Registro Sonico de Largo Espaciamiento

5/24/2018 Registro Sonico de Largo Espaciamiento

1/12

Perfilaje de pozos

Noviembre de 2013

Registro de porosidad generado por la herramienta de largo espaciamiento.I.D. Mozo Moreno, UNALMED; L.A. Parra Echavarra, UNALMED; J.A. Prez Carvajal. UNALMED

Resumen.

En la realizacin de este informe, se tiene comoobjetivo dar a conocer unos conocimientos bsicos

sobre el registro snico aplicado a la determinacin deparmetros petrofsicos de yacimiento. A continuacin,se realiza una breve introduccin, acompaada defundamentos bsicos que hacen posible un mejorentendimiento del tema tratado en el informe. Actoseguido, se presenta detalladamente la herramienta deregistro snico de largo espaciamiento, en la cual sedan a conocer las principales caractersticas del mismo,y se presenta el fundamento matemtico con el cual esposible determinar un valor aproximado de porosidad

de la formacin registrada.

Finalmente se presenta una breve recopilacin deaplicaciones de la herramienta LSS, junto conescenarios de aplicacin en la industria petrolera y elprincipal objetivo de cada una de estas aplicaciones.

Introduccin.

En la evaluacin de formaciones, se hace necesaria ladeterminacin de propiedades petrofsicas de la roca.En este trabajo se tiene especial inters en ladeterminacin de la porosidad de la formacin, a partirde registros de pozo. La porosidad de las rocas puedeobtenerse a partir del registro snico, el registro dedensidad o el registro de neutrones. Generalmente,cada una de estas herramientas presenta una respuesta

diferente por la porosidad, los fluidos y la matriz, entotros.

Si la respuesta de dichas herramientas a diferent

ambientes pueden determinarse, en especial la respesta de efectos de fluidos y matriz, se hace posibrelacionar estos resultados con la porosidad.

Las tcnicas de registro mencionadas anteriormentpor lo general datan caractersticas de la roca en zonmuy cercanas al pozo, su profundidad de investigacies de solo unas cuantas pulgadas y por lo general est dentro de la zona invadida. A continuacin, presenta una breve introduccin a los registros snicoy una descripcin del registro snico de largespaciamiento (LSS), registro que tiene entro sobjetivos el mejoramiento del radio de investigacidentro del pozo.

Registro snico, fundamentos bsicos.

De manera sencilla, un registro snico consiste ebsicamente de un transistor que emite impulssnicos y un receptor que capta y registra los impulsoEl registro snico es simplemente un registro funcin del tiempo, t, que requiere una onda sonopara atravesar un pie de formacin. Este tiempo conocido como tiempo de trnsito, t; t es el inverla velocidad de la onda sonora. Dicho tiempo dtransito depende de la litologa y la porosidad de formacin, por tal razn, cuando se conoce la litolog

UNIVERSIDADNACIONALDE COLOMBIASEDE MEDELLN

FACULTAD DE MINAS


2/12

Long Spaced Son

de la formacin se hace importante el registro snicopara determinar valores de porosidad de la formacin.

El sonido emitido del transmisor choca contra lasparedes del agujero. Esto establece ondas decomprensin y de cizallamiento dentro de la formacin,

adems de ondas de superficie a lo largo de la pared delagujero y ondas dirigidas dentro de la columna defluido. Cuando el registro es realizado a hueco abierto,la pared y la rugosidad del agujero, las capas de laformacin y las fracturas pueden representardiscontinuidades acsticas significativas, por tal raznse da lugar a la presencia de diferentes tipos de ondasacsticas en el hueco cuando se corre un registrosnico [1]. Las llegadas de energa ms comunescaptadas por los receptores de una herramienta deregistro snico se muestran en laFigura 1.

La Figura 1 resalta 3 tipos de ondas de llegada a losreceptores de la herramienta. La onda compresional, esaquella que viaja desde el transmisor a la formacincomo una onda de presin de fluido, se refracta en lapared del pozo, viaja dentro de la formacin a lavelocidad de onda compresional y regresa como unaonda de presin de fluido. La onda de cizallamiento,viaja de la misma manera que la onda compresional,exceptuando que dentro de la formacin viaja a una

velocidad de onda de cizallamiento de la formacin. Laonda Stoneley es la de mayor amplitud y viaja avelocidades menores que las anteriores, la velocidad dela onda Stoneley depende principalmente de lasdensidades de la formacin y del fluido, as como deldimetro del hueco.

Las velocidades snicas en litologas de lasformaciones son registradas como el inverso de lavelocidad, en microsegundos por pie (s/pie). LaFigura 2presenta un ejemplo de registro snico, dondeel registro localizado en el extremo izquierdo de lapista 2, representa el tiempo de viaje integrado. Cadapico representa un aumento de 1 msdel tiempo total delviaje. Como es bien sabido, la velocidad del sonidodepende del material por el cual se propague la ondasonora; en nuestro caso, depende del material de lamatriz de la roca y de la distribucin de porosidad de lamisma. La Tabla 1 presenta rangos de valores de la

velocidad snica para rocas que comnmente presentan en la formacin. Los valores mencionadaplican para sustancias no porosas.

Determinacin de la porosidad.

La determinacin de la porosidad, luego de varipruebas de laboratorio, para formaciones limpias consolidadas, se puede expresar, segn Wyllie [como sigue:

LOG maSV

f ma

t t

t t

(

Dnde:

LOGt es la lectura en el registro snico en s/pie.

mat es el tiempo de transito de la matriz.

ft es el tiempo de transito del fluido de saturaci

(Aproximadamente 189 s/pie para sistemas de lode agua dulce)

Generalmente, los carbonatos en su mayora presentporosidad secundaria debido a la presencia de vesculy fracturas con dimensiones mucho mayores que lporos de la porosidad primaria. Si se conoce de algotro registro la porosidad total (t) de una formacique presente porosidad primaria y secundaria, se pueestimar la cantidad de porosidad secundaria a partir la ecuacin (2).

2 t SV (

La aplicacin de la ecuacin de tiempo promedi

ecuacin (1), en formaciones no consolidadageneralmente ms jvenes, proporciona valores porosidad muy altos. Esta falta de compactacin pueestar indicada cuando las arcillas adyacentes presentvalores de tmayores a 100 s/pie.

Para casos de formaciones no consolidadas se aplica ecuacin (3), la cual lleva implicada un factor dcorreccin Cp,para dar una porosidad corregida [1].


3/12

Long Spaced Son

1LOG maSVcor

f ma p

t t

t t C

(3)

Existen diversas maneras de obtener el valoraproximado de Cp, una de ellas se da al dividir entre100 la velocidad snica de las capas cercanas dearcillas.

Registro snico de largo espaciamiento.

Una de las limitaciones de las herramientas acsticasconvencionales est relacionada con su profundidad deinvestigacin. Las herramientas snicas de largoespaciamiento, se han desarrollado con el fin superar

las perturbaciones causadas por las irregularidadespresentes en la formacin y cerca del pozo de sondeo,mediante el incremento del espaciado entre los trans-misores y receptores y por ende, de la profundidad deinvestigacin [2]. En el registro snico estndar, elespaciamiento es de 2 ft, mientras que en el LSS, seutilizan dos transmisores y un par de receptores parahacer un anlisis cerca y lejos de la formacin (At yAtf, respectivamente), con un espaciado de 8, 10 o 12ft; esta mayor separacin ayuda al procesamiento de

las seales y le permite a la sonda, medir el tiempo detransito de las ondas (tc) a una mayor profundidad, enla zona virgen (Figura 3). La alteracin de la zonainmediata a la pared del pozo ya sea por efecto de laperforacin o por efecto del hinchamiento de arcillas acausa de la invasin del filtrado de lodo, exhibe unmayor tiempo de viaje de la seal acstica a lo largo dela zona de alteracin.

El nivel A en laFigura 3,representa la medida inicial,captada por los dos receptores (R1 y R2) que abarcan

ese nivel. Inicialmente el Transmisor T1, enva dospulsos secuenciales (generan ondas compresionales ysecundarias) y se mide la diferencia de tiempo (T1R1-T1R2) correspondiente al arribo de las ondascompresionales. Si el dimetro del hueco es diferenteentre los dos receptores, el tiempo medicin tendr unerror. Posteriormente, la herramienta se mueve 9 2/3 ften el hueco, los dos transmisores (T1 y T2) producenpulsaciones y el receptor R2, capta la diferencia de

tiempo (T2R2-T1R2). Esta diferencia de tiempo promedia con el valor anterior, y proporciona umedida compensada sobre un espaciamiento de 8-10por la variacin del dimetro del hueco. Si se utiliza transmisor T2 en la primera posicin en lugar de T1,el receptor R1, en la segunda posicin en lugar de R

se obtendra un registro de compensacin de 10-12ft

El perfil de la herramienta LSS, se presenta en la pis3 de la Figura 4. En las zonas no alteradas las dcurvas se superponen y en las zonas alteradas la curvde espaciado corto lee tiempos de viaje mayores que curva de espaciado largo, indicando as que hubalteracin a lo largo de la pared del pozo.

Medidas anmalas del registro LSS.

EL registro LSS disminuye el tiempo de trnsito de londas ssmicas, en relacin con el snico de corespaciamiento, debido a que no se ve afectado por zona daada durante la perforacin o por la presencde rocas con abundantes minerales como los esquistoDesafortunadamente, se puede producir distorsionesvariaciones en la amplitud del registro. Cuando essucede se producen picos, en pares espaciados de 9 2ft de manera separada, debido a que cada medida

tiempo de trnsito entre el transmisor y receptor capta dos veces para el tiempo de clculo: una vez en nivel que se toma y otra vez a una altura de 9 2/3 ftel hueco.

Este comportamiento se ilustra en la Figura 5.registro LSS de 8-10ftse etiqueta con DT y el registde 10-12 ftse marca con DTL. Una lectura incorrecen el espaciado de 8 ft debido a la atenuacin de energa, har que se presenten dos picos de igu

polaridad espaciados 9 2/3ften el registro (par D), eses debido a que la amplitud del primer pico de la ondP que llega al receptor R2, es muy baja, y se registra tiempo de llegada de una cresta diferente de la onda

lo que significa que mide un tc errneo. Del mismmodo, un error en el registro LSS de 10-12ft, hace qun par similar de picos aparezcan en el registro. Uerror en la medicin de 10ft, genera un aumento de upolaridad sobre el registro de 8-10 ft y un pi


4/12

Long Spaced Son

desplazado de polaridad opuesta (10-12 ft A, B y C).Estas anomalas pueden ser suavizadas o eliminadascon mayor precisin a partir de procesamiento porcomputacin.

La presencia de derrumbes e irregularidades en el

hueco, requiere incluso que el LSS, deba compensarlos efectos en las paredes del pozo. Sin embargo, lacompensacin clsica para la geometra de hueco, no esprctica para largos espaciamientos ya que implicasondas muy largas, por lo que se requiere lamemorizacin de la seal o de los tiempos de trnsito

antes de que se combine con otras seales [3]. Eltiempo de transito medido ensec/ft, es:

0

ttlog

(4)

Donde es el tiempo de trnsito real de la formacin., es la separacin real entre los receptores y es laseparacin nominal (2 ft en el caso de la LSS). Eltiempo de trnsito medido, disminuye conforme laporosidad de la formacin aumenta, por lo que parainterpretar el registro LSS es importante conocer lalitologa en frente de la zona de inters y el tipo de lodoutilizado.

Por otra parte, se puede presentar una inadecuadacompensacin del registro cuando se produzca adhe-rencia de la herramienta o se provoque un movimientoerrtico de fondo de pozo.

La carta de laFigura 6,generada a partir de la frmulade Wyllie (1958), permite llevar el tiempo de trnsitomedido ecuacin (4), a unidades de porosidad snica,s; la medida de tiempo de trnsito, intercepta la lnea

recta continua de velocidad de matriz, que correspondea la litologa del yacimiento y permite hallar la s en

el eje de las ordenadas. Cuando existen litologasmixtas, se seleccionan lneas intermedias de matriz. Laconversin tambin se puede hacer utilizando las lneascurvas de velocidad de matriz, generadas conobservaciones petrofsicas empricas, que proporcionanporosidades snicas correlacionadas con las porosi-dades obtenidas con las herramientas de neutrn [4].

Aplicaciones del registro LSS.

La versatilidad que presenta la herramienta, permitaplicaciones ms all de la estimacin convencional dla porosidad, que se relaciona principalmente copropiedades de las rocas, entre ellas [5].

Reconocimiento de la porosidad secundaria en lsedimentos litificados y estimar permeabilidmediante las ondas Stoneley.

Se pueden Determinar propiedades mecnicas las rocas (constantes elsticas fundamentales dmedio) y con esto, las propiedades de relevanccomo la presin de poro, el gradiente de fractuy la anisotropa partir de la medida de velocidades de las ondas secundarias y compresin. La medicin de la onda secundarrequiere la adquisicin de datos generados por registro LSS y la digitalizacin de las formas ondas sonoras en el pozo.

Identificar litologas y zonas de gas Construir sismogramas sintticos en combinaci

con el registro de densidad Calibrar la ssmica de superficie con el per

snico de pozo

Escenarios de Aplicacin

Se tiene acceso a bibliografa en la que se expondiferentes escenarios, donde, ya sea por diversfactores como limitaciones a la hora de correr herramienta de registro convencional, o por necesidade examinar y registrar a mayor radio de investigacise plantea el uso de la herramienta de largespaciamiento como una solucin viable y exitosa.

Un primer escenario lo plantea Dewan, J.T. en documento Essenti als of M odern Open-Hole L

I nterpretation [2] donde expresa el xito y incremento, en los ltimos aos, en el uso de herramienta LSS con propsitos geofsicos, buscandel poder calibrar secciones ssmicas analizando conjunto registros snicos y sismogramas sintticoExpone, adems, la necesidad de implementar herramienta LSS en zonas donde se presenta alteraci


5/12

Long Spaced Son

por shale y ensanchamientos de hueco, factores queafectan el registro de tiempo de trnsito tomado con laherramienta convencional.

Otro escenario es presentado por Mahmood Akbar,R.N., Standen, E., Sandeep, S., Piyush, P., Chaturvedi

J.G. y Dennis, B., en M iddle East Well EvaluationReview [6]. En la zona de estudio se tiene particularinters en la deteccin y evaluacin de fracturasmediante el anlisis del comportamiento de las onsasStoneley que, aunque viajan por el medio poroso sinperder mucha energa, cuando encuentran un cambiofuerte en porosidad o una discontinuidad como unafractura, se atenuan en gran medida.Lo ideal en este caso sera contar con una herramientaun poco ms compleja. Los autores sealan unaherramienta tipo Array con un transmisor de bajafrecuencia y 6 receptores espaciados a 6 pulgadas.

Por diversos factores no es possible contar con laherramienta de arreglo en la zona, pero se poseencantidad de registros obtenidos mediante la herramientaLSS. Se plantea una adaptacin de la tcnica empleadacon la herramienta Array hacia la LSS, mediante laimplementacin de software para el procesamiento delos datos recolectados, isolando e interpretando lainformacin disponible sobre las ondas Stoneley a

partir del filtrado por software de registro LSS.

Recientemente, Long Jiang, Schlumberger, and SuwitPabchanda, PTT Exploration and Production Public

Company L td presentan una herramienta de registrosnico equipada con un largo conjunto de receptores ytransmisores monopolares, [7] esta herramienta permitecuantificar el tiempo de transito de la onda decompresin en la formacin daada, aadiendo unanueva dimensin a la caracterizacin de yacimientos.El perfil radial de compresin muestra claramente eldao de la formacin a travs de parte del yacimiento.Se puede, por primera vez, medir el Skin mecnicojusto despus de la perforacin.

Conclusiones

Los registros snicos son uno de los ingredientimportantes a la hora de determinar lcaractersticas y propiedades petrofsicas de unfomacin de inters, analizndolos en conjun

con otra variedad de registros que permitcorroborar los primeros planteamientos. De ah importancia de obtener los datos con herramienta ms adecuada, dependiendo de llimitaciones de una u otra.

Con el paso del tiempo se logran importantavances en la tecnologa disponible para lregistros. La herramienta de largo espaciamienes uno de esos avances que permiti aumentar radio de investigacin y contrarrestar alteracionen el registro por factores como el contenido dshale o ensanchamientos e irregularidades en cara del pozo.

Una de las principales aplicaciones de los datrecolectados, independientemente del escenario, la determinacin de la porosidad de la zona dinters, pero al combinar y analizar la informacien conjunto con otros registros, se alcanzanuevos horizontes donde se hacen posibl

aplicaciones tan fuertes como deteccin fracturas, determinacin de litologa, deteccin zonas de gas, obtencin de propiedades mecnicde la roca, entre otras.

La herramienta LSS presenta importantes ventajpor encima de herramientas convencionales segel escenario al que se enfrente y segn abundancia de informacin que se requiera (ondStoneley y no solo S y P) para el correcto anlisy la debida interpretacin de la data recolectada.


6/12

Long Spaced Son

Referencias

[1] Schlumberger, Principios y aplicaciones de lainterpretacion de Registros.

[2] J. T. Dewan, Essentials of Modern Open HoleLog Interpretation. ISBN 0-8781, PennWellPubl, Tulsa, 1983.

[3] P. P. Theys, Log Data Acquisition and QualityControl, (Ed.Technip), Paris, 1991.

[4] R. J. Wyllie M, R. Gregory A y H. F. Gardner G,An experimental investigation of factorsaffecting elastic wave velocities in porousmedia, Geophysics, n 23, pp. 459-493, 1958.

[5] International Ocean Discovery Program 2013,[En lnea]. Available:http://iodp.ldeo.columbia.edu/TOOLS_LABS/LEGACY/lss.html.

[6] R. Mahmood Akbar, E. Standen, S. Sandeep, P.Piyush, C. J.G. y B. Dennis, Middle East WellEvaluation Review, 1993.

[7] Long Jiang, Schlumberger, and SuwitPabchanda, PTT Exploration and ProductionPublic Company Ltd, Skin Calculation andOther Applications with New SonicMeasurement in the Gulf of Thailand, ITPC14189-MS, Bangkok, 2011.

Tabla 1. Velocidad snica en algunos materiales. [1]Vma(pi e/seg) tma (s/pie) tma (s/pie) (usado)

Areniscas 1800019500 55.551.0 55.5 o 51.0Piedra calizas 2100023000 47.643.5 47.5

Dolomitas 23000 43.5 43.5Anhidritas 20000 50 50.0

Sal 15000 66.7 67.0

Revestimiento (Hierro) 17500 57.0 57.0


7/12

Long Spaced Son

Figura 1. Ejemplo de ondas de una herramienta de registro snico. [1]


8/12

Long Spaced Son

Figura 2. Presentacin del registro snico. [1]


9/12

Long Spaced Son

Figura 3. Investigacin de la zona virgen con la herramienta snica de espaciado largo LSS. [2]


10/12

Long Spaced Son

Figura 4. Presentacin del perfil snico de espaciado largo LSS, b-Saltos de ciclo y ruido de disparo. [3]


11/12

Long Spaced Son

Figura 5. Saltos de ciclo y ruido de disparo. [3]


12/12

Long Spaced Son

Figura 6. Carta de conversin de los tiempos de trnsito a unidades de porosidad. [1]

Documents

Registro Sonico de Largo Espaciamiento