Analisis Petrofisico

ESPECIALIDAD: INGENIERÍA GEOLÓGICA

José Bernardo Martell Andrade

Ingeniero Geólogo

México, D. F. a 3 de abril de 2008

CONTENIDO

Página

Resumen ejecutivo 3 1 Introducción 4 2 La evaluación de formaciones 5 3 Propiedades petrofísicas de las rocas 16 4 Evaluación de las propiedades petrográficas, 21 sedimentológicas y petrofísicas 5 Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM 30 6 Conclusiones 32 7 Bibliografía 33

ANEXOS 35

I Listado de registros inducción y sónico, hoja de cálculo 36 para método Rwa y Fr/Fs II Gráfica de interpretación de Rwa y Rma en formaciones 37 consolidadas III Gráfica de interpretación de Rwa en formaciones no 38 consolidadas IV Identificación de zonas gasíferas con los registros Sónico-39 Densidad-Neutrón, pozo Topo 1 V Interpretación de porosidad-saturación de agua de 40 hidrocarburos y movilidad de estos en el pozo Topo No. 1 VI Tabla de valores de determinaciones de M y N 41

Currículo Vitae 42

Especialidad: Ingeniería Geológica

RESUMEN EJECUTIVO

Se presenta en forma breve el inicio de la geofísica de pozos en la industria petrolera mexicana, mencionando las actividades del análisis de registros que realizaban antes del año de 1965 por los departamentos de Ingeniería Petrolera y de Ingeniería de Yacimientos de Petróleos Mexicanos.

Posteriormente se hace mención del paso del Análisis de Registros al de Evaluación de Formaciones efectuado en 1965-1974 por el personal de los departamentos de Geología del Subsuelo de la Gerencia de Exploración de PEMEX, enfatizando los diferentes modelos de interpretación propuestos por el autor de este trabajo en el Distrito Frontera Noreste (DFNE) de PEMEX.

Se comentan cuales son las principales propiedades petrofísicas de las rocas almacenadoras y productoras de fluidos, como son la porosidad y permeabilidad, y los métodos con los cuales pueden ser determinadas dichas propiedades, a través de mediciones efectuadas en laboratorios o con información recuperada por los registros geofísicos de pozos.

Sobre el primer medio de evaluación petrofísica se hace mención de las características técnicas que tienen los laboratorios del Instituto Mexicano del Petróleo y de la Región Norte en Poza Rica, Ver., y se comenta el tipo de estudios que pueden llevarse a cabo en las instalaciones de la Facultad de Ingeniería de la UNAM.

Por lo que se refiere a la evaluación petrofísica por medio de la información de registros geofísicos de pozos se presenta un panorama de las actuales herramientas de adquisición que se encuentran en el campo y algunos de los modelos de interpretación que se pueden realizar con ellos.

Finalmente se presenta un planteamiento para ofrecer en las aulas de la Facultad de Ingeniería de la UNAM un Diplomado o Especialidad en la Evaluación Petrofísica, el cual podría realizarse en un período de 6 a 8 meses, incluyendo el desarrollo de un pequeño laboratorio de petrografía y petrofísica que sería de gran beneficio al país y naturalmente a la institución. Los técnicos que cubrieran el programa diseñado por el grupo de catedráticos de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, plasmarían en los educandos los conceptos necesarios para entender el comportamiento petrofísico en las rocas, lo cual beneficiaría en los trabajo de hidrogeología y de la industria petrolera nacional.

Palabras clave: la evaluación petrofísica en México, Conceptos de petrofísica. Determinaciones petrofísicas en laboratorios. Evaluación petrofísica con registros. Diplomado de evaluación petrofísica en la UNAM.

Especialidad: Ingeniería Geológica

1. INTRODUCCIÓN.

Es de todos conocido que el almacenamiento y producción de fluidos, tales como agua, hidrocarburos o energía geotérmica, se encuentra en cualquier tipo de roca, ya sean ígneas, metamórficas o sedimentarias, siempre y cuando desarrollen características físicas que permitan el almacenamiento y la movilidad de los fluidos a través de ellas, estas propiedades denominadas comúnmente como petrofísicas son principalmente la porosidad y la permeabilidad.

De los tipos de rocas anteriormente mencionadas, son las sedimentarias, las que presentan comúnmente la mayor cantidad de acumulacines de agua e hidrocarburos, por lo tanto, es recomendable conocer las características de depósito de las mismas ya que en función de ello, el desarrollo de la porosidad y permeabilidad será más favorable dependiendo del ambiente en que se hayan formado. Por tal razón es necesario durante la perforación de los pozos en búsqueda de estos recursos, disponer de la información suficiente para conocer las características litológicas y petrofísicas de las mismas.

Comúnmente para obtener los datos litológicos, se hace acopio de la información aportada por las muestras de canal o recortes que se obtienen durante la perforación de los pozos, o bién, del corte de núcleos de fondo y de pared con los cuales además de la información litológica se pueden realizar análisis petrofísicos. Sin embargo, hay otro medio por el cual se obtiene información suficiente para evaluar en forma indirecta datos petrofísicos y litológicos de la columna de rocas atravesadas durante la perforación y es a través de los llamados registros geofísicos de pozos.

Ambos métodos de evaluación petrofísica son abordados en este trabajo, presentándose un panorama general del desarrollo en el tiempo de ellos hasta llegar a las evaluaciones actuales que se logran en los laboratorios y con los registros que se adquieren en el campo, proponiéndose para beneficio de los ingenieros que laboran en la exploración de energéticos

o en búsqueda de agua y que requieren de información petrofísica, cursar un progama de capacitación que podría ser ofrecido en las aulas de la Facultad de Ingeniería de la UNAM con apoyo de las instituciones o empresas que requieren de los resultados de este tipo de estudios.

Especialidad: Ingeniería Geológica

2. LA EVALUACIÓN DE FORMACIONES

A principios del siglo pasado la perforación de los pozos en búsqueda de agua se realizaba a través de la técnica conocida como de pulseta o percusión (Figura 1), la que también era utilizada en la industria petrolera mundial y en la cual ya se iniciaba el empleo del método de la perforación rotatoria (Figura 2).

Figura 1 Figura 2

En ambos casos el control litológico durante el avance de la perforación era deficiente, siendo más acentuado en el primer método al efectuarse la recuperación de los recortes después de cierto intervalo de avance en la perforación, usando una cubeta la cual recuperaba los detritos mezclados del intervalo perforado.

Figura 3

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Con el método rotatorio, la calidad y la confiabilidad de la recuperación de los recortes (Figura 3) mejoró siempre y cuando se contara con un buen control del tiempo de atraso, es decir el tiempo de viaje del recorte del fondo a la superficie, sin embargo, con una buena observación del avance y control del tiempo de perforación es posible definir los contactos litológicos identificando los quiebres de velocidad (Figura 4).

Figura 4.

Aún con este avance tecnológico en la perforación, las descripciones litológicas, contactos formacionales o control paleontológico no ha dejado de tener un cierto grado de contaminación.

El 5 de septiembre de 1927, hace acto de presencia el registro eléctrico, invención de Conrad Schlumberger, obteniéndose por primera vez en el pozo Diefenbach No. 2905 de la Compañía Pechelbronn S.A.S.M. (Figura 5), tecnología que permitió hacer definiciones de límites de capas, así como, correlación entre pozos, aplicaciones que a la fecha de hoy siguen siendo de actualidad.

Figura 5.

Estaba constituido únicamente por una curva de resistividad la cual era obtenida en estaciones de metro en metro, y aún con esta limitada información fue posible definir contactos entre litologías, proporcionando un apoyo invaluable a los geólogos para marcar cambios litológicos con mucho más precisión y con datos paleontológicos fue posible marcar cambios formacionales (Figura 6). R. Desbrandes definió un registro de pozo como “toda aquella presentación gráfica de una característica de las formaciones atravesadas por un pozo en función de la profundidad”.

Especialidad: Ingeniería Geológica

Figura 6.

El éxito de esta tecnología ofreció una amplia visión de aplicaciones en la industria petrolera mundial, se tiene conocimiento que el registro eléctrico llegó entre 1929-1931 a Venezuela (pozo La Rosa No. 216), a Canadá y a México a través de las compañías Royal Dutch-Shell y British Petroleum antes de 1938, obteniéndose tres curvas de potencial natural y dos de resistividad. A partir del 18 de marzo de 1938, los equipos Schlumberger que estaban en el país fueron acondicionados y operados por técnicos mexicanos, siendo el primer pozo perforado por Petróleos Mexicanos en 1938, el Plan No. 55, situado en un lugar cercano al poblado de las Choapas, Ver., llegando a una profundidad de 841 m, donde también se tomó su registro eléctrico con los equipos que habían quedado en territorio mexicano (Figura7).

Figura 7

Durante el periodo comprendido entre 1938 y 1943, la empresa Schlumberger ofreció a PEMEX ventas de equipo y refacciones para mantener en actividad aquellos pocos equipos existentes a través de su agencia en Panamá, sin embargo, el 25 de octubre de 1943, se firmó el contrato entre Petróleos Mexicanos

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