Cap03 Registro GR

1Petrofísica Básica e Interpretación de Registros

Geol. Ricardo Bueno Silva, M.Sc.Ing. Andrés E. Mantilla Z., Ph.D.

Perfil de Rayos Gamma (GR) yRayos Gamma Espectral (SGR)

PETROFÍSICA E INTERPRETACIÓN DE REGISTROS DE POZOHerramientas – Control de Calidad - Principios de Interpretación


� Conocer el principio de funcionamiento de la herramienta, sus fortalezas y limitaciones.

� Conocer que correcciones se realizan

� Conocer sus principales aplicaciones (Correcciones en profundidad, Vsh, Espesor Neto, etc.)

� Conocer sus interpretaciones

Objetivo


Fuentes de Rayos Gamma

Las rocas sedimentarias son especialmente ricas en tres isótopos de apreciable radiactividad: Potasio(40K), Torio (232Th) y Uranio (238U).

Las cantidades de torio y uranio encontradas en las rocas son apenas de partes por millón.

Las arcillas suelen tener un 3% en peso de potasio. En las arenas y calizas limpias esta fracción apenas llega al 1%.

Los elementos radioactivos emiten 3 tipos diferentes de radiación (Partículas Alfa y Beta; y Rayos Gamma)


Definición

1. Ondas electromagnéticas de alta energía emitidas espontáneamente. El registro común de rayos gamma mide los rayos gamma espontáneamente emitidos por los tres isótopos, sin discriminar.

2. La herramienta no tiene una fuente nuclear. Mide la radioactividad natural de la formación. Fluctuaciones aleatorias

3. El GR tiene un efecto de densidad. Dos formaciones con la misma cantidad de material radioactivo por unidad de volumen, pero con diferentes densidades, mostraran diferentes niveles de radioactividad


Definición - Rayos Gamma Espectral

1. La herramienta Gamma Ray Espectral identifica la fuente y nos da la contribución de cada uno de los elementos (potasio, torio y uranio), del espectro total.

2. Permite quitar la medida causada por radiactividad del uranio del conteo de rayos gamma, útil para la determinación de volumen de arcillas. (curva CGR). También para identificar que tan rico en materia orgánica es un shale.

3. La proporción de K, Th y U para la calibración es de 4% K, 22 ppm Th, 12 ppm U = 200 API


Principales Elementos Radioactivos

Series de Torio2.62

Potasio

1.46Probabilidad de Emisión por Decaimiento Radioactivo

Gamma Ray Energy (MeV)0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Uranium-Radium Series

1.76

Diferentes Energías Th, U, y K


Minerales Arcillosos

MINERAL ARCILLOSO

** KAOLINITA(OH)4 Si2 Al2 O5

* SMECTITA (Montmorillonita)(OH)4 Si8 Al4 O20.n H2O

** ILLITA(OH)4 K1-1.5 (Si8-1-1.5 Al1-1.5) (Al4 Fe4 Mg4 Mg6) O20

* CLORITA(OH)2 (SiAl)4 (MgFe)3 O10

ELEMENTO IMPORTANTE

* Hinchamiento

** Migración de finos

Al Si O H

Na Mg Ca Al Si O H (Fe)

K Al Si O H

Mg Fe Al Si O H


Minerales Arcillosos (SEM)

CLORITA

ILLITA

KAOLINITA

SMECTITA


Minerales Arcillosos (SEM)

Ilita

Smectita


Factores que afectan al GR

Afectado por:• Peso y tipo del lodo

• En lodo KCL (El potasio enmascara la respuesta de la formación)

• Barita en el lodo (reduce conteos)

• Errores estadísticos (velocidad del registro)

• Posición de la herramienta

• Tamaño y peso de revestimiento

• Cemento


Otras Características

• Problemas en la medida

• Emisiones aleatorias de GR

• Movimiento de la herramienta

• Resultados

• Medida imprecisa

• Detalles suavizados

• Procedimiento

• Nuevas herramientas mejores detectores

• Limite de velocidad en la toma del registro

– Herramientas viejas 1800 ft/h

– Herramientas nuevas 3600 ft/h

• Cuidado en la interpretación

de los limites de capas

Shale

4ftsand

5,400 ft/hr

1,800 ft/hr

600 ft/hr

API0 120

Shale


Correcciones al GR

Gamma Ray en hueco abierto (OH)

• Tamaño del hueco

• Densidad del lodo

• Posición de la herramienta en el hueco, (centralizada) GR-Resistivos o (des-centralizada) GR-Nucleares

• Gamma Ray en hueco entubado (CH)

• Diámetro del Casing

• Tamaño y peso del Casing

• Espesor del cemento

Profundidad de investigación 12 in. - 90% desde las primeras 6 in.


Correcciones al GR

En pozos con mayor diámetro del hueco y lodo mas denso (hay mayor absorción de Rayos Gamma en el lodo antes de alcanzar el detector) se produce una respuesta atenuada del GR

En pozos de diámetro pequeño y lodo liviano se produce una respuesta aumentada en la curva de GR

* Schlumberger


Correcciones al GR

CURVAS DE GAMMA RAY CORREGIDAS Y NO-CORREGIDAS EN WASHOUT

Información de entradaCurva de CALIPER (CALI)Peso del lodo (MW)


Correcciones al GR - Normalización

Corrección lineal con respecto a un rango standard de GR

Cuando es necesario hacerla?:

• Lodos de diferente composición (Polímero-KCL)

• Diseño incorrecto de la herramienta (herramientas de diferentes épocas)

• Mal funcionamiento de la herramienta

• Error en la operación

HISTOGRAMAS Grafican el porcentaje de frecuencia con que ocurre un dato y calcula: La media, desviación standard, moda, valores máximos y mínimos


Normalización GR

Y = m X + b

m = ____∆∆∆∆ y

∆∆∆∆ x= ______y2 -y1

x2 -x1

m =__________________New Hi - New Low

Old Hi - Old Low

Conociendo un punto y la pendiente

y - y2 = m ( x - x2)

b - New Hi = -m * Old Hi

GRN = ________________New Hi - New Low

Old Hi - Old Low* GR + New Hi - (m * Old Hi)

Ecuación de la recta

(X1, Y1)

(X2, Y2)

(0, b)


Normalización GR - Ejercicio

Los histogramas de la parte superior (en Rojo) corresponden a Histogramas Sin Normalizar y los de la parte inferior (en verde) corresponden a los Histogramas acumulativos.

Se esta analizando los registros de un campo que tiene 7 pozos. Solo 5 de ellos presentan el registro de GR. Si conocemos los histogramas del GR para cada pozo como se muestra en la figura siguiente, responda las siguientes preguntas:

Para que pozo o pozos, los registros de GR necesitan ser normalizados o reescalados.Con respecto a que valores de GR (max y min) debo normalizar o reescalar (New)

Cuales son los valores de GR (max y min) a normalizar (Old)Cual es el valor del GR normalizado para un GR de 80 API


Normalización GR - 2


Curvas de GR sin Normalizar


Curvas de GR Normalizadas


Interpretación del GR - Respuestas mas comunes

0 50 100 API units

Shale

Shaly sand

Very shaly sand

Clean limestone

Dolomite

Shale

Clean sand

CoalShaly sand

Anhydrite

SaltVolcanic ash

Gypsum

BO

RE

HO

LE

RESPUESTA COMUN

El valor del GR, responde a variaciones estadísticas, los cuales nunca repiten exactamente si se pasa dos veces por el mismo intervalo

Se promedian las lecturas de rayos gamma en un intervalo de tiempo de 2 seg. correspondientes a 1ft a la velocidad del registro de 1800 ft/h

Permite la definición de una capa de 1.3 mtde espesor sin disminuir demasiado la velocidad.

Si se duplica la velocidad, la definición de las capas no se altera, pero las variaciones estadísticas aumentan en un factor de 1.414


Interpretación del GR - Respuestas mas comunes

• Los Shales generalmente son radioactivos

• Minerales Arcillosos

• Trazas de minerales pesados

• Las Areniscas/Calizas pueden ser radioactivas (alto GR)

• Arenas ricas en micas, feldespato potásico, glauconita, fosfatos

• Arenas con contenido de minerales arcillosos

• Arenas/calizas donde se ha precipitado/adsorbido Uranio


Principales Aplicaciones del GR

• Para Control de profundidadColocar en profundidad todos los registros incluidos en la interpretación, especialmente con el coregamma Corazón-Registro

• Para Determinar el volumen de arcilla en el yacimientoNos ayuda como indicador de litología a delimitar el yacimiento mediante la utilización de un “cutoff” de Vsh.

• Para Correlacionar

Correlación de diferentes pozos para definir el modelo estructural,

Correlacionar registros de hueco abierto y/o hueco revestido

• Para Definir el Ambiente

La forma de la curva ayuda a determinar los cambios en el tamaño de grano, y los procesos y ambientes sedimentarios


Registro de GR Spectral

• Salida• Concentraciones de K, Th,

U

• Th + K da CGR

– curva de GR sin-uranio

– mejor medida para Vsh

La relación Th/K es el mejor indicador de cambios de arcilla en la secuencia

K

Th


Interpretación - Registro de GR Spectral

• Suministra las cantidades individuales de uranio, potasio, y torio

• Buen detector de fracturas, debido a que el Uranio tiende a precipitarse con los minerales que llenan la fractura

• Un fuerte pico en la curva de uranio puede indicar fracturas

• Zonas con alta concentración de Uranio y baja concentración de Torio y Potasio corresponde a una Arena a pesar de tener alto GR.



En Areniscas:

• U, puede indicar minerales pesados

• Th, indica contenido de arcilla y minerales pesados

• K, indica micas, arcillas micáceas y feldespato

En Calizas:

• U, Presencia de Fosfatos y materia orgánica

• Th, indica contenido de arcilla

• K, indica contenido de arcilla y evaporitas



En Shales

• U, indica la presencia de roca fuente de HC

• Th, indica la cantidad de material detrítico o el grado de arcillosidad

• K, indica tipo de arcilla y mica


Principales Aplicaciones GR Spectral

• Cálculo de volumen de arcilla en presencia de componentes radioactivos no arcillosos

• Análisis del tipo de arcilla.

• Proyectos de inyección de agua: para estimar la reacción de la arcilla al agua de inyección.

• Detección de minerales pesados

• Identificación de materia orgánica y roca fuente.

• Correlación y estudios ambientales.

• Para Detectar Fracturas• Altos picos en la curva de Uranio generalmente corresponde a

depósitos “radioactivos” dentro de las fracturas


Principales Aplicaciones – Control de profundidad

Registros referenciados a la misma profundidad,

Se toma como base la curva de GR de la primera corrida y se corrige el GR del servicio a corregir afectando todas las curvas de dicho servicio.

Revisar curva de tensión


Principales Aplicaciones - Calculo de Vsh

Índice de Shale Gamma Ray

clsh

SH

GRGR

GRGRCI

cl

−

−=

RELACIÓN ECUACIÓNLineal Vsh = Ish

Clavier Vsh= 1.7-(3.38-(Ish+.7)2 )1/2

Steiber Vsh= 0.5*(Ish/(1.5-Ish))

Dresser Atlas Vsh= 0.083*(2 (3.7* Ish) -1)

Pre-Terciarias Vsh= 0.33*(2 (2* Ish) -1)

Bateman Vsh= Ish (Ish +GRFactor*)

*GRFactor =1.2 –1.7 0.083360854



El volumen de arcilla es calculado a partir de:

clSh

cl

SH

GRCGRC

GRCGRCV

−

−=

Si GRC > 70 GAPI VSHGR= 1

Si SPC < - 4 mV VSHSP = 1

VSH = min (1, max(0, (VSH)) ZONA DE ARCILLA





Índice de Shale Gamma Ray

clsh

SH

GRGR

GRGRCI

cl

−

−=

Si GRC < GRsh VSH < 0 →→→→ VSH = 0

Si GRC > GRsh VSH > 1 →→→→ VSH = 1

1=SH

VSi GRC = GRsh

Si GRC = GRcl 0=SH

V

VSH = min (1, max(0, (VSH)) 0 VSH 1


Calculo de Vsh – Comparación GR y SP

A PARTIR del GRMide radioactividad en la formaciónNo todos los minerales arcillosos son radioactivos

La illita (tiene K) y Esmectita (absorbe U y Th) son radioactivasLa Kaolinita y Clorita no son radioactivas

A PARTIR del SPMide la diferencia de potencial entre un electrodo móvil y uno fijoEsta afectado por:

Salinidad del filtrado del lodo y agua de formaciónTemperatura en el fondo del pozoPresencia de minerales pesados

El hueco NO puede contener un lodo resistivo La respuesta es reducida frente a capas delgadas


Calculo de Vsh – Todas las herramientas

Gamma RayCLSH

CL

SH

GRGR

GRGRV

−

−=

CILD = 1000/ILD

)(*

)*(

FLMASHMASH

FLMASSMA

SH

RHORHONPHIRHORHO

RHORHOPHINRHORHOBV

−+−

−+−=Densidad-Neutrón

Potencial EspontáneoCLSH

CL

SH

SPSP

SPSPCV

−

−=

ResistivosCLSH

CL

SH

CILDCILD

CILDCILDV

−

−=

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