Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Práctica No. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Índice Introducción……………………………………………………………………. 3 ¿Qué es el registro de densidad?.............................................................3 Equipo a Usar……………………………………………………………………4 Componentes de la Herramienta…………………………………………… 5 Uso del Registro…………………………………………………………………6 Principio Físico………………………………………………………………….7 Ejemplo de Registro…………………………………………………………….9 Calibración de Herramienta………………………………………………….10 Efectos Adversos……………………………………………………………….12 Efecto Compton…………………………………………………………………..16 Resumen de los Registros más importante……………………………………18 Bibliografía…………………………………………………………………………..18 2 Para cualquier elemento. La densidad es usada con otras mediciones de registros para determinar litología y tipo de fluido. El registro de densidad puede ser usado sólo o en combinación con otra herramienta. Densidad Espectral (SDL). en el cual los rayos son dispersados por el núcleo de la formación de donde se obtienen rayos gamma de Compton que es una radiación secundaria producida en los átomos de la formación y que se originan porque la formación cede energía a los átomos dejándolos en estado excitado. Práctica No. ¿Qué es el registro de Densidad? El registro de densidad mide la densidad de la formación y la relaciona con la porosidad. La reducción del flujo de rayos gamma en la formación. Una fuente radioactiva emite radiación gamma hacia la formación. el número de electrones coincide con el número de protones con número atómico . Estos últimos rayos son detectados como una medida de la densidad de la formación. La masa atómica está contenida 3 . (Halliburton. Las herramientas de densidad tienen diferentes nombres: Densidad Compensada (CDL). Algunos intentos han sido hechos para perfilar densidad de formación en pozos entubados. Esta funciona igualmente bien en pozos que contengan lodo con base de aceite. 2007) La densidad del volumen de formación es usada como un indicador de porosidad primaria. tal como el Neutrón (DSN). pero los resultados no han sido aceptables.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. lodo con base de agua de cualquier salinidad. la cual interacciona con los electrones de la formación según el efecto compton. 2007). y con la velocidad del registro sónico en interpretación de datos sísmicos. un indicador excelente de la litología de la formación. o aire. es función de la densidad de electrones de la formación. Densidad de Formación (FDC) y Densidad de litología (LDT) . Mejoras recientes en el perfilaje de densidad han introducido el Factor Fotoeléctrico Pe. (Halliburton. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Registro de Densidad Introducción El registro de densidad es parte de casi todas las series de registros de hoyo abierto. Práctica No. que es un tipo de costra que se forma en la pared del pozo a las partículas del lodo de perforación que no puede invadir la formación. Este corte se realiza mediante un brazo que lleva la almohadilla donde se alojan la fuente y el detector. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos en el núcleo atómico. 4 . la medida de la densidad de electrones se puede convertir a una densidad aparente medida en que es cercana a la densidad de los tipos comunes de rocas.17-1-33 Mev. así que la relación es aproximadamente . esta es la suma del número de protones y neutrones y está dada por el número atómico .66 Mev. Utilizando esta relación.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. que son contadores proporcionales con fotomultiplicadores y las fuentes normalmente usadas son: Cobalto (Co) que emite rayos gamma con energía entre 1. Para entrar en detalles de la relación del número de electrones con el bulk density podemos decir que: El número de átomos en un mol de un material es igual al . Para disminuir el efecto del pozo se realiza un corte en el revoque. o Cesio (Cs) que emite rayos gamma de 0. el número de protones es aproximadamente el número de electrones. El número de electrones en un mol de un material es por lo tanto igual a es el numero atómico (número de protones o electrones por átomo). En general. el número de electrones por gramo es igual a . Si el número de masa atómica es el peso de un mol substancia. Para obtener el número de electrones por unidad de volumen multiplicamos por el bulk density de la substancia y tenemos la siguiente ecuación: Dónde: Equipos a Usar Los equipos utilizados con frecuencia son los contadores Geiger-Muller o Escintilómetros. -Spacing Neutrón (DSN). Tanto la fuente como los detectores. regularmente ubicados entre y de la fuente. Componentes de las Herramientas Una fuente de rayos gamma. deben tener una mínima interacción con las paredes del pozo. Práctica No.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Estos detectores cuentan el número de rayos gamma que retornan. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Al igual que en la técnica de Dual. la 5 . para la mayoría de los materiales de interés. Dos detectores gamma. su número atómico en la tabla periódica es 55. se pueden colocar en la sonda dos detectores para minimizar el efecto del lodo de perforación y dicha herramienta se llama FDC (Registro de Densidad Compensado). Los rayos gamma tienen carga y masa cero. usualmente Cesio 137 que emite fotones. El cesio 137 es un radioisótopo del cesio con una masa atómica nominal de 137. Este parámetro es conocido como el efecto de absorción fotoeléctrica. Práctica No.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. mientras que los rayos gamma de más baja energía son usados para determinar la litología de la formación. y por lo tanto la porosidad. 6 . Los rayos gamma de más alta energía determinan el bulk density. Estos rayos gamma de baja energía muestran poca dependencia con la porosidad y el tipo de fluido en la formación. Uso de los registros de Densidad Determinación de la porosidad Identificación de minerales en depósitos evaporíticos Detección de gas Determinación de la densidad de los hidrocarburos En las formaciones de baja densidad (alta porosidad) se leen más conteos de rayos gamma. Identifica presencia de lutitas y determina el volumen de las lutitas. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos densidad está relacionada al bulk density por medio de una constante. menos conteos de rayos gamma pueden ser detectados Identificación de litología. Se registran el número de rayos gamma en dos rangos diferentes de energía. En la medida que la densidad se incrementa (porosidad decrece). 7 .Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Resistividad. Práctica No. HALLIBURTON. igualmente hay efecto del lodo y revoque. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos SCHLUMBERGER. Mientras los rayos Gamma viajan desde la fuente radioactiva (Cs 137) hacia los receptores se produce el efecto Compton que reduce la energía de los rayos gamma cuando interactúan con los átomos de la formación. los efectos son predominantemente asociados a la matriz de formación y los fluidos de los poros. Detección de densidad de hidrocarburos Desventajas del registro: Depende del de rayo Gamma Lecturas equivocadas en presencia de gas. BAKER ATLAS Log Interpretation Charts 2000 Ventajas del registro: Obtención de la litología del registro. Se obtienen varios datos al mismo tiempo (Litología. Porosidad) Fácil interpretación y lectura Su múltiple usos en diferentes disciplinas Usa cualquier tipo de lodo de perforación. Tiene muchos efectos adversos Fuentes altamente radiactivas Principio Físico La herramienta de medida de la Densidad de Formación (SDL) utiliza una fuente química de radiaciones Gamma y dos detectores Gamma para determinar la densidad de la formación ( Pb) y el factor fotoeléctrico (Pe). La atenuación es una función del peso atómico de la formación así como las propiedades de absorción fotoeléctricas. La información de Densidad y Neutrón pueden también ser combinadas para indicar lutita y determinar el volumen de lutita. Estas herramientas obtienen medidas confiables en cualquier fluido de pozo y son comúnmente corridas con GR. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos El análisis en tiempo real de la energía del espectro de los rayos gamma detectados revela la densidad ( pb) de la formación y el factor fotoeléctrico (Pe). Laterolog. El valor de Pe no filtrado puede ser mostrado en los registros en tiempo real y usado para discriminación exacta de las capas. Para minimizar los efectos del fluido en el hoyo. inducción. 8 . Las medidas de densidad son usadas para determinar la porosidad de la formación cuando la litología de la formación es conocida.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. la fuente y los detectores son aislados y protegidos para que la radiación Gamma que penetra en la formación y que llega a los detectores. En formaciones de un solo mineral el valor de Pe puede servir como indicador de litología. y Neutrón. En formaciones de múltiples minerales pb y Pe pueden estar combinadas con información sónica y de neutrón para la determinación de la porosidad y la litología. sea esparcida de vuelta en dirección de la herramienta. Práctica No. En el siguiente gráfico podemos ver un resumen de las respuestas del registro de densidad con diferentes litologías: 9 . contrastando con las anhidritas infrayacientes (2. Práctica No.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS.96 g/cc) y con los shales intercalados (2. la densidad del shale varia con la composición y compactación.03 g/cc). Los valores de baja densidad de algún gas residual influenciaran fuertemente la lectura de densidad haciendo ver una aparente alta porosidad.5 g/cc). Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Ejemplo de registro de densidad En el ejemplo se pueden apreciar los valores de densidad registrados para la Halita (2. La comparación analítica del conteo en los dos detectores es lo que permite una estimación más precisa de la densidad. Práctica No. Calibración de la herramienta: La calibración se hace insertando la herramienta en un bloque de caliza pura saturada con agua fresca de una densidad conocida.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. En el pozo se utiliza una fuente de radiación portátil para chequear el estado de los detectores antes que la herramienta sea corrida. Los valores corregidos se muestran en un registro con escalas típicas entre 2 y 3 g/cc. compensando factores ambientales como la influencia del revoque y la rugosidad del hoyo. sulfuro y magnesio de densidades conocidas. La corrección se muestra en una curva suplementaria donde el valor representa la corrección que se agrega a la densidad desde el detector lejano hasta llegar a la densidad corregida mostrada en el registro. A continuación vemos un registro con valores de densidad corregidos: 10 . Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Interpretación litológica en registros. luego se hacen calibraciones secundarias insertando la herramienta en grandes bloques de aluminio. La tabla a continuación muestra los valores de para diferentes elementos de la corteza terrestre.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Se ha definido un nuevo parámetro llamado número de densidad efectiva: Si sustituimos está en la primera ecuación queda: 11 . y la constante universal . Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos La relación entre la densidad de electrones como ya lo vimos en la ecuación es directamente proporcional y los otros parámetros en la ecuación son constantes para un elemento dado ( ). Práctica No. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Es una ecuación válida para rocas que están compuestas de más de un elemento.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Fíjense en el ejemplo como la presencia del gas influye en una falsa lectura de porosidad: 12 . El detector cercano es el más afectado. Si existen grandes cantidades de gas y petróleo se reflejara en altas lecturas de porosidad. Los detectores duales permiten la corrección para el revoque o irregularidades del pozo. Práctica No. Por ploteo de las ratas de conteo de los detectores cercano y lejano con otras variables como la densidad del revoque. El efecto de pequeñas cantidades de hidrocarburos no se nota si la densidad del fluido de perforación es cercana a la densidad del petróleo. el % de barita en el revoque. Efectos Adversos La absorción del revoque de lodo es una fuente de error. se identifica un factor de corrección. Las presiones anormales: afectan las lecturas de densidad. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos La densidad de las lutitas se mostrará más alta en el registro. Entre . En el ejemplo se aprecia la lectura del registro en inmediaciones de zonas sobrepresurizadas: 13 . Esas densidades se incrementaran con la profundidad. Práctica No. sin embargo en zonas sobrepresurizadas esta tendencia cambia. Por lo general hay un shale impermeable muy denso al tope de una formación sobrepresurizada.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Lo normal es que la densidad aumente con la profundidad. si hay un cambio de densidad repentino. menos que la de los fluidos acuosos. La presencia de formaciones que contienen petróleo raras veces afectan el cálculo de la porosidad porque tanto el petróleo como el agua que contiene la formación donde la herramienta de densidad hace la medida.7 g/cc. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos El efecto de la densidad de fluido: Se puede errar en la determinación de la porosidad si no se interpreta bien la densidad del fluido. lo que me indica una posible inconformidad. El efecto del Shale: La densidad del shale varía mucho dependiendo de si se muestra intercalado con capas arenosas o arcillosas. comparada con los fluidos acuosos El efecto del petróleo: La densidad del petróleo es de aprox 0. Regularmente. es reemplazada por el lodo de perforación que se ha filtrado. (aprox 0. la densidad del gas es muy baja. en este caso hay que hacer ajustes para llegar a una densidad corregida a determinadas profundidades Determinación de inconformidades: Dentro de un intervalo de shale. frescas o saladas son de las cuales pueden variar con la temperatura y la composición. la densidad de las aguas que contiene el lodo filtrado. Se pueden obtener datos precisos de las muestras de fluido del reservorio. la explicación es que las formaciones arriba y abajo del cambio se depositaron en ambientes diferentes.0001 g/cc).Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Las densidades del filtrado de lodo regularmente se ajustan en el software de petrofísica. Práctica No. 14 . El efecto del gas: Si hay gas en la formación las porosidades pueden ser sobre estimadas. 957 1.9990 0.9977 0.876 2. El registro sónico también mide la porosidad pero no permite analizar los espacios dejados por las fracturas.238 1.800 1.9657 0.110 1.850 1.710 2.916 2.060 1.650 2.188 15 .030 1. a partir del registro de densidad.970 1.850 1. Por lo que se podría calcular el TOC (carbón orgánico total) en una roca fuente.200 1.514 Cuarzo Calcita Dolomita Anhidrita Silvita Halito Yeso Antracita (Baja) Antracita (Alta) Carbón (Bituminoso) Carbón Agua Pura Agua Salada Aceite Metano Gas 1.320 1.0797 1.863 2.372 1. 2.9581 1.237 0.000 1.032 2. Para finalizar varias tablas relacionando diferentes elementos con la densidad de electrone. Práctica No. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Detección de sobrepresiones: Los fluidos sobrepresurizados se comportan diferente a un trend normal de compactación por lo que estas zonas tienes porosidades mayores a aquellas normalmente presurizadas.654 2.590 Densidad de Volumen Aparente.708 2. Reconocimiento de fracturas: La herramienta para medir la densidad es sensible al registro de porosidad como a las cavidades dejadas por las fracturas.0222 1.852 1.863 2.442 1. bulk density y densidad en g/cc: Compuesto Composición Densidad de Volumen Actual.710 2.9985 0. 2.335 0.5 g/cc.870 2.355 1.135 0.960 1.238 1.984 2.1407 1. Si existiendo un trend normal de compactación hay un giro inesperado indicando una disminución en la densidad o lo que es lo mismo un aumento en la porosidad y no hay evidencias de un cambio en la litología.1101 1.796 1.977 1.247 1.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS.500 0. es indicio de que se ha entrado en una zona de fluidos presurizados.165 2.247 1.146 0.272 1.173 1.400 1.9991 0. 2.000 1.648 2.074 2. por lo que una comparación de estos dos registros nos podrían indicar como se extiende una fractura en un intervalo del reservorio. En la práctica esto se hace calibrando el registro con calibraciones de TOC hechas en núcleos de pozos vecinos.351 1.060 Densidad de Electrones Efectivo. Contenido de materia orgánica: La presencia de materia orgánica puede reducir la densidad de los shales hasta 0.030 1. En el efecto fotoeléctrico consideramos que el electrón tenía una energía . vamos a tener en cuenta también que el fotón tiene un momento lineal 16 . Descubierto por Arthur Compton. ya que el efecto Compton constituyó la demostración final de la naturaleza cuántica de la luz tras los estudios de Planck sobre el cuerpo negro y la explicación de Albert Einstein del efecto fotoeléctrico. Ahora. Práctica No. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Efecto Compton El efecto Compton es el cambio de longitud de onda de la radiación electromagnética de alta energía al ser difundida por los electrones. para explicar el efecto Compton. este físico recibió el Premio Nobel de Física en 1927 por la importancia de su descubrimiento.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Tras el choque la situación de ambas partículas varía. es decir.Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. y no hay intercambio de masa entre los cuerpos. 17 . su energía es equivalente a . El fotón dispersado varía su energía y su momento lineal en función del ángulo de dispersión. su momento lineal es cero. El electrón. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Suponemos que tenemos un fotón golpea a un electrón. adquiere momento lineal. Práctica No. que su valor es el mismo antes y después del choque. Teniendo en cuenta que en un choque elástico se conserva el momento lineal y la energía del sistema. Las colisiones en las que le energía no se conserva producen deformaciones permanentes de los cuerpos y se denominan inelásticas. En cuanto al electrón. que se separan después del choque. tal y como indica la siguiente figura: Antes del choque tenemos que el fotón se encuentra con una energía y con un momento lineal. al verse desplazado por el choque. En una colisión elástica se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema. . se denomina choque elástico a una colisión entre dos o más cuerpos en la que éstos no sufren deformaciones permanentes durante el impacto. vamos a obtener las fórmulas del efecto Compton. En física. mientras que al estar inmóvil. El fotón colisiona con el electrón mediante un choque elástico. Unidad: 4 Departamento: Materia: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS. Elias Jhon Falla Villegas. Sin autor 18 . Unocal Indonesia Company Registros Convencionales de Pozo. Baker Hughes Perfilajes de Pozos. Advanced Wireline & MWD Procedures Manual. Sigit Sutiyono. José Cedeño Interpretacion de Registros de Pozos de Petroleo. Fecha de Edición: 27SEP/2013 Ingeniería Petrolera Petrofísica y Registros de Pozos Resumen de los registros más importantes: Bibliografìa: Basic Well Logging Design. Práctica No.