',Lru Consuoria filL, Captulo 6: Registros de ResistividadCaptulo 6: Registros de Resistividad

Resumen: Anlisis de las caractersticas y respuesta de las herramientas de resistividad y micro-resistividad. Definicin de los efectos ambientales y de invasin. Evaluacin del dimetrode invasin y determinacin de las verdaderas resistividades de la formacin.

1. Registros de resistividad

Los registros de resistividad, por oposicin a los de micro-resistividad, tienen gran profundidad deinvestigacin y reducida resolucin vertical; son los registros utilizados para determinar la verdaderaresistividad de la zona virgen (para lo cual utilizan la informacin obtenida por los registros de micro-resistividad) y se los denomina de 'registros de resistividad profunda'. Existen dos tipos bsicos deherramientas de resistividad profunda: las de induccin y las de laterolog.

Los registros de resistividad profunda pueden ser utilizados para:

1. Registro de induccin

El registro de induccin mide la conductividad de laformacin, expresada en mho-mlm2, simplificado paramho/m; en la prctica, por ser esta unidad muy grande,

. Deteccin rpida de hidrocarburos

. Determinacin del dimetro de invasin

. Determinacin del espesor de capas

Todos los registros de resistividad profunda incluyen laobtencin de una curya de potencial espontneo o SP("Spontaneous-Potential") y pueden combinarse conherramientas de rayos gamma.

. Determinacin de la saturacin de agua

. Determinacin de la resistividad del agua

. Correlacin con otros registros/otros pozos

11

lit-lGR I-]L]r-1r-1Lonrco t-tf-jt-!LIn!il

lnducin I Isrr[[iiliiLJ

lg-3 melrosFigura 6-2

se utiliza frecuentemente elmilsimo de mho/m omilimho/m. Esta unidad seexpresa en el da a da como'milimho'.

Para ser coherente con losotros registros de resistividad,a partir de la conductividad segenera su recproca, laresistividad, medida en ohm-m'/m, simplificado para o'm(ohm-m).

Existe la siguiente relacinentre un valor C de conductividadexpresada en milimho y el valor de la resistividad R correspondiente expresada ertf).m:

l0-Nov-97 Coptulocon8Pginos Pgina I

llro Consufrona f t{a" Captulo 6: Registros de Resistividad(6-1)

La herramienta de induccin (Figura 6-1)contiene un arreglo de bobinas elctricas aisladas en un cuerpo noconductivo de"fibra de vidrio y alimentado por un oscilador de corriente constante, la que genera un campomagntico alrededor de la herramienta que, a su vez, induce corrientes en la formacin con intensidadesque dependen de su conductividad (o resistividad).La corriente que circula en anillos concntricos alrededor de la herramienta, en la formacin, genera unsegundo campo magntico proporcional a la intensidad de las :orrientes en la formacin (y, porconsecuencia, proporcional a la conductividad de la formacin), que es detectado por el arreglo de bobinasreceptoras en la herramienta.

Esta informacin obtenida por las bobinas receptoras en la herramienta es enviada a la superficie, donde esconvertida en valores de conductividad, con mnemnico CILD, y de resistividad, con mnemnico lLD.

En el cuerpo de la sonda existen electrodos que envan corriente a la formacin para obtener el registro deresistividad esfrica enfocada o SFL ("spherical-Focalized-Log"), adems de un electrodo para la obtencindel registro de potencial espontneo o SP ("Spontaneous-Potential").

Las herramientas de induccin modernas tienen arreglos de bobinas que permiten simultneamente mediruna segunda curva de conductividad con menor profundidad de investigacin, con mnemnico CILM,generando una resistividad somera, con mnemnico lLM. Esta doble configuracin es la que justifica elnombre de doble-induccin o DIT ("Dual-lnduction-Tool") de estas herramientas.

La Figura 6-2 muestra una combinacin de herramientas. Algunas caractersticas de la herramienta deinduccin (o de doble-induccin) son:

1.000R= c

. Funciona en lodos no conductivos oen pozos perforados con aire

. Combinable con otras herramientas(micro-resistividad, porosidad, GR)

. Adecuada para formaciones de bajasresistividades (menores que 100 a'm)

. Adecuad a para capas de mas de 6 ftde espesor

En elCaptulo 3 se discute la presentacin del registro de doble-induccin.

1. 1. 1. Registro de resistividad esfrica enfocada

El registro de resistividad esfrica enfocada o SFL ("Spherical- LLDFocalized-Log") es obtenido utilizando un arreglo de electrodos '{360")que existen en el cuerpo de la sonda de doble-induccin; porellos se enva corriente a la formacin para obtener lainformacin de SFL, ie

1. 2. Registro de laterolog ta,l':,i:13E]::::':..': .'-

El registro de laterolog mide la resistividad de la formacin en ,a - 'ohm-m2/m, simplificado para o'm (ohm-m), presentadageneralmente en escala logartmica en las pistas 2 y 3, enescala de 0.2 a 2,000 A'm. a

La herramienta (Figura 6-3) tiene electrodos de corriente y demedicin; los electrodos de corriente fuerzan la circulacin de

LL{360"}

,:._ **lri :1 ra

Pgina2 Coptulocon8Pginos l0-Nov-97

ilsr {orsufrorta [t{6. Captulo 6: Registros de Resistividadcorriente elctrica dentro de la formacin enfocndola radialmente y limitndoladentro de un espesor de aproximadamente 2 ft. Midiendo el potencial elctrico GRnecesario para generar [a corriente de medida, puede obtenerse la resistividad de laformacin.

El conjunto de electrodos mencionados est configurado de tal rnanera que enfocala corriente para que penetre lo mas profundo posible dentro de la formacin,midiendo la resistividad profunda, con mnemnico LLD. Otro generador de corrienteest conectado a este mismo conjunto de etectrodos, utilizndolos con otra DLTconfiguracin de electrodos de corriente y de medicin, de manera que la corrienteelctrica enviada por esta segunda configuracin pierda el enfoque relativamenterpido, as evitando penetrar en la formacin tan profundamente como la medida deLLD, pero penetrando rnas profundo que las herramientas de micro-resistividad; asse mide la resistividad somera, con mnemnico LLS- Esta doble configuracin es laque justifica el nombre de doble-laterolog o DLT ("Dual-Laterolog-Tool") de estaherramienta MSFLLa Figura 6-4 muestra una combinacin de herramientas. Algunas caractersticas dela herramienta de doble-laterolog son:

En elCaptulo 3 se discute la presentacin delregistro de doble-laterolog.

1.3. Efectos ambientales H&dme,'rm)Todos los registros mencionados (ambosregistros de induccin, ILM e lLD, ambosregistros de laterolog, LLD y LLS, y el registrode SFL) son afectados por la resistividad dellodo y de las capas adyacentes, por eldimetrodel pozo, por el espesor de la capa medida ypor la posicin de Ia herramienta en el pozo.Existen grficas que permiten corregir estosefectos comunes a todos los registrosmencionados, as como para corregir lossguientes efectos particulares (las Figuras 6-5,6-6 y 6-7 muestran algunos ejemplos):o efectos del espesor de la capa medida

sobre los registros de ILD e lLM.

. efectos de la resistividad de las capas

. Amplio rango dinmico, de 0.2 a 20,000 A'mUtilizable en lodo de salinidad media y alta

. Lectura confiable en altos contrastes RtlR^;

12.2 n

Figura 6-4. Combinable con otras herramientas

(micro-resistividad, porosidad, GR). Resolucin vertical de aproximadamente 2 ft

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46alol2i416la4He&rerlfL)

Figura 6-5

adyacentes sobre los registros de LLD y LLM; estas capas alteran la distribucin de las lneas decorriente de acuerdo al contraste de resistividades y al espesor de la capa medida, as alterando elvalorde la resistividad medida en la capa de inters.

Todas estas correcciones estn incorporadas en programas de computadora y el intrprete debe apenasverlficar los parmetros de entrada y las correcciones efectuadas por la computadora.

l0-Nov-97 Coptulo6conBPginos Pgina 3

'f/rro {brcsufiorua {tda" Captulo 6: Registros de Resistividad

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Figura 6-6 Figura 6-7El valor de la resistividad del lodo, necesario para efectuar estas correcciones y generalmente disponible acondiciones de superficie, debe ser convertido a las condiciones de la zona en estudio.

Las compaas que prestan servicios de registros publican grficas para estimar las correccionesnecesarias en funcin de los parmetros mencionados. Durante el desarrollo de este curso se explicar y sepracticar la utilizacin de estas grficas.

1. 3. 1. Otros efectos que influencian las mediciones

El registro de resistividad profunda LLD de laterolog es particularmente sensible al efecto Groningen. Esteefecto se produce cuando la herramienta se aproxima a una capa de resistividad infinita; en estascondiciones, la herramienta no consigue mantener el enfoque de la corriente (la cual debe regresar asuperficie), con lo cual se observa un aumento progresivo de la resistividad medida. El efecto desaparececompletamente cuando la capa de resistividad infinita queda por debajo de la herramienta.

2. Registros de micro-resistividad

Los registros de micro-resistividad se caracterizan por ser obtenidos a travs de patines apoyados contra lapared del pozo, con configuraciones de electrodos que tienen pequea profundidad de investigacin y unabuena resolucin vertical, como muestra la Figura 6-8.

Algunas aplicacones de los registros de micro-resistividad, utilizados junto a los registros de resistividadmedia y profunda, son:

. Determinacin de hidrocarburos mviles . Corregir los registros de porosidad por

. Determinacin de la resistividad delfiltrado efectos de hidrocarburos livianos

. Determinacin de la resistividad del lodo . Determinacin del espesor del enjarre

. Corregir la resistividad profunda por invasin . Determinacin de la saturacin S'o

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Captulo 6: Registros de Resistividad

2. 1. Registro de micro-resistividad esfrica enfocada

El registro de micro-resistividad esfrica enfocada o MSFL("Micro-Spherical-Focalized-Log") generalmente esobtenido en combinacin con otros registros. La medicines efectuada por un patn con un arreglo de electrodospresionado contra la pared del pozo por un brazo mecnicoen la generatriz opuesta, lo que permite obtener lamedicin del dimetro del pozo o "caliper". Esta medicines denominada de 'calibrador de dos brazos' y secaracteriza por medir generalmente el dimetro mayor delpozo.

La configuracin de electrodos en el patn enfoca lacorriente enviada a la formacin de tal forma que seinvestigan apenas unas pocas pulgadas dentro de laformacin, lo que permite obtener informacin de la zonalavada.

2. 2. Registro de micro-laterolog

El registro de micro-laterolog o MLL ("Mlcro-Laterolog"),predecesor del registro de MSFL, tiene una profundidad deinvestigacin de aproximadamente 4", siendo adecuado en

I

l

'nrlljiTir:n rfi1rrccii'rr qurrurrtt lhr,ry ila reditian

R= l"' 't-,U

II

II

Mt,,'il.

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Figura 6-8

caso de enjarre no muy gruesos (espesor menor que 3/8"). Con esta herramienta se obtiene tambin unregistro de microlog o ML ("Microlog"), explicado en el prrafo 2.4 de este Captulo.

2. 3. Registro de proximidad

El registro de proximidad o PL ("Proximity-Log"), tambin predecesor del registro de MSFL, tiene unaprofundidad de investigacin mayor que la del MLL, por lo tanto es adecuado en casos de enjarre de mayorespesor. Como consecuencia de su mayor profundidad de investigacin, puede ser afectado por laresistividad R en casos de dimetro de invasin pequeo. Con esta herramienta se obtiene tambin unregistro de microlog o ML ("Microlog"), explicado en el siguiente prrafo.

2.4. Registro de microlog

El registro de microlog o ML ("Microlog") fue el primer registro de contacto con la pared del pozo.Actualmente puede ser obtenido en combinacin con el registro de propagacin de onda electromagntica,ambos con excelente resolucin vertical.

El patn de ML contiene tres pequeos electrodos alneados verticalmente, separados entre s por 1", losque permiten dos mediciones con diferentes profundidades de investigacin, obteniendo informacin delenjarre (si existe enjarre) y de un pequeo volumen de formacin inmediatamente detrs del enjarre. Estasdos mediciones constituyen un excelente indicador de presencia de invasin y por lo tanto, de permeabilidaden la zona en estudio.

Las curvas de resistividad medidas son la Rr*r o microinversa y la R2 o orml, con profundidad deinvestigacin mayor que la microinversa y por lo tanto, midiendo una resistividad mayor (la resistividad delenjarre es levemente mayor que la del lodo y, generalmente, mucho menor que la resistividad de la zonalavada). Esta separacin Rz > Rr,, es denominada de 'separacin positiva'.

lO-Nov-97 Coptulo6conSPginos Pgina 5

'/s7* {onsufrorca f t{a, Capitulo 6: Registros de ResistividadLa interpretacin utilizando grficas provistas por las compaas de servicios de registros permiten evaluarel espesor h*, del enjarre, as como el valor de la resistividad R

"

de la zona lavada.

2- 5. Efectos ambientales

Todos los registros de micro-resstividad (MLL, PL, MSFL) son afectados y deben ser corregidos por elespesor y la resistividad del enjarre. La presencia de lodo frente al patn, en caso de mal contacto del patncon la formacin, afecta todos los registros de micro-resistividad.

Las compaas que prestan servicios de registros publican grficas para estimar las correccionesnecesarias en funcin de los parmetros mencionados (Figuras 6-9 y 610). Durante el desarrollo de estecurso se explicar y se practicarlaulilizacin de estas grficas.

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Figura &9 Figura 6-'103. lnterpretacin

El valor de la resistividad profunda despus de corregido por condiciones ambientales, puede ser tomado enprimera aproximacin como representativo de la resistividad & de la zona virgen. Sin embargo, es ncesarioverificar que el dimetro de invasin no sea excesivamente alto para que no exista necesidad de corregirtambin por efecto de invasin. Las Figuras 6-11 y 6-12 muestran ejemplos de patrones de invasn y deresistividad en las proximidades delpozo.

Como regla prctica puede decirse que despus de corregir los efectos de las condiciones ambientales,para dimetros de invasin mayores que 40", los registros de micro-resistividad no necesitan correccin porinvasin, indicando el valor de resistividad R, de la zona lavada. Cuando eldimetro de invasin es menorque 40", el registro de induccin no necesita de correccin por efecto de invasin, indicando elvalor de laresistividad R de la zona virgen. E[ registro de laterolog siempre necesita coneccin por invasin.

3. 1. 1. Determinacin del dimetro de invasin y de las verdaderas resistidades de la roca

Esta correccin puede hacerse cuando se dispone de tres curvas de resistividad: una micro-resistividad,una resistidad media y una profunda. Para ello, se utlizan las grficas denominadas de 'tornado', dondeentrando con las lecturas de los tres registros de resistividad mencionados, se obtienen los valores deldimetro d de invasin, de la resistividad R o de la zona lavada y de la resistividad Rr de la zona virgen.

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Pgina 6 Coptulo con 8Pginos 10-Nov-97

'ilro Consufiars tda. Captulo 6: Registros de ResistividadCabe destacar que la mayora de estas grficas se refieren a condiciones del patrn de invasin (no existeanillo o "annulus" ni zona de transicin) que no siempre son representativas de las condiciones reales.

UninvadedZots{&)

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Badial Dislribulion Ol Fluids ln ThaVicinily Ol The Borehole, Oil-Bearng Bed

Horlzontal Secllon fhrough APerneable lYater-Bearing Bed

Mudcake Flro ArrnulusFladial Oislribution Ol Resistivities

{Rnrl } Fl*, Oil-Bearing Bed, S a 50o,/o)Figura 6-12

Mudcake RroBadial Distribution Ol Resistivities(slmt > R*, Waler-Bearing Bed)

Figura 6-'11

Las compaas que prestan servicios de registros publican las grficas 'tornado' para determinar el dimetrode invasin y las verdaderas resistividades de la roca (Figura 6-13). Durante el desarrollo de este curso seexplicar y se practicar la utilizacin de estas grficas.

3. 1.2. Uso de la resistividad de la zona Iavada para corregir la resistividad profunda por invasn

Puede expresarse la lectura del registro de resistividad profunda LLD de laterolog, despus de corregido porcondiciones ambientales, como compuesto por'dos contribuciones: una proveniente de la zona lavada(idealizada como un cilindro de dimetro d igual al dimetro de invasin) y la otra proveniente de la zonavirgen, fuera de este cilindro. Este modelo permite representar la lectura del registro como la suma de dosresistividades en serie:

LLD = J.&, + (1_ J) R (6-2)Este modelo representando la lectura del registro como la suma de dos resistividades en serie no puede seraplicado a la herramienta de induccin, ya que sta mide conductivdad; sin embargo, el mismo conceptopuede aplicarse con un modelo que represente la lectura del registro como la suma de dos conductividadesen paralelo, donde CILD = lllLD es la conductividad medida por la herramienta de induccin:

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I llo,oI

II

l Hu'.6; R,,,r\/allor

ltoleI ,,oI

i Ht*RmIolr

1 1 1-GclLD = tLD = R;* & (6-3)

10-Nov-97 Coptulocon8Pginas Pgina 7

'/tro {brusufrorr f tld. Capitulo 6: Registros de ResistividadLas compaas que prestan servicios de registros publican grficas para de los coeficientes J y G en funcinde dimetro d de invasin, que permiten calcular el valor de la resistividad Rr cuando se conocen los valoresde la resistividad LLD (o ILD) y R,.Durante el desarrollo de este curso se explicar y se practic ar la utilizacin de estas grficas.

3. 1. 3. Ecuacin de respuesta para las resistividades de las zonas lavada y virgen

Las ecuaciones de respuesta para las resistividades delas zonas lavada y virgen son las ecuaciones desaturacin (ecuaciones 2-24 a 2-2Ba), Ias que expresanla resistividad de la zona en funcin de las resistividadesde los fluidos y minerales conductivos (lutita) y de susvolmenes en la formacin. Lamentablemente estasecuaciones no son lineales, lo que las hace de difcilsolucin para el clculo manual. Por esta razn,frecuentemente se adoptan los exponentes igual a 2 ylas races cuadradas para facilitar los clculos.

Comparacin induccin - laterolog

La herramienta de doble-induccin es recomendada paraformaciones de baja resistividad (menores que 100 a.m)y para pozos con lodos no conductivos, ya que en ellosno puede obtenerse el regstro de doble-laterolog.

La herramienta de doble-laterofog es adecuada paraformaciones de altas resistividades y para pozos conlodos de muy alta salinidad, donde el registro deinduccin tendra un efecto ambiental muy grande, proveniente de la alta conductividad del lodo.

ftc! ts.mte,mrJc,DeH6ft,R--= e,

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Figura 6-13

Pgina 8 Coptulo6 con 8 Pginos l0-Nov-97