determinan sus líneas de arena y líneas de arcilla, utilizadas en el calculo de los volúmenes de lutitas, además de ser una muy buena herramienta para realizar las correlaciones.
Efecto fotoeléctrico. Pe. Mide la habilidad de la formación para absorber rayos gama. La habilidad de la absorción varia con la litología. Es registrada como una medida suplementaria a las medidas de densidad de la formación, que utiliza detectores y fuentes radioactivas comunes. Es una herramienta de contacto y esta afectada por las rugosidades del pozo. Sus mediciones no son validas en lodos con barita. Sirve para correlacionar y determinar litología.
Herramta. Res. Vert. Rad. Inves. Aplic. Limitaciones
SP 6-10 ft N/A Correl., Rw, K No lodo aceite, Rmf Rw. GR 2 ft 12 in. Correl., Vsh Sens cambio post hueco. SpecGR 3 ft 16 in Correl., Vsh Sens cambio post hueco. Pe 2.in 2 in Litol. Correl. Lod bar, contact, fuent rad. RESISTIVIDAD.
Se utilizan para correlacionar y determinar el espacio del volumen poral saturado con agua. Se dividen en los inductivos, laterologos y microresistivos.
Inducción. Utiliza fuentes electromagnéticas que establecen campos magnéticos que excitan el flujo de corriente en la formación, las que excitan campos magnéticos secundarios y flujo de corrientes en fuentes receptoras en la herramienta. Por este principio, no se requiere una conexión eléctrica directa a la formación. Por lo anterior permite a la herramienta ser usada en lodos no conductivos.
Laterologs. Mide las magnitudes del voltaje y corrientes asociadas con una serie de electrodos de corriente montados en la superficie de la sonda. Estas medidas requieren un contacto eléctrico directo con la formación, el cual es provisto por el lodo. Por lo anterior, no se puede correr en lodos base aceite . El enfoque se hace a traves del emplazamiento de los electrodos. Exhiben buena resolución vertical. Las medidas están influenciadas por el lodo de perforación no conductivo, y el filtrado del lodo.
Microresistividad. Utilizados para determinar la resistividad de la zona lavada adyacente a las paredes del pozo . Es una herramienta de contacto. Su escasa profundidad de investigación da como resultado que la retorta del lodo, tiene una influencia significativa. Requiere de correcciones por tamaño del hueco y de la retorta. Igualmente requiere contacto directo con la formación, razón por la cual no se puede correr en lodos base aceite.
La resistividad se perfila con tres medidas de resistividad de diferente profundidad de investigación para caracterizar la influencia del filtrado de lodo sobre la resistividad aparente de la formación. Esto permite separar las lecturas de resistividad de la zona lavada, con aquellas de las herramientas profundas, para una más segura determinación de la resistividad de la formación, (Rt.).
Herramta. Res. Vert. Rad. Inves. Aplic. Limitaciones Dual Induccion.
Prof. 7 ft 50 in. Rt, Rxo, Di No Res >200 -m ó Med. 5 ft 28 in. ( Lodo agua, y Rmf/Rw < 2.5 Som. 2.5 ft 16 in. Lodo aceite)
Phas. Ind.
Prof. 3 ft 65 in. Rt, Rxo, Di No Res >250 -m ó Med. 3 ft 40 in. (Lodo agua, y Lodo Rmf/Rw < 2.5 Som. 2.5 ft 16.in. aceite, reduce should
efecto.) Alta Res. Ind.
Prof. 2.5 ft 95 in. Rt, Rxo, Di No Res >250 -m ó Med. 2.5 ft 60 in. (Lodo agua y Rmf/Rw < 2.5 Som. 2.5 ft 16 in Lodo aceite, reduce
should efecto.)
AIT 4 ft, 2 ft, 10 in.,20 in., Rt, Rxo, Di No Res>200 -m ó 1 ft 30 in.,60 in.,90 in. (Lodo agua y Rmf/Rw <2.5
Lodo aceite, reduce should efecto y rugocidad.) Dual Laterolog
Med. 2 ft 16 in. (Lodo salado) No en Lodo aceite. ARI 8 in 4 in Rt, Rxo, Di Rango de Res:
(Lodo salado y loc. fract.) .2 a 100.000 -m Micro SFL 2-3 in 1-4 in K, indicador de petróleo No en Lodo aceite.
móvil, Rxo.
Mic.laterlog 2 in 4 in K, indicador de petróleo No en Lodo aceite. móvil, Rxo.
Mic.log 2-4 in 1-2 in K, indicador de petróleo No en Lodo aceite. móvil, Rxo.
POROSIDAD.
Cada una de las herramientas de porosidad, densidad, compensado neutrón, sónico, y efecto fotoeléctrico, se pueden utilizar para estimar porosidad cuando la litología y las propiedades del fluido son conocidas. Cuando no se conoce la litología ni la porosidad, dos o más de las herramientas pueden utilisarce juntas para determinarlas.
Densidad. Mide la densidad aparente de la formación y luego el número de rayos gama de baja energía que retorna a los detectores. Se corre forzada contra la pared. Diseñada para corregir automáticamente por efectos de la retorta y rugosidades menores. Sensible a rugosidades mayores y separación de la pared, que causa lecturas de densidades menores.
Neutrón Compensado. Mide el índice de hidrogeno de la formación usando una fuente de neutrón radioactiva que bombardea la formación con neutrones de movimiento rápido. Los neutrones colisionan con los átomos de la formación, transfiriendo su energía a través de estas colisiones. La forma más eficiente de trasferencia de energía ocurre con los átomos de hidrogeno debido a que su masa es aproximadamente la misma del neutrón. Los detectores cuentan el número de neutrones desenergizados (termal) que retornan de la formación. La relación de las ratas de conteo del detector esta primeramente relacionada con el índice de hidrogeno o la porosidad aparente llenada con agua.
La herramienta se corre presionada contra la pared. Es muy sensible a separaciones de la pared, temperatura y salinidad, de allí que las correcciones ambientales son fundamentales a cualquier interpretación de los resultados.
El gas al tener bajo índice de hidrogeno comparado con el agua, hace que la herramienta reporte porosidades anormalmente bajas. Al usarse en conjunción con la densidad, los intervalos gasíferos son facilmente identificables.
Sónico. La herramienta sónica mide la velocidad de varias ondas acústicas , compresional, shear y Stoneley. La velocidad de las ondas es una función de las propiedades elásticas y densidad de la formación. Los registros presentan el inverso de la velocidad, el tiempo de intervalo de transito o delta t ( t).
Actualmente hay disponibles dos versiones del sónico compresional, el sónico compensado y el full waveform sónico (FWS) que miden la velocidad compresional.
Las velocidades shear se utilizan para determinar propiedades mecánicas de las formaciones y para determinar la relación de Poisson’s utilizadas en la interpretación de datos sísmicos. Se puede determinar del FWS.
HERRAMIENTAS AUXILIARES.
Caliper. Es una presentación del tamaño del hueco versus profundidad . Vienen en una amplia variedad de tipos, siendo los más comunes, de uno, dos, tres, cuatro y seis brazos. En presencia de arenas, dependiendo de las practicas de perforación, tiende a leer mayor que el tamaño de la broca, mientras que en las arcillas, suele presentar un tamaño menor, por el desarrollo del revoque. Esta característica anterior, cualitativamente, sirve para ayudar a mostrar los reservorios en las evaluaciones de saturaciones. Es de gran utilidad en el calculo del llenado del cemento y en algunas practicas de completamiento.
Adicional a los calibradores, en el mercado existe una amplia variedad de herramientas disponibles adicionales.
Los MDT, medidores de presión de formación en el fondo, utilizados para establecer variaciones de presión entre formaciones, gradientes de presión en ellas, contactos de fluidos y permeabilidad. Adicionalmente, se puede recuperar fluidos, con medidas de Rw y química del agua de formación, gravedad del aceite y GOR insitu.
Dipmeters, para aplicaciones estructurales, estratigráficas y geometría del pozo. Imágenes del pozo, con técnicas de reflexión de ultrasonido, el Televiewer Borehole, o de técnicas de escaneo eléctrico del pozo, el Formation Microscanner. Los corridos en pozo entubado, utilizados para correlación, saturación y porosidad, tales como los, GR, los CFHR, para la resistividad de la formación, los densidad y neutrón compensados para el calculo de porosidad.
Los relacionados con la cementación, para mirar su calidad como el USIT imagen ultrasónica del pozo, CBT, herramienta de adherencia del cemento, CET herramienta de evaluación de la cementación, VDL y la nueva IBC.
Los utilizados para el monitoreo de yacimientos, RST herramienta de saturación del reservorio y todos aquellos que se corren en huecos horizontales, de inclinación y azimuth MWD, de resisitividad ARC, presión VPWD, sónico iSONIC, densidad neutrón adnVISION.
Todas las herramientas de registros están diseñadas para operaciones bajo condiciones limitadas del hoyo. Un tamaño mínimo del hoyo, es la limitante para el máximo diámetro de la herramienta, mientras que un tamaño máximo de hueco, es la limitante para la calidad de la señal y la longitud del brazo.
Los tipos de lodo, pueden afectar la transmisión de la señal. La posición en el hueco, afecta la fortaleza de la señal, y los efectos del lodo y del hoyo.
Adicionalmente, las herramientas poseen unos limitantes generales de operación, tales como velocidad, posición en el hoyo, tipo de lodo, mínimo y máximo tamaño del hueco, máxima temperatura de fondo.
Siempre se debe consultar con el representante de la compañía de registros, para conocer su recomendación al conocerse las condiciones del hoyo.
Los sistemas superficiales computarizados y los cables de comunicación hacen posible cualquier tipo de combinación de herramientas. La limitante no es la conexión, sino su diseño que hace que algunas se corran centradas otras
excéntricas, otras adheridas a la pared, lo que tendría incidencia en la valides de las correcciones ambientales.
Por lo anterior se debe tener cuidado al combinar las herramientas, por ejemplo de no correr una centrada como el sónico, con una descentrada como el neutrón. Finalmente, el tamaño de la sarta, debe ser conocido antes de ser corrido, con el fin de determinar profundidades de las primeras lecturas de cada una de las herramientas y profundidad del revestimiento a bajar, para de allí programar la máxima profundidad del pozo.
CONTROL DE CALIDAD.
Los registros eléctricos ayudan a determinar las características del yacimiento tales como la litología, porosidad, saturación de fluidos, presión, buzamiento de la formación, tipos de hidrocarburos y sus profundides asociadas.
Al ser los registros de una importancia extrema en la caracterización del yacimiento, su control de calidad es definitivo para su utilización como herramienta confiable para las operaciones en las que están diseñadas.
Las medidas pueden estar afectadas, por las propiedades del lodo, el tamaño del hueco y las invasiones, todas ellas inherentes a las labores de perforación.
Control antes de la bajada.
Al realisarce el control de calidad por etapas, un primer paso tiene que ver con la información de la portada. Debe estar reglamentado por parte de la operadora, caracteres de letra, tamaños de la misma, forma de escribirlo, posición en la portada de:
Encabezamiento:nombre de la compañía, del pozo, campo, taladro, país.
Localización: taladro, campo, localización, pozo, compañía, con todos los caracteres alfanuméricos correctos y tal cual se le llamara en la base de datos.
Elevaciones: Perfectamente establecidos el GL, RTE, KB. Longitudes y Latitudes, perfectas.
Fecha del registro, para la sección.
Lodo: Tipo de lodo, para la sección registrada, fuente de la muestra, los valores de RM, RMF, RMC siguiendo ese orden de menor a mayor, temperaturas de fondo máximas medidas para cada corrida.
Todas las herramientas tendrán una prueba en el pozo, antes de bajarlas, correlacionar su cero en superficie, haber sido probadas con un máximo de retardo en el laboratorio, según los patrones de calidad exigidos por la compañía de servicio y la operadora. Igualmente tener en la localización herramientas repuesto, si esta estipulado en el contrato del servicio.
Igualmente previo a la corrida de los registros, se le debe informar al operador, sobre la calidad del hoyo, informarle por el escrito los posibles lugares con problemas. Sin embargo, la mínima doble circulación de los fondos, realizados por el personal de perforación tiene por objeto dejar el pozo en condiciones ideales para su registrada e igualmente obtener las muestras del fondo. Razón por la cual, al sacar la tubería para registrar no se debe presentar esfuerzos por encima del peso normal de la tubería (overpull). Si ello ocurriere, seria un mínimo y se debe registra la profundidad donde se presenta y presentar dicha información, con la de
los datos, al personal de registros, con el fin de estar alertas en dichas profundidas cuando se pasa con la herramienta.
Control durante la bajada.
Dependiendo del tipo de herramienta, se debe suspender labores de soldadura, utilización de radios, movimiento de tubería y carga en el área de los regristro. Se debe supervisar:
La velocidad máxima de bajada, los calibradores, que sean probados dentro de los revestimientos. Igualmente al bajarse, se controla la profundidad con la del zapato del revestimiento, controlando la utilización de las mismas unidades de medición. Adicionalmente y como norma, se debe establecer el bajar registrando. Un detalle que parece estúpido, pero en el control de calidad, no existen estupideces, conocer las unidades de profundidad a las cuales esta fijadas el software de los diferentes programas, en especial la longitud del cable.
Para el control de las curvas se debe establecer lo siguiente:
En el primer carril: La calidad en la adquision de la respuesta del SP, estableciendo un buen contacto del electrodo en superficie. Su desplazamiento a lo ancho de su carril. Igual situación sucede con el GR, el RP. Establecer con anticipación y fijado por orden de la operadora, los valores para las escalas , los que buscaran mostrar la suficiente defección en los valores de las curvas que permitan mostrar los cambios litológicos con la presentación mínima de “back up” de las curvas.
La utilización de micro resistivos que igualmente se separen en presencia de arcillas o de arenas (porosas).
Todas las curvas presentaran hacia su tope y hacia su base, su respectivo nombre con flechas señalándolos.
En el segundo carril: el de la profundidad, llevara la curva de tensión, e igualmente los marcadores del volumen del hueco y del cemento y las marcas del tiempo.
El tercer carril llevara la curva de resistividad con sus diferentes profundidades. En el caso del neutrón/densidad, las llevara con el Pe.
El cuarto carril la corrección del densidad y la conductividad en el otro caso.
En el sitio del pozo, se entregara, a la compañía de servicio, los datos anteriormente mencionados, con los datos de la ultima prueba de lodo, una muestra de lodo y filtrado, la matriz a utilizar y los datos de profundidad y los valores de overpull.
Igualmente durante la perforación se registrara siguiendo la velocidad requerida para la más lenta de las herramientas, cuando se corren simultáneamente mas de una. Las radioactivas serán la mas superiores. La sección repetida, por un mínimo de 200´se correrá preferiblemente sobre la zona productora, sin embargo si se presentan problemas de posibles pegas, se puede realizar lejos del área problema.
DETECCION DE PRESIONES.
La presión normal de un rerservorio es la presión de los fluidos, necesaria para sostener una columna de agua a la superficie. Su rango normal es de 0.43 a 0.50 psi/ft. Los fluidos normales de perforación pesan cerca de 9 ppg y ejercen una presión de fondo de aproximadamente 0.47 psi/ft
RESERVORIOS SOBREPRESIONADOS.
En la industria del petróleo, sobrepresionado se refiere a la presión más alta que la normal y que requiere lodos de perforación pesados para prevenir la entrada al pozo de los fluidos de la formación. Las presiones inferiores a las normales se les denomina subnormales.
Que son las sobrepresiones o presiones anormales?. Por definición aquellas mayores que la hidrostática de los fluidos. Con la depositación de sedimentos, en un proceso normal de compactación, los fluidos contenidos son expulsados. La presión de la formación es definida como:
Ph = 0.052x xD
Ph = presión hidrostática de la formación, psi 0.052 = constante de conversión, gal/in²-ft.
n = densidad del fluido de formación, ppg. D = Profundidad de la formación, ft.
El gradiente de presión puede ser determinado dividiendo la presión hidrostática por la profundidad, o multiplicando la densidad en ppg por 0.052. Si la densidad del agua fresca es de 8.33 ppg, el gradiente hidrostatico es de 0.433 psi/ft.
El gradiente en el subsuelo varia ampliamente entre las diferentes provincias geológicas, a causa de su contenido variable de cantidades de sólidos disueltos y gas y esta sujeto a diferentes temperaturas y presiones.
ORIGEN DE LAS SOBREPRESIONES.
Presiones anormales, fundamentalmente son causadas por cuatro diferentes fenómenos:
Acuífero. Un acuífero es una formación que contiene agua móvil. En sobrepresiones, un acuífero es una arenisca somera que aflora en las montañas cercanas, a una elevación apreciablemente mas alta que la del pozo. El agua que entra en el afloramiento influencia la presión encontrada en el pozo. Esta presión es hidrostática en naturaleza, para da la impresión de sobrepresión por la altura de la columna de agua.
Arenas Superiores cargadas. Altas presiones se pueden presentar en arenas someras por recarga de gases provenientes de las formaciones inferiores. Pueden ocasionar, blowouts, pobre calidad en la cementación con efectos sobre el revestimiento.
Igualmente las arenas pueden estar altamente presurizado si el gas generado es atrapado por rápida depositación de las arenas. Las ocurrencias son aisladas pero se presentan, como sucedió una vez en el Guárico.
Movimientos Tectónicos. En áreas de significativa actividad tectónica se suelen presentar. Por levantamientos de formaciones compactadas a una profundidad mayor, son posteriormente levantadas a profundidades más someras. Por fallamiento, los fluidos más profundos pueden escapar a formaciones mas someras, cargando las arenas.
Compactación. La causa más común y el mejor entendido de los fenómenos que causan sobrepresiones. A medida que los procesos sedimentarios de enterramiento permiten al agua de los espacios porosos, escapar a la superficie, la presión permanece hidrostática. Cuando al agua no se le permite escurrirse, los granos sedimentarios no pueden continuar su proceso de compactación, ya que el agua es esencialmente incompresible. El mayor soporte de la recarga es transferido de la matriz de la roca al fluido. La presión del fluido viene a ser mayor que la hidrostática resultando en las geopresiones.
Por lo anterior, la presencia y calidad del sello es la clave para las presiones anormales de la compactación.
La existencia y magnitud de la presión en ambientes sedimentarios son dependientes de lo siguiente, todos los cuales impiden el flujo del agua de formación:
• Presencia de una formación impermeable suprayacente. • Calidad y espesor del sello.
• Profundidad de enterramiento. • Edad.
• Fallamiento. • Absorción. • Osmosis.
Adicionales a los puntos anteriores, otros fenómenos que ayudan a la generación de presiones anormales están:
Diagénesis. La alteración post depositacional de la roca o sus constituyentes minerales por el tiempo, presión y temperatura. La alteración de shales montmorilloníticos a illíticos genera agua libre a los espacios porosos. Si no se le permite escapar, el fluido poroso adicional tendera a aceptar la sobrecarga. En las rocas carbonatadas, se pueden crear barreras de permeabilidad.
Expansión Termal. El agua por naturaleza, es más sensible a la expansión termal que a la compresión. El incremento en el volumen del fluido en los poros, puede causar altas presiones.
Cracking termal de los hidrocarburos. Los hidrocarburos, una vez depositados en el subsuelo, están sujetos al cracking por temperatura y presión. Esto da lugar a un incremento en el volumen.
PREDICCION DE PRESIONES ANORMALES.
A mas temprano el reconocimiento de las presiones anormales en la planeación de un pozo, menor los gastos y riesgos. Algunos de los efectos costosos notables de los reservorios sobrepresionados incluyen: reventones, cavernas, pegas de tubería, perdida de circulación, entre otros.
ANTES DE LA PERFORACIÓN.
Detección sísmica: Al compactarse los shales, la velocidad de las ondas sísmicas se incrementa por lo tal la velocidad de la onda sísmica normalmente incrementa con la profundidad. Si los shales no se compactan, la velocidad será menor.
La velocidad de intervalo se puede determinar desde la superficie por el método del punto común de profundidad, (CDP:common depth point); en la adquisición sísmica. Si el intervalo de velocidad incrementa normalmente con la profundidad y luego decrece, es posible la existencia de zonas sobrepresionadas. Sin embargo, esta técnica, requiere un buen conocimiento de las funciones de velocidad, para el área, a partir de la información de los sismogramas sintéticos de los pozos vecinos, técnica esta que exige el correr check shot con sónicos dipolares o VSP para adquirir dicha información y tener cubierta nuestra zona de interés.
Historia del lodo y reportes de perforación: Un paso inicial en el reconocimiento de zonas sobrepresionadas es estudiando los reportes de perforación y de lodos de los pozos vecinos. Problemas como “kicks”, perdidas de circulación, pegas diferenciales se deben analizar y considerar. Igualmente el peso del lodo utilizado, en pozos anteriores, debe ser analizado, considerando su posible exceso o nó.
Correlación geológica: En áreas donde la geología es conocida, pero es escasa o ninguna la información de pozos, la presencia de zonas sobrepresionadas se puede esperar si se planifica que una formación de tales características será perforada. Registros eléctricos: La evaluación de registros eléctricos de pozos vecinos, es un método igualmente de gran valor para la localización de estas zonas.
Unos registros son mas afectados que otros. Igualmente dependiendo de la provincia geológica, unos registros tienen mas aplicación que otros. En algunos sitios se utilizan las resistividades, en otros los acústicos. De todas formas, la interpretación de los registros está relacionada de una manera directa o indirecta con la porosidad asociada con los shales. Los shales tienen la propiedad de compactarse de una forma uniforme con una estructura homogénea. De allí que la presión en los reservorios porosos se puede estimar a partir de los shales vecinos. El nodecrecimiento de la porosidad con la profundidad y aun su incremento a partir de una profundidad especifica, estaría indicando el techo de una zona sobrepresionada. El tren de compactación es mejor visualizado al graficarse en papel semilog.
Las lutitas sobrepresionadas son más conductivas de la electricidad a causa de su mayor contenido de volúmenes de agua salada de la que podría tener una lutita a la misma profundidad. Esto genera una respuesta eléctrica característica en los registros.
En el caso del viaje del sonido, su transmisión a través de las lutitas lo hace a una conocida velocidad, si esta varia, igualmente lo hace su velocidad de intervalo de transmisión. En el caso de las secciones normalmente presurizadas, el tiempo de intervalo de transmisión seguirá un tren de decrecimiento normal con la disminución de la porosidad. Al encontrarse con regiones sobrepresionadas, su tren se reversa.
Por lo anterior, la gratificación de la conductividad, la resistividad y el t vs profundidad en papel semilog, ayuda en la determinación de zonas sobrepresionadas. Sin embargo, hay que tener en cuenta en dichas
interpretaciones que fuera de la compactación, otras variables tales como, salinidad, mineralogía, temperatura y condiciones del pozo, también pueden afectar los shales.
Otra herramienta en la interpretación de posibles zonas sobrepresionadas, son los registros de densidad. Aunque diseñados para la estimación de la porosidad y la litología, provee una buena correlación a la compactación de los shales.
DURANTE LA PERFORACION.
Cuando se perfora, la rata de perforación normalmente decrece con la profundidad a medida que la litología se compacta más. Si la rata de perforación se incrementa, se puede inferir que estamos en presencia de una zona sobrepresionada. Esta zona de transición sería el intervalo del tope de la zona, al tope de la primera arena permeable en la zona. El incremento en la rata obedece al cambio de condiciones, en el fondo del pozo que se esta perforando, de sobrebalance a bajo balance.
A causa de que la litología, la velocidad de rotación y peso sobre la broca también afectan la rata de perforación, debe ser utilizada una rata de perforación corregida la ”d exponent”. Este seria uno de los indicadores más realísticos de que la perforación estaría penetrando una zona de alta presión anormal.
Nivel de los tanques de lodo. Un levantamiento inusual del nivel de los tanques indica que más lodo esta saliendo del pozo del que esta entrando. Una entrada indeseada de los fluidos de formación dentro del pozo, en cantidades suficientes que requieren parar el pozo. A lo anterior se le define como un “kick”. Lo anterior se sucede porque no hay suficiente cabeza hidrostática que permita controlar la presión del subsuelo en las formaciones permeables. La situación es extremadamente delicada y se deben tomar pasos apropiados para sacar los fluidos del pozo. El más común de los métodos es cerrar preventoras y parar las bombas. Después de unos minutos, la presión en la rotaria de la tubería de perforación será igual a la presión en la formación, menos el peso de la columna de lodo. Este es el exceso de presión que debe ser balanceado con el incremento del peso del lodo. Luego las bombas comienzan a circular fuera del pozo, los fluidos indeseados. La presión en la tubería es cuidadosamente controlada con el reductor. Si el equilibrio de presiones en la rotaria en la tubería de perforación, es excedido, el pozo perderá circulación y si es muy bajo, el pozo se revienta.
Comportamiento anormal del llenado de la tubería de viaje. Cuando se saca la tubería, el hueco se mantiene lleno. Si no se mantiene la altura del fluido en el anulus, la columna hidrostática podría llegar a ser lo suficientemente baja, que permitiría la entrada de los fluidos de formación dentro del pozo. El efecto de embolo, cuando se desconecta la tubería, agrava la situación. Se debe bombear lodo para compensar lo anterior. Se utilizan tanques de llenado para reponer el lodo faltante. Si el lodo es apreciablemente menor que el volumen del acero de la tubería removida, el pozo estaría fluyendo.
Rata de penetración/Correlación del SP. Una graficación de la rata de penetración, sirve como herramienta de correlación con el SP de los pozos vecinos, usándose para localizar cambios litológicos y o posibles anormalidades del rop asociado con sobrepresiones.
Incremento de ripios. Al incremenatarse las lutitas que se caen del pozo, tienden a acumularse en el fondo, en torno a la broca y el BHA, dando lugar a operaciones de perforación para liberar la tubería.
Incremento en el torque y arrastre. El incremento en el tamaño y la cantidad de ripios que entran al pozo, incrementan el torque y arrastre de la tubería, lo anterior por aprisionar la tubería con el acumulamiento del ripio, hacia el fondo del pozo.
Incremento en la rata de penetración en lutitas. Los estudios han mostrado que el rop decrece cuando la diferencial de presión incrementa y viceversa. En condiciones constantes de los parámetros de perforación, la presión diferencial se incrementa con la profundidad, lo que causa un decrecimiento en la rata de penetración en las lutitas, las que siguen un tren en la sección normal. El tren de decrecimiento se reversa cuando se encuentran sobrepresiones, permitiendo la detección de las zonas de transición.
Decrecimiento de la tendencia del exponente d. Es derivado de la ecuación fundamental de perforación y relaciona la rata de penetración con el peso sobre la broca, velocidad de la rotaria, tamaño de la broca y perforabilidad de la formación.
Indicadores retardados. Otros indicadores de sobrepresión pueden presentarse después de transcurrido el lag time necesario para el retorno del lodo, desde el fondo del pozo a la superficie. Son menos realísticos que la rata de perforación, pero pueden ser monitoreados por las unidades de mudlogging.
• Gas en el lodo de perforación. Los equipos detectores de gas, miden el
porcentaje de gas total disuelto en el sistema de lodo. Este se presenta como background gas, gas de conexión o gas show. El background, es el aportado normalmente al sistema por la formación al cortarse durante su perforación. El gas de conexión es el aportado al sistema por el efecto de pistón producido por el movimiento hacia arriba de la tubería de perforación, al momento de hacerse la conexión. El show gas, es causado por el aporte de gas-petroleo por formaciones productoras.
• Densidad de las lutitas. Las lutitas de las zonas sobrepresionadas, tienen una
menor densidad, a causa de su anormalmente alta porosidad, que las lutitas normales a una profundidad determinada. La densidad de los ripios de lutitas, puede ser medida, y hacerle un seguimiento contra la profundidad. Adicionalmente, la forma de los ripios de las lutitas sobrepresionadas es diferente de las normalmente compactadas.
• Temperatura. Es muy probable el incremento de la temperatura del lodo de
retorno, posiblemente debido a una perforación más rápida y al incremento de los ripios derrumbados de las lutitas presionadas. Igualmente monitoreado por unidades de lodo.
• Incremento en el contenido de cloruros en el filtrado del lodo. El alto contenido
de cloruro en lutitas perforadas, puede indicar sobrepresiones. Este indicador puede ser detectado en el filtrado del lodo y en el control de la conductividad de las unidades de lodo.
OPERACIONES DE PERFORACION. PESCA. (FISHING)
La operación de pesca, en la industria del petróleo, se refiere a la recuperación de material no deseado dejado en el pozo. Son numerosas las situaciones que ocurren, que requieren de una pesca.
• La más frecuente de ella por pegas de la tubería.
• Asentamientos tipo Keyseats, donde protuberancias de la sarta de
perforaciones no pueden pasar sobre salientes de la roca perforada.
• Fallas en la tubería de perforación por desenrosques ocasionados por varias
causas.
• Perdida parcial de la sarta por colapso del pozo. • Perdida de porciones del equipo de fondo.
• Items arrojados al pozo.
Cuando esto ocurre, se debe tomar la decisión si se trata de recuperar el material abandonado, perforar pasando al lado (sidetrack), abandonar el pozo o intentar completar en una zona somera. A pesar del costo de las opciones, siendo la primera la más, y el abandonar la menos deseada, casi siempre se decide por pescar.
Tipos de herramienta de pesca. Son varias las herramientas que se han desarrollado para realizar trabajos específicos de pesca. Las hay para recuperar pequeños ítems y las usadas para ítems mayores como tuberías.
Para recuperar ítems menores. Magnetos, para los ítems menores, como conos. Junk o Boot Basket, las que forman parte de los BHA, las que por turbulencia capturan piezas pequeñas o desechos. Siempre son corridas antes de las de tomas de núcleos o perforación con brocas de diamante. Junk basket, hechas en el sitio, a partir de una sección menor de revestimiento. Basket tipo núcleo, una canasta tipo núcleo que consiste de un barril, un zapato para moler y dos catchers internos. Para recuperar tubería y herramientas de registro. Martillos (jar), hidráulicos y mecánicos que golpean poderosamente hacia arriba o hacia abajo en la tubería de perforación. Usualmente se corren como parte del BHA o en casos específicos de pesca, los ubican encima de las herramientas utilizadas para la operación. Moledores (Mill) Algunos pescados antes de la operación de recuperación, requieren limar las asperezas hasta un punto tal que queden acondicionadas, para posteriormente bajar otra herramienta para recuperar la pesca. Usualmente la broca de moler tiene superficies abrasivas de tungsteno. Se les llama “tapered mill”, moledor de punta y “flat mill”, moledor plano. Lavadores (Washover), Consiste de un revestimiento el cual tiene en su extremo un zapato cortante. Se corre sobre el extremo del pescado para limpiarlo de restos a su alrededor. Usualmente la operación de limpieza se realiza hasta la profundidad problema y antes de correrse la herramienta de pesca. Overshot. Consiste de un tubo de gran diámetro de boca abierta, con una serie de slips que agarran la tubería por fuera, para ser sacada. Pipe spear. Igual que el overshot. Se utiliza para recuperar cantidades de tubería. Pero este es insertado en el interior del pescado por medio de unos slips que se extienden después de insertarlo. Wireline spear. Es un spear con varios ganchos para pescar el cable de registro.
Liberación de tubería pegada.
Antes de realizar un trabajo de pesca con tubería pegada, se realizan algunos trabajos para liberarla. Estos son:
• Martillar la tubería hasta que suelte.
• Colocar químicos en el sitio de la pega para aliviar la tensión entre superficies. • Desplazar parte del lodo con un fluido más ligero para reducir la presión