Interpretación de registros de Pozos. V parte: Determinación de la resistividad del agua de formación

지난달


Saludos amigos y seguidores de Steem.

Dando continuidad a mi serie temática de interpretación de registros de pozos, quiero presentar ante ustedes mi quinta entrega titulada: Determinación de la resistividad de agua de formación.

El objetivo que persigo mediante este tema a nivel de ingeniería de petróleo y de exploración petrofísica es trascender en la importancia de poder encontrar el valor de resistividad del agua de formación para la correcta interpretación de los registros que se pueden correr en el pozo, y de esta forma poder saber con exactitud cuáles son los intervalos litológicos que contienen petróleo y los cuales son prospecto para cañonear en el pozo que se pretenda poner en producción.

Introducción

El agua de formación representa en los registros de pozos un elemento de primordial importancia, ya que cuando en ella se logra medir la resistividad, es decir cuando se logra medir el grado resistivo a la conducción eléctrica, esta puede proporcionar datos necesarios para el cálculo de saturaciones de los fluidos contenidos en la formación como lo es petróleo, agua y gas.

La interrogante que surge en el cálculo de la resistividad del agua de formación es:

¿Toda el agua encontrada en las formaciones del subsuelo es agua de formación?

El agua de formación que nos interesa para calcular la resistividad es el agua innata de la formación, es decir el agua que no logro ser contaminada por el fluido de perforación durante las labores de perforación, esta agua de formación no contaminada por el fluido de perforación tiene la particularidad que satura la porosidad de la roca.

Otra pregunta necesaria para el cálculo de la resistividad del agua de formación es:

¿Mediante que fuentes o elementos se puede encontrar información referente a la resistividad del agua de formación?

Se puede decir que la resistividad de formación se puede obtener muchas veces buscándola en algunos catálogos de agua, en los que se enumeran los datos de resistividad para distintas aguas de formación obtenidas de diferentes campos petroleros y horizontes productivos.

El origen de cómo quedan registrados estos datos de resistividad de agua de formación son en su mayoría muestras de agua que se obtienen de cuando el pozo está en producción, y en otros casos de los registros geofísicos del pozo. En estos catálogos también se colocan los valores de resistividad de agua de formación provenientes de los registros de potencial espontáneo (SP) y de comparaciones hechas a dos parámetros físicos como los son resistividad y porosidad.

También se realizan análisis químicos a muestras de aguas producidas, sin embargo en este artículo uno de los objetivos principales esta en darles a conocer algunas formas alternas, sobre todo centrado en los distintos métodos para calcular la resistividad de agua de formación empleando algunos datos petrofísicos muy convenientes para la solución de dichos cálculos.

Debido a la diversificación de métodos conocidos para determinar la resistividad de agua de formación, el objetivo de este artículo es presentar ante ustedes las formas y métodos más comunes y sencillos para calcular la resistividad de agua de formación.

Determinación de la resistividad del agua de formación (Rw)

Para poder determinar la resistividad del agua de formación, lo primero que debemos de asociar en este proceso de determinación son las condiciones que tiene el yacimiento originalmente, es decir antes de ser perforado con un fluido de perforación, por lo que muchos de los parámetros que se emplean para determinar la resistividad del agua de yacimiento están siempre referidos a condiciones del yacimiento virgen.

Necesario es tomar en cuenta que las actividades de perforación alteran notablemente las condiciones del yacimiento en las cercanías con el pozo, dando lugar a una serie de fenómenos que afectan la resistividad no solo de la formación, si no que afecta todos los valores de resistividad de los perfiles que se corran en el pozo.

Cuando se perfora un pozo, se emplea un lodo o fluido de perforación que penetra la formación con el objetivo de crear un revoque, sin embargo esa filtración de lodo hacia la formación puede generar una invasión de lodo hacia la formación que altera o causa problemas en los perfiles que contemplen la resistividad, y en este caso no escapa la resistividad del agua de formación.


En la imagen anterior podemos observar como en la cercanías de la pared del pozo casi toda el agua de formación y parte de los hidrocarburos han sido desplazados por el proceso invasivo del lodo de perforación del pozo hacia la formación mediante ese proceso de filtrado, toda esa zona de desplazamiento es conocida como zona Lavada, y cuando se vaya a calcular la resistividad en esta zona se le conoce como resistividad del filtrado del lodo (Rmf).

En la misma imagen también se puede observar que existe una zona que la ocupan los fluidos que han sido desplazados, esta zona se le denomina zona invadida, y la representa la zona de petróleo en la que se mide la resistividad del petróleo (Ro) y la resistividad del agua de formación(Rw). Por último existe una zona llamada de transición, bajo la cual una de sus principales características está encontrarse muy cerca de las paredes del pozo, aunque de forma esporádica y dependiendo del tiempo se pueda alejar de las paredes del pozo.

Una vez que ya hemos entendido las barreras que obstaculizan una correcta lectura en la resistividad del agua de formación, entonces podemos obtener una medida de la resistividad por diferentes medios, como lo mencione anteriormente, una de esas mediciones de la resistividad del agua de formación puede ser obtenida mediante la medida directa sobre una muestra de agua, sea que esa valor se extraiga del catálogo de valores de resistividad de agua, o también se pueden obtener de la curva de potencial espontaneo, el cual es un registro que ya fue explicado en publicaciones anteriores dentro de esta serie temática.

Dentro de algunos métodos de obtención de resistividad de agua de formación (Rw) se tiene:

[1] Muestras de producción

Quizás el obtener una muestra del agua de formación sea una manera confiable y óptima para calcular su resistividad, sin embargo de una forma confiable la podemos obtener del separador en donde fluye el pozo en una alta relación agua-aceite, donde exista garantía de que esa agua provenga de la formación productora del hidrocarburo para su posterior análisis químico.

Cuando el pozo está en producción, también se puede sacar la última junta de la sarta de tubería de producción, y de esta forma chequear el agua que se está produciendo desde el último tubo de producción.

[2] Determinar la resistividad de agua de formación según sea su contenido de cloruro de sodio (Nacl)

Existen muchos compuestos y elementos químicos encontrados en los diferentes fluidos encontrados en el subsuelo, sin embargo cuando nos referimos al agua que se encuentra en la formación, existe un mineral muy común existente en las aguas de formación de os distintos campos petrolíferos y es el cloruro de sodio (NaCl).

Para saber que concentración de cloruro de sodio posee el agua de formación se tiene que medir en partes por millón (PPM) la concentración NaCl, para luego emplear una carta de resistividad – salinidad, con el valor de los PPM de la concentración de cloruro de sodio a una temperatura dada podremos saber el valor de la resistividad del agua de formación.


En el gráfico de la imagen anterior podemos ver como a una temperatura de formación de 75 ºF, el valor de Rwe es el valor de resistividad del agua de formación sin corregir, entramos con el valor de la resistividad del agua de formación sin corregir, cortamos la curva del cloruro de sodio a la concentración en PPM determinada y leemos la resistividad del agua de formación ya corregida por el valor de la concentración de cloruro de sodio. En el caso en que a la muestra de agua presente otros elementos químicos como los mostrados en el gráfico se pueden realizar la corrección promedio en base a la concentración de todos los elementos presentes.

Dada la multiplicidad de técnicas para determinar la resistividad del agua de formación, les voy a presentar como último método, uno que involucra la utilización de una sola ecuación pero que en su utilización depende del alcance que tenga el registro de porosidad para alcanzar la zona virgen, es decir la zona que no ha sido afectada por la invasión del lodo de perforación. El método es el siguiente:

[3]

Determinación de la resistividad del agua de formación a partir de registros de resistividad – porosidad

Inicialmente nos planteamos la siguiente ecuación:

 

Donde:


es la resistividad verdadera, es decir es la medición de la resistividad de la zona virgen, es decir la resistividad de la zona que no fue afectada por la invasión del lodo de perforación. Para medir esta resistividad de la formación verdadera se requiere correr un registro en el pozo llamado registro de investigación profunda, ya que resulta necesario que su medición llegue hasta la zona virgen de la formación.

Ya para el factor:

 

se tiene que su cálculo depende de la interpretación que se le pueda realizar al registro de porosidad.

En el caso que la medición de la resistividad verdadera no llegue a la zona virgen, se debe corregir el valor de (Rt) por los elementos que se encuentren en la muestra de agua de formación, en cambio si la formación es una formación limpia la resistividad del agua de formación (Rw) es igual a resistividad de la formación verdadera (Rt).

Para aplicar esta ecuación es recomendable que los valores de Rt y F se logren medir en intervalos de la formación en donde la resistividad de agua de formación no tenga cambios considerables, o que los cambios sean parcialmente con cambios muy pequeños. En los casos que los intervalos de producción sean muy profundos favorece a las condiciones del uso de la ecuación, ya que a mayores profundidades la resistividad del agua de formación no presenta cambios considerables, esto se debe a que la litología presenta rocas muy poco permeables y la invasión del lodo de perforación no ocurre tan drásticamente como en intervalos superiores.

Conclusiones y aportes a la ingeniería

[1] La experiencia que se obtenga en el estudio y evaluación de las muestras de agua de formación nos puede ayudar a desarrollar un buen trabajo en donde los elementos químicos, como sales minerales pueden predominar en el agua de formación de yacimientos que pueden ser repetitivos en diferentes campos petrolíferos, esta experiencia aunada a nuevos modelos representativos que contemplen el tipo de lodo usado en relación a la composición del agua de formación nos ayudara cada vez más a desarrollar cartas soportadas en modelos empíricos.

[2] A medida que los registros se corran a mayores profundidades las formaciones serán más limpias, haciendo favorecer el uso de la determinación de la resistividad con la ecuación que contempla la resistividad verdadera de la formación y el factor de la formación F, llegando incluso a que si nos encontramos con una formación limpia de filtrado del lodo de perforación a igual la resistividad de agua de formación a la resistividad de la formación.

[3] Cuando se realizan análisis de corrección por los diferentes elemento químicos presentes en el agua de formación, se debe contemplar en el análisis de la muestra del agua de formación no solo cloruro de sodio, sino otros elementos de los cuales deben ser corregidos por las diferentes cartas existentes y desarrolladas por las diferentes compañías de servicios de registros de pozos.

[4] Finalmente como aporte a la ingeniería, se tiene que mediante este artículo se pueden contar con las herramientas influyentes para realizar comparaciones a nivel de registros de resistividad, y de esta forma determinar cuáles son los intervalos prospectivos para encontrar los hidrocarburos, todo esto aunado a que los hidrocarburos son altamente resistivos, es decir que poseen baja conductividad de la electricidad, resulta necesario la medición de registros de resistividad de agua de formación para complementar en una decisión final de los distintos registros corridos en el pozo.

El agua de formación permite medir la resistividad tomando en consideración que es altamente conductiva de la corriente eléctrica siempre y cuando existan sales disueltas.

Gracias por acompañarme una vez en la lectura y comprensión de mi serie temática interpretación de registros de pozos, se despide de ustedes y hasta una próxima entrega su amigo @carlos84.

Nota: Todas las imágenes son de mi autoría y fueron elaboradas utilizando las herramientas de imagen de microsoft word y microsoft powerpoint.

Referencia consultada y recomendada

[1] Libro en PDF: Principios / Aplicaciones de la interpretación de Registros: Schlumberger. Referencia de descarga del libro


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