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TRABAJO DE INGRESO A LA ACADEMIA DE INGENIERÍA
“DESARROLLO DE LA EVALUACIÓN PETROFÍSICA EN MÉXICO Y SU FUTURO A
TRAVÉS DE LA UNAM”
ING. JOSING. JOSÉÉ BERNARDO MARTELL ANDRADEBERNARDO MARTELL ANDRADE
ABRIL - 2008
22
Contenido
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
33
Introducción
El almacenamiento y producción de fluidos, tales como agua, hidrocarburos o energía geotérmica se encuentran en cualquier tipo de roca, ya sean sedimentarias, ígneas o metamórficas, siempre y cuando desarrollen características físicas que permitan el almacenamiento y la movilidad de fluidos.
Estas propiedades son la porosidad y la permeabilidad, siendo las rocas sedimentarias las que presentan el mejor desarrollo de ellas además de las mayores acumulaciones de agua e hidrocarburos.
En esta presentación se hace mención de dos métodos para obtener datos de porosidad, permeabilidad y contenido de fluidos:
– Por evaluación en registros geofísicos de pozos– Por determinaciones en laboratorio
Sobre el primero se abordan los métodos implementados en Petróleos Mexicanos entre 1966 – 1972 antes de la
44
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
55Equipo de perforación de pulseta
Evaluación de formaciones
66Equipo de perforación rotatoria
Evaluación de formaciones
77
Muestras de canal o recortes de perforación
Evaluación de formaciones
88
Quiebre en la velocidad de perforación
0 30 min./m
Registro detector de hidrocarburos mostrando quiebre en la velocidad de perforación
Evaluación de formaciones
99
Primer registro eléctrico
Pozo Diefenbach No. 2905
5 de septiembre de 1927
1010
Un registro geofísico de pozo es toda aquella presentación gráfica de una característica de las formaciones atravesadas por un pozo en función de la profundidad.
R. Desbrandes
Evaluación de formaciones
1111
Evaluación de formaciones
1212
Registro del
Pozo El Plan No. 55 (1938)
Evaluación de formaciones
1313
Registro del Pozo Poza Rica No. 25
20 de diciembre de 1943
Evaluación de formaciones
1414
Registro eléctrico convencional mostrando 3 curvas de resistividad y la curva de potencial espontáneo
1515
Evaluación de formaciones
1616
I RoRt
F RoRwa
mF
RtFxRwSw
Factor de formación en función de resistividades
Factor de formación en función de porosidad
Índice de resistividad
Saturación de agua en formaciones limpias
Evaluación de formaciones
1717
Registro microeléctrico o de microresistividades
Evaluación de formaciones
1818
Nomograma para obtener el valor de Rxo, con la información del registro micro eléctrico
Evaluación de formaciones
1919
Registro radioactivo (Rayos Gamma-Neutrón)
Evaluación de formaciones
2020
e – espesorA – ÁreaØ – porosidadSw – saturación de aguaSo – saturación de hidrocarburosSo = 1-Sw
Evaluación de formaciones
2121
Configuración estructural
Vol. in situ de hidrocarburos = A x e x Ø x So
Evaluación de formaciones
2222
Registro de inducción
Evaluación de formaciones
2323
Registro Sónico de Porosidad Compensado
Evaluación de formaciones
2424
Cuenca de Burgos
Evaluación de formaciones
2525
Digitalización manual de registros de inducción y sónico para los métodos
Rwa y Fr/Fs
Evaluación de formaciones
2626
Gráfica del Método Rwa para
formaciones no consolidadas
Evaluación de formaciones
2727Gráfica para el Método Rwa en formaciones consolidadas
Evaluación de formaciones
2828
F = Ro / Rw
Fa = Rt / Rw
Rwa = Rt / F
Fs = a / Øsm
Fr = Rt / Rw
Si (Fr / Fs) > 1 el nivel evaluado tiene hidrocarburos
Evaluación de formaciones
2929
RESISTIVIDAD VS POROSIDAD °
°
°
°
°
°°°
°°
° °
°°
°6
2
3, 128 9
10
1114
1, 4
5
13
7
17
16
15
RESISTIVID
AD
POROSIDAD
Ro
4Ro
Rw =.065
CO
ND
UC
TIVIDA
D
Evaluación de formaciones
3030
Gráfico Porosidad Vs Resistividad
(Método de Hingle)
Areniscas del Oligoceno Vicksburg
Campo Pascualito
Evaluación de formaciones
3131
Registro de
densidad
Registro de
neutrón
3232
Registros del Pozo Topo No. 1
(1970)
Evaluación de formaciones
3333
Registros del Pozo Topo No. 1
(1970)
Evaluación de formaciones
3434
Registro del Pozo Arenque No. 22
Formación J. San Andrés
Sw = [(Fs x Rw) / Rt]1/2
Sxo = [(Fs x Rmf) / Rxo]1/2
Ø x Sw = Vol. de agua
Ø x Sxo = Vol. de filtrado
3535
KI MMERIDGIANO
INF
SUPERIOR
JS3
TITH JS1
Kti
Terciario
JS2
Conglomerado y areniscas basales
J. PIMIENTA
Basamento
Micritas laminares y brechas de colapso
Conglomerados
Peletoidescon arenisca
Grainstone de oolitas con bioclastos
Grainstone de oolitas con cuarzo
Areniscas
q
+ + + + ++ + + +
+ + + + +
Secuencias de sedimentación de la Formación J. San Andrés
Evaluación de formaciones
3636
Grainstone oolítico mostrando la porosidad primaria intergranular
Grainstone oolítico mostrando la porosidad ocluida por cementación de calcita
Evaluación de formaciones
3737
Plano geológico de Golfo de Sabinas
Evaluación de formaciones
3838
Registro de Inducción Pozo Buena Suerte
Evaluación de formaciones
3939
Evaluación de formaciones
4040
Evaluación de formaciones
4141
Registro de hidrocarburos del Pozo Buena Suerte Mostrando intervalo productor sin manifestación
Evaluación de formaciones
4242
Registro de densidad variable
Evaluación de formaciones
4343
Evaluación de formaciones
4444
Registro Doble Eléctrico Enfocado Pozo Abkatún
Evaluación de formaciones
4545
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
4646
Propiedades petrofísicas
4747
Propiedades petrofísicas
4848
La porosidad es la capacidad de las rocas para contener fluidos y es el resultado de la relación entre el volumen de espacios vacíos sobre el volumen total de la roca.
= Volumen Vacío / Volumen Total
Propiedades petrofísicas
4949
Propiedades petrofísicas
5050
Porosidad primaria Porosidad secundaria
Propiedades petrofísicas
5151
La permeabilidad se define como la propiedad de una roca para permitir el paso de un fluido a través de los espacios vacíos (poros) interconectados.
La permeabilidad (k) es de un Darcy cuando 1 cm2 de la superficie de una roca, desaloja 1 cc de unidad de fluido, de viscosidad de un Centipoise en un segundo a una presión diferencial de una atmósfera.
Propiedades petrofísicas
5252Permeabilidad
Propiedades petrofísicas
5353
Sw = saturación de agua (%)So = saturación de aceite (%)
Propiedades petrofísicas
Saturación de fluidosEs la relación del volumen de fluido dentro del volumen total poroso.
Sw – 1 = So
5454
Presión Capilar: Diferencia de presión que se produce entre dos fases de fluidos inmiscibles en las gargantas porales y que genera contracción de los mismos ocupando la menos área posible por unidad de volumen.
Mojabilidad: Preferencia de una roca a ser embebida por un determinado fluido, hecho que determina el comportamiento de hidrocarburo o del agua a lo largo de la historia de producción de un yacimiento.Angulo medido a través de la fase mojante que conforma la interfase agua/aceite en un contacto con la superficie sólida.
Propiedades petrofísicas
5555
FACTOR DE FORMACIÓN
F=a / Øm
F=Ro/Rw
Propiedades petrofísicas
5656
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
5757
Registros resistividad de investigación mediana y profunda– Eléctrico– Inducción– Doble de Inducción– Arreglo de Inducción– Eléctrico Enfocado– Doble Eléctrico Enfocado– Eléctrico Enfocado Azimutal– Arreglo de Eléctrico Enfocado de Alta resolución
Registros de resistividad de investigación somera– Microeléctrico– Micro enfocado– Microproximidad– Microenfocado esférico
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
5858
Registros de índice de porosidad– Acústico
Sónico de Porosidad CompensadoSónico de Espaciamiento LargoSónico DigitalSónico Dipolar
– RadioactivoDensidad de FormaciónLitodensidadRayos Gamma-NeutrónNeutrón Lateral de PorosidadNeutrón Compensado de porosidad
– Identificación de elementosRayos gamma naturalesEspectroscopía de Rayos Gamma NaturalesEspectroscopía de Captura de Elementos
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
5959Información procesada de registro
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6060
Determinación de permeabilidad según
Wyllie y Rose
k = (CØ3/(Sw)irr)2
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6161
Ejemplo de registro de resonancia magnética
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6262
Registro de imágenes mostrando echados, fracturas y aspectos texturales
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6363Equipo de laboratorio para procesado de núcleos
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6464Equipo de laboratorio para obtención de datos petrofísicos
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6565
Equipo para procesar y observar láminas delgadas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6666
Muestra de roca calcárea observándose la porosidad con impregnación de resina
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6767
Área total (388800 [u2]) es igual al 100%
Entonces la suma de las áreas trazadas
(14427.41 [u2]) es:Porosidad = 3.71 %
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6868
Porosidad vugular y por fracturamiento
Porosidad intercristalina
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
6969
Porosidad móldica
Porosidad intergranular
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
7070
Observaciones al microscopio petrográfico y estereoscópico:
– Tipo de litología– Minerales principales y accesorios– Cementante– Textura– Contenido fauinístico– Ambiente de depósito– Procesos diagenéticos, etc.
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
7171
Fotomicrografías con Microscopio Electrónico de Barrido (MEB)
Determinación de tipo de estructura y contenido de arcilla
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
7272
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAMConclusiones y recomendaciones
7373
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
TEMAS PRINCIPALES EN EL PROGRAMA DE CAPACITACIÓN– Petrología y sedimentología– Estratigrafía y Geología Estructural– Petrofísica– Geomecánica– Registros Geofísicos de Pozos
7474
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
No. NOMBRE HRS.TEO.
HRS.PRA.
1 Sedimentología 30 10
2 Petrografía Sedimentaria 20 20
3 Registro de Detección de Hidrocarburos 24
4 Propiedades Eléctricas, Magnéticas y Electromagnéticas de las Rocas 30 10
5 Propiedades Acústicas de las rocas 30 10
6 Propiedades Nucleares y Térmicas de las Rocas 30 10
7 Petrofísica Básica 20 20
8 Medio Ambiente de Medición 30 10
9 Principio de Medición de Herramientas 30 10
10 Control de Calidad de Registros Geofísicos de Pozos 40
11 Interpretación Básica de Registros Geofísicos 40 40
12 Softwares de Interpretación en PC 40
13 Imágenes de Pozo, MWD y LWD 10 30
14 Sónico Dipolar y RMN 20 20
15 Registro de echados e imagen de pared de pozo 20 10
16 Petrofísica Avanzada 10 30
17 Física de Rocas (Geomecánica) 30 10
7575
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
No. NOMBRE HRS.TEO.
HRS.PRA.
18 Estancia en Laboratorio de Petrofísica 40
19 Interpretación Avanzada de Registros Geofísicos 10 30
20 Registros Geofísicos en Estratigrafía de Secuencias 10 30
21 Softwares de Interpretación en UNIX 40
22 Anisotropía 40
23 Inversión de Registros Geofísicos 10 30
24 Muestreadores y Probadores de Formación, Registros en Pozo Entubado 20 20
25 Registros de Producción 20 20
26 Pruebas de Producción 20 20
27 Geología Petrolera de México 30 10
28 Visita a Afloramientos 24
29 Sísmica de Pozo 20 20
30 Sísmica Petrofísica 20 20
31 Inversión Petrofísica 10 30
32 Caracterización de Yacimientos 10 30
33 Evaluación de Reservas 10 30
7676
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
7777
Conclusiones
La selección de intervalos para obtener producción de agua o energéticos, dependerá del mejor conocimiento que se tenga de la litología, porosidad, permeabilidad y el contenido de fluidos de las rocas atravesadas.
La presencia de las propiedades petrofísicas dependen de las condiciones de origen o formación de las rocas, así como de los procesos posteriores a los que pudieron haber sido sometidos. El conocimiento de estos datos se logra a través de estudios petrográficos y sedimentológicos.
El conocimiento de las propiedades petrofísicas se logra a través de dos medios:
– Por estudios de laboratorio en muestras de rocas.– Por información recuperada con los registros geofísicos de
pozos.
7878
Conclusiones
Laboratorios existen en el Instituto Mexicano del Petróleo, en Petróleos Mexicanos y en la Universidad Nacional Autónoma de México.
Los registros geofísicos de pozos iniciados en 1927 han evolucionado a través del tiempo, iniciando con la medición de resistividad con la cual fue posible definir límites de capas y una herramienta de correlación y en la actualidad es posible determinar litología, porosidad, contenido de fluidos, condiciones estructurales y texturales de las rocas, así como estimar la permeabilidad de las mismas.
Se considera de beneficio inmediato e invaluable para las empresas que se dedican a la exploración y explotación de energéticos y agua, la capacitación en la evaluación petrofísica por ambos métodos, por tal motivo se propone implantar un programa de preparación en el tema en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
7979
Recomendaciones
Es oportuno mencionar que en esta institución se cuenta con personal académico preparado para impartir el 70% de las materias anotadas en este trabajo, se complementaría con técnicos extranjeros.
Se tiene un laboratorio de petrofísica básica, pero se complementaría con el laboratorio del IMP. Se dispone de equipo para procesado de láminas delgadas y se cuenta con microscopios petrográficos y estereoscópicos y el Instituto de Geología de la UNAM tiene microscopio electrónico de barrido.
8080
Por el apoyo de las compañías de Servicio de Registros Geofísicos de pozos en la Facultad de Ingeniería de la UNAM se dispone de software.
Para ambiente UNIX:Geoframe – ElanLandmark – Petroworks
Para PC:Paradigm – GologGepgraphix – PrizmFugro Jason – PowerlogSchlumberger – Interactive Petrophysics
– Petrel
Recomendaciones
8181
Además se discutirían los modelos de interpretación de los productos del Instituto Mexicano del Petróleo, tales como:
ERAMIREMVARMIREMROCQVNARRedes Neuronales
Así como productos de empresas que ofrecen interpretación integrada de registros como Nutech.
Recomendaciones
8282
Recomendaciones
8383
Agradecimientos
Se agradece al personal de la Coordinación de Tecnologías de Exploración de Petróleos Mexicanos las facilidades que dieron para utilizar la información generada de 1966-1972.
Así como también a los laboratorios de Petróleos Mexicanos de la Región Norte y del Instituto Mexicano del Petróleo, por permitir mostrar sus instalaciones.
A la División de Ingeniería en Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, por la facilidades proporcionadas para realizar este trabajo, particularmente al Ing. Oscar Mancera Alejándrez.
Finalmente a mi familia quien me ha dado su incondicional apoyo durante mas de 30 años en mi desarrollo profesional haciendo sacrificios personales en más de una ocasión.