1
TRABAJO DE INGRESO A LA ACADEMIA DE INGENIERÍA
“DESARROLLO DE LA EVALUACIÓN PETROFÍSICA EN MÉXICO Y SU FUTURO A
TRAVÉS DE LA UNAM”
ING. JOSÉ BERNARDO MARTELL ANDRADE
ABRIL - 2008
2
Contenido
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
3
Introducción
El almacenamiento y producción de fluidos, tales como agua,hidrocarburos o energía geotérmica se encuentran en cualquiertipo de roca, ya sean sedimentarias, ígneas o metamórficas,siempre y cuando desarrollen características físicas quepermitan el almacenamiento y la movilidad de fluidos.
Estas propiedades son la porosidad y la permeabilidad, siendolas rocas sedimentarias las que presentan el mejor desarrollode ellas además de las mayores acumulaciones de agua ehidrocarburos.
En esta presentación se hace mención de dos métodos paraobtener datos de porosidad, permeabilidad y contenido defluidos:
– Por evaluación en registros geofísicos de pozos– Por determinaciones en laboratorio
Sobre el primero se abordan los métodos implementados enPetróleos Mexicanos entre 1966 – 1972 antes de la
4
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
8
Quiebre en la velocidad de perforación
0 30 min./m
Registro detector de hidrocarburos mostrando quiebre en la velocidad de perforación
Evaluación de formaciones
10
Un registro geofísico de pozo es toda aquellapresentación gráfica de una característica de lasformaciones atravesadas por un pozo enfunción de la profundidad.
R. Desbrandes
Evaluación de formaciones
14
Registro eléctrico convencionalmostrando 3 curvas de resistividad yla curva de potencial espontáneo
16
I RoRt
F RoRwa
mF
RtFxRwSw
Factor de formación en función deresistividades
Factor de formación en función deporosidad
Índice de resistividad
Saturación de agua en formacioneslimpias
Evaluación de formaciones
18
Nomograma para obtenerel valor de Rxo, con lainformación del registromicro eléctrico
Evaluación de formaciones
20
e – espesorA – ÁreaØ – porosidadSw – saturación de aguaSo – saturación de hidrocarburosSo = 1-Sw
Evaluación de formaciones
21
Configuración estructural
Vol. in situ de hidrocarburos = A x e x Ø x So
Evaluación de formaciones
25
Digitalización manual de registros de inducción y sónico para los métodos
Rwa y Fr/Fs
Evaluación de formaciones
28
F = Ro / Rw
Fa = Rt / Rw
Rwa = Rt / F
Fs = a / Øsm
Fr = Rt / Rw
Si (Fr / Fs) > 1 el nivel evaluado tiene hidrocarburos
Evaluación de formaciones
29
RESISTIVIDAD VS POROSIDAD
°
°
°
°
°
°
°°
°
°° °
°
°
°
6
2
3, 128 9
10
1114
1, 4
5
13
7
17
16
15
RESISTIVID
AD
POROSIDAD
Rw =.065
CO
ND
UC
TIVIDA
D
Evaluación de formaciones
30
Gráfico Porosidad Vs Resistividad
(Método de Hingle)
Areniscas del Oligoceno Vicksburg
Campo Pascualito
Evaluación de formaciones
34
Registro del Pozo Arenque No. 22
Formación J. San Andrés
Sw = [(Fs x Rw) / Rt]1/2
Sxo = [(Fs x Rmf) / Rxo]1/2
Ø x Sw = Vol. de agua
Ø x Sxo = Vol. de filtrado
35
KI MMERIDGIANO
INF
Conglomerado y areniscas basales
J. PIMIENTA
Basamento
Micritas laminares y brechas de colapso
Conglomerados
Grainstone de oolitas con bioclastos
Grainstone de oolitas con cuarzo
Areniscas
+ + + + ++ + + +
+ + + + +
Secuencias de sedimentación de la Formación J. San Andrés
Evaluación de formaciones
36
Grainstone oolítico mostrando laporosidad primaria intergranular
Grainstone oolítico mostrando laporosidad ocluida por cementaciónde calcita
Evaluación de formaciones
41
Registro de hidrocarburos del Pozo Buena Suerte Mostrando intervalo productor sin manifestación
Evaluación de formaciones
45
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
48
La porosidad es la capacidad de las rocas paracontener fluidos y es el resultado de la relaciónentre el volumen de espacios vacíos sobre elvolumen total de la roca.
φ= Volumen Vacío / Volumen Total
Propiedades petrofísicas
51
La permeabilidad se define como lapropiedad de una roca para permitir el pasode un fluido a través de los espacios vacíos(poros) interconectados.
La permeabilidad (k) es de un Darcy cuando 1cm2 de la superficie de una roca, desaloja 1cc de unidad de fluido, de viscosidad de unCentipoise en un segundo a una presióndiferencial de una atmósfera.
Propiedades petrofísicas
53
Sw = saturación de agua (%)So = saturación de aceite (%)
Propiedades petrofísicas
Saturación de fluidosEs la relación del volumende fluido dentro del volumentotal poroso.
Sw – 1 = So
54
Presión Capilar: Diferencia de presión que se produce entredos fases de fluidos inmiscibles en las gargantas porales yque genera contracción de los mismos ocupando la menosárea posible por unidad de volumen.
Mojabilidad: Preferencia de una roca a ser embebida por undeterminado fluido, hecho que determina el comportamientode hidrocarburo o del agua a lo largo de la historia deproducción de un yacimiento.Angulo medido a través de la fase mojante que conforma lainterfase agua/aceite en un contacto con la superficie sólida.
Propiedades petrofísicas
56
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
57
Registros resistividad de investigación mediana y profunda– Eléctrico– Inducción– Doble de Inducción– Arreglo de Inducción– Eléctrico Enfocado– Doble Eléctrico Enfocado– Eléctrico Enfocado Azimutal– Arreglo de Eléctrico Enfocado de Alta resolución
Registros de resistividad de investigación somera– Microeléctrico– Micro enfocado– Microproximidad– Microenfocado esférico
Evaluación de las propiedades petrográficas,sedimentológicas y petrofísicas
58
Registros de índice de porosidad– Acústico
Sónico de Porosidad CompensadoSónico de Espaciamiento LargoSónico DigitalSónico Dipolar
– RadioactivoDensidad de FormaciónLitodensidadRayos Gamma-NeutrónNeutrón Lateral de PorosidadNeutrón Compensado de porosidad
– Identificación de elementosRayos gamma naturalesEspectroscopía de Rayos Gamma NaturalesEspectroscopía de Captura de Elementos
Evaluación de las propiedades petrográficas,sedimentológicas y petrofísicas
59Información procesada de registro
Evaluación de las propiedades petrográficas,sedimentológicas y petrofísicas
60
Determinación de permeabilidad según
Wyllie y Rose
k = (CØ3/(Sw)irr)2
Evaluación de las propiedades petrográficas,sedimentológicas y petrofísicas
61
Ejemplo de registro de resonancia magnética
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
62
Registro de imágenes mostrando echados, fracturas y aspectos texturales
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
63Equipo de laboratorio para procesado de núcleos
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
64Equipo de laboratorio para obtención de datos petrofísicos
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
65
Equipo para procesar y observar láminas delgadas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
66
Muestra de roca calcárea observándose la porosidad con impregnación de resina
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
67
Área total (388800 [u2]) es igual al 100%
Entonces la suma de las áreas trazadas (14427.41
[u2]) es:Porosidad = 3.71 %
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
68
Porosidad vugular y por fracturamiento
Porosidad intercristalina
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
69
Porosidad móldica
Porosidad intergranular
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
70
Observaciones al microscopio petrográfico y estereoscópico:
– Tipo de litología– Minerales principales y accesorios– Cementante– Textura– Contenido fauinístico – Ambiente de depósito– Procesos diagenéticos, etc.
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
71
Fotomicrografías con Microscopio Electrónico de Barrido (MEB)
Determinación de tipo de estructura y contenido de arcilla
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
72
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAMConclusiones y recomendaciones
73
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
TEMAS PRINCIPALES EN EL PROGRAMA DE CAPACITACIÓN– Petrología y sedimentología– Estratigrafía y Geología Estructural– Petrofísica– Geomecánica– Registros Geofísicos de Pozos
74
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
No. NOMBRE HRS.TEO.
HRS.PRA.
1 Sedimentología 30 10
2 Petrografía Sedimentaria 20 20
3 Registro de Detección de Hidrocarburos 24
4 Propiedades Eléctricas, Magnéticas y Electromagnéticas de las Rocas 30 10
5 Propiedades Acústicas de las rocas 30 10
6 Propiedades Nucleares y Térmicas de las Rocas 30 10
7 Petrofísica Básica 20 20
8 Medio Ambiente de Medición 30 10
9 Principio de Medición de Herramientas 30 10
10 Control de Calidad de Registros Geofísicos de Pozos 40
11 Interpretación Básica de Registros Geofísicos 40 40
12 Softwares de Interpretación en PC 40
13 Imágenes de Pozo, MWD y LWD 10 30
14 Sónico Dipolar y RMN 20 20
15 Registro de echados e imagen de pared de pozo 20 10
16 Petrofísica Avanzada 10 30
17 Física de Rocas (Geomecánica) 30 10
75
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
No. NOMBRE HRS.TEO.
HRS.PRA.
18 Estancia en Laboratorio de Petrofísica 40
19 Interpretación Avanzada de Registros Geofísicos 10 30
20 Registros Geofísicos en Estratigrafía de Secuencias 10 30
21 Softwares de Interpretación en UNIX 40
22 Anisotropía 40
23 Inversión de Registros Geofísicos 10 30
24 Muestreadores y Probadores de Formación, Registros en Pozo Entubado 20 20
25 Registros de Producción 20 20
26 Pruebas de Producción 20 20
27 Geología Petrolera de México 30 10
28 Visita a Afloramientos 24
29 Sísmica de Pozo 20 20
30 Sísmica Petrofísica 20 20
31 Inversión Petrofísica 10 30
32 Caracterización de Yacimientos 10 30
33 Evaluación de Reservas 10 30
76
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones
77
Conclusiones
La selección de intervalos para obtener producción de agua oenergéticos, dependerá del mejor conocimiento que se tenga de lalitología, porosidad, permeabilidad y el contenido de fluidos de lasrocas atravesadas.
La presencia de las propiedades petrofísicas dependen de lascondiciones de origen o formación de las rocas, así como de losprocesos posteriores a los que pudieron haber sido sometidos. Elconocimiento de estos datos se logra a través de estudiospetrográficos y sedimentológicos.
El conocimiento de las propiedades petrofísicas se logra a través dedos medios:
– Por estudios de laboratorio en muestras de rocas.– Por información recuperada con los registros geofísicos de
pozos.
78
Conclusiones
Laboratorios existen en el Instituto Mexicano del Petróleo, enPetróleos Mexicanos y en la Universidad Nacional Autónoma deMéxico.
Los registros geofísicos de pozos iniciados en 1927 han evolucionadoa través del tiempo, iniciando con la medición de resistividad con lacual fue posible definir límites de capas y una herramienta decorrelación y en la actualidad es posible determinar litología,porosidad, contenido de fluidos, condiciones estructurales y texturalesde las rocas, así como estimar la permeabilidad de las mismas.
Se considera de beneficio inmediato e invaluable para las empresasque se dedican a la exploración y explotación de energéticos y agua,la capacitación en la evaluación petrofísica por ambos métodos, portal motivo se propone implantar un programa de preparación en eltema en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
79
Recomendaciones
Es oportuno mencionar que en esta institución se cuenta conpersonal académico preparado para impartir el 70% de las materiasanotadas en este trabajo, se complementaría con técnicosextranjeros.
Se tiene un laboratorio de petrofísica básica, pero secomplementaría con el laboratorio del IMP. Se dispone de equipopara procesado de láminas delgadas y se cuenta con microscopiospetrográficos y estereoscópicos y el Instituto de Geología de laUNAM tiene microscopio electrónico de barrido.
80
Por el apoyo de las compañías de Servicio de Registros Geofísicosde pozos en la Facultad de Ingeniería de la UNAM se dispone desoftware.
Para ambiente UNIX:Geoframe – ElanLandmark – Petroworks
Para PC:Paradigm – GologGepgraphix – PrizmFugro Jason – PowerlogSchlumberger – Interactive Petrophysics
– Petrel
Recomendaciones
81
Además se discutirían los modelos de interpretación de los productos del Instituto Mexicano del Petróleo, tales como:
ERAMIREMVARMIREMROCQVNARRedes Neuronales
Así como productos de empresas que ofrecen interpretación integrada de registros como Nutech.
Recomendaciones
83
Agradecimientos
Se agradece al personal de la Coordinación de Tecnologías de Exploración de Petróleos Mexicanos las facilidades que dieron para utilizar la información generada de 1966-1972.
Así como también a los laboratorios de Petróleos Mexicanos de la Región Norte y del Instituto Mexicano del Petróleo, por permitir mostrar sus instalaciones.
A la División de Ingeniería en Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, por la facilidades proporcionadas para realizar este trabajo, particularmente al Ing. Oscar Mancera Alejándrez.
Finalmente a mi familia quien me ha dado su incondicional apoyo durante mas de 30 años en mi desarrollo profesional haciendo sacrificios personales en más de una ocasión.