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8/16/2019 NucleosGeologicos

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Capítulo 8 Núcleos Geológicos Página 8-1

INTRODUCCION A LA GEOMECANICA PETROLERA Andrés R. Vásquez H.

CAPÍTULO 8

NÚCLEOS GEOLÓGICOS

Fundamentos de la toma de núcleos

La toma de núcleo consiste en la remoción mecánica de material de formación delas inmediaciones de un pozo, con el menor grado de perturbación posible. La tomade núcleos es realizada durante las operaciones de perforación usando una granvariedad de equipos. Estos diferentes equipos pueden ser divididos en dos grandesclases: los núcleos de pared y los núcleos de hueco completo. Los núcleos de paredno deben ser utilizados para las formaciones no consolidadas a las cuales se lesevalúa las propiedades mecánicas, ya que arrojan resultados erróneos; por lo tanto,solo se deben utilizar núcleos de hueco completo.

En este informe, al igual que en la industria de toma de núcleos, se utiliza lasiguiente convención y nomenclatura. Longitud del núcleo cortado (pies cortados) se

refiere al desplazamiento longitudinal del equipo desde que se activa para tomar elnúcleo; es medido en el taladro durante la perforación por la penetración de la sartade perforación una vez que se activa el sistema. Longitud del núcleo recuperado(pies recuperados) se refiere a la longitud del núcleo que está presente dentro de lamanga porta núcleo; es medido después que el sistema sale a superficie y tiene queser menor o igual que la longitud del núcleo cortado. Porcentaje recuperado serefiere a la longitud de núcleo recuperado dividido por la longitud de núcleo cortadoy donde este cociente es expresado en porcentaje. El termino de longitud perforadase refiere a la perforación tradicional; o sea, la remoción física de material sin que setrate de cortar núcleo. Es importante notar que las compañías de servicio en estadisciplina generalmente cobran por longitud de núcleo recuperado y no por longitud

de núcleo cortado.

En un sentido general, los núcleos permiten obtener información que no es posibleadquirir de cualquiera otra manera. En particular, una evaluación de tipogeomecánica utiliza como pieza central la información generada por los núcleos, lacual se complementa con información de registros petrofísicos. El uso de registrospetrofísicos por si solos puede crear resultados erróneos.


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Para el caso de formaciones no consolidadas como las presentes en el área BITOR,la información requerida puede dividieres en las siguientes áreas:

Información geológica

• Litología• Textura• Diagénesis• Granulometría• Mineralogía

Información de yacimientos

• Porosidades• Permeabilidad (magnitud y dirección)• Permeabilidades relativas• Mojabilidad• Densidad de grano• Propiedades eléctricas• Velocidades acústicas• Compresibilidad• Resistencia mecánica

La toma de núcleos en formaciones no consolidadas tiene dos aspectos de

importancia. Uno es la recuperación del núcleo y el otro es la calidad del núcleorecobrado, conocido como grado de perturbación. En formaciones consolidadas lacalidad del núcleo está relacionado con el porcentaje de recobro; sin embargo, enformaciones no consolidadas es posible obtener buenos porcentajes de recobro deun núcleo muy perturbado. Debido a esto la mayoría de las personas de la industriapetrolera que trabajan con núcleos, erróneamente piensan solamente en factores derecobro y no en grado de perturbación de la muestra. La mayoría de los parámetrosde la información de yacimientos son afectados por el grado de perturbación delnúcleo recuperado, mientras que la mayoría de los parámetros de la informacióngeológica no lo son. En particular, los parámetros geomecánicos tales comocompresibilidad, resistencia mecánica y porosidad, son afectados por el nivel de

perturbación. Es importante enfatizar que lo importante no es tener un recobro alto,sino que la cantidad recobrada sea de poca perturbación y por lo tanto de altacalidad.

Un equipo de muestreo típico está compuesto de una mecha especializada, unsistema atrapa núcleo y finalmente un barril porta núcleo. Cada una de estas partesse escoge en función de las características de la formación y de requisitos


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especiales y cada una de las partes escogidas deben estar integradas para que elsistema funcione adecuadamente.

Equipos para el muestreo de arenas consolidadas

Equipos para el muestreo de arenas no consolidadas

La toma de núcleo en formaciones de arenas no consolidadas siempre hanrequerido de equipo especializado. Los métodos tradicionales de toma de núcleosfueron desarrollados para arenas consolidadas donde el núcleo recobrado tiene unacierta integridad física (solidez) lo cual facilita su captura y minimiza su perturbación.

El método tradicional de toma de núcleos en formaciones no consolidadas es lamanga de goma conocida como rubber sleeve . Este sistema ha sido casidescontinuado desde mediados de los años 80,m debido a que somete al núcleo aperturbaciones excesivas.

Durante el período exploratorio de la Faja del Orinoco, se tomaron más de 40 núcleosgeológicos utilizando la herramienta manga de goma (rubber sleeve). Estaherramienta tenía bastante problemas en el sentido que avanzaba en intervalos de 2pies y se podía tomar solamente 20 pies por corrida. Otro grave problema era el bajorecobro de la muestra y que quedaban zonas vacías y lavadas en la manga de goma.Estudios de laboratorio en Venezuela y el mundo también demostraron que la mangade goma causa bastante perturbación del núcleo en arenas sueltas de baja rigidez(como las arenas de la Faja) lo cual afecta los resultados de porosidad y las pruebasgeomecánicas de laboratorio. Debido a este problema, las compañías de servicio handescontinuado el uso de la manga de goma desde 1992, y ahora utilizan tecnologíamás avanzada.

La tecnología de vanguardia para la toma de núcleos en arenas no consolidadas loconstituye un equipo toma núcleo de cierre completo (full closure core catcher). Hastalos momentos el único equipo disponible en Venezuela es conocido como el HydroLift,el cual fue originalmente diseñado, construido prototipo y probado conjuntamente porINTEVEP, Christensen y TerraTek a mediados de la década de los 80. Estaherramienta toma núcleos, generalmente es utilizada con la mecha de baja invasióntipo CoreGard. Esta combinación es ofrecida solamente por Baker-Hughes-Inteq(BHI), corporación que compró a la antigua compañía Christensen. La herramientaHydroLift funciona como un toma núcleo convencional en el sentido que una vez en laprofundidad de perforación, se necesita lanzar una primera bola para accionar unsistema que desvía el flujo del barro hacia la mecha. Una vez que se termina de


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perforar, se lanza una segunda bola para accionar un sistema que cierra unascompuertas en la base del toma núcleo quedando el mismo atrapado.

Núcleos orientados

Los núcleos orientados son muy valiosos para la exploración petrolera ya quepermiten determinar direcciones en estructuras geológicas de interés (por ejemplofracturas naturales e inducidas). Esta información puede también ser obtenida porregistros eléctricos de formación, pero solamente en pozos nuevos. La técnica depaleomagnetismo permitiría hacerlo en núcleos existentes tomados en el pasado. Elpaleomagnetismo también sirve para conocer la dirección de transporte desedimentos y la dirección de máxima porosidad y permeabilidad.

La orientación de núcleos puede ser utilizada para la determinación de direcciones defracturas naturales. Esto va a ser fundamental en yacimientos fracturados de rocascon baja permeabilidad, donde la producción ocurre por los sistemas de fracturasnaturales. Núcleos orientados usados en conjunto con análisis geomecánicos delaboratorio, también pueden ser utilizados para la determinación de las direcciones deesfuerzos en sitio, lo cual es fundamental para determinar la dirección óptima depozos desviados y horizontales. La dirección de los esfuerzos va a jugar un papelfundamental en la estimulación de pozos por fracturamiento hidráulico, ya que ladirección de la fractura inducida está determinada por el campo de esfuerzos.

Orientación de núcleos por métodos tradicionales

El método tradicional para orientar núcleos conocido como Multishot, consistía entomar múltiples fotos de un magnetómetro colocado en un barril porta núcleoespecializado. La orientación a nivel de núcleo se lograba por medio de cuchillasque marcaban al núcleo a medida que este entraba en el barril. Antes de bajar elbarril en superficie, el magnetómetro era alineado con la cuchilla para que indicara elnorte magnético. Este sistema necesitaba detener la perforación para poder tomar lafotografía y por lo tanto se perdía mucho tiempo. Debido a esto el sistema depelículas ha sido substituido por los sistemas electrónicos que permiten lecturasdirectas de desviación a medida que se va cortando el núcleo.

Orientación de núcleos por paleomagnetismo

El uso de las propiedades magnéticas de la roca para orientar núcleos geológicosrepresenta un método alterno más confiable y económico que los métodos


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tradicionales tales como el "Multishot Orientation", "Electronic Survey Instrument" (ESI)y el "Electronic Survey System" (ESS).

Las rocas durante su formación y a través de su historia geológica adquieren un"Magnetismo Remanente Natural" (MRN), que generalmente coincide con la direccióndel campo magnético local prevalente al momento de su magnetización. Este MRNpuede estar compuesto por uno o varios componentes (térmico, detrítico, químico,viscoso, etc.). Para orientar núcleos geológicos Applied Paleomagnetics Inc. utilizauna magnetización secundaria conocida como "Magnetización Remanente Viscosa"(MRV). La señal magnética más fuerte adquirida durante la deposición de lossedimentos es conocida como magnetización primaria; sin embargo, crea muchosproblemas para lo orientación de núcleos, ya que sería necesario conocer la edad delsedimento, el rumbo y buzamiento de la estratificación y la trayectoria histórica delpolo magnético. Aunque tenga una señal mas débil, la MRV deja impreso el nortegeográfico actual en partículas de magnetita (Fe 3O4), con tamaño de grano mayores a10 micrones. Estas partículas adquieren una orientación magnética formando polos encada extremo de ellas (dipolos). La magnetita con este tamaño de granos seencuentra presente en casi todas las rocas incluyendo carbonatos. Las partículas demagnetita con señal MRV representan el promedio de nortes geográficos actualesdurante los últimos 10.000 a 100.000 años (dipolo de campo presente). La MRV decampo presente es muy sensible a la temperatura y por lo tanto adquiere una señalmás fuerte con altas temperaturas. La orientación de núcleos geológicos producemejores resultados mientras el pozo sea más profundo por que este posee mayortemperatura. Esto también implica que una vez en la superficie a temperaturaambiente, teóricamente el núcleo puede retener la señal MRV de campo presente pormiles de años.

El primer paso en la orientación de núcleos geológicos es marcar una "línea deorientación maestra" (LOM) a lo largo del núcleo, en el sitio donde se está tomando elmismo (preferiblemente) o una vez que llegue al sitio de almacenaje. La LOM tieneque ser derecha y debe ser marcada en cada uno de los segmentos enteros delnúcleo. Esta tarea es difícil ya que en muchos casos hay que reconstruir y armarpedazos del núcleo antes de dibujar la LOM. En las instalaciones de la compañía deanálisis de núcleo o nucleoteca de la compañía petrolera, se procede a tomar variaspequeñas muestras llamadas tapones, que serán aquellas a ser analizadas portécnicas paleomagnéticas en el laboratorio. Para la toma de tapones se necesitantécnicas y equipos especializados para no introducir campos magnéticos adicionalesque dañen la señal magnética de interés. En el campo, la orientación de los taponespaleomagnéticos y otras características geológicas son tomadas en relación a la LOM.En el laboratorio, la compañía de servicio provee la orientación absoluta de la LOM.

Una vez que los tapones se encuentren en el laboratorio paleomagnético, se obtienenmuestras y se utiliza una técnica llamada desmagnetización termal progresiva paraidentificar y separar los componentes múltiples de magnetización que puedan estar


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residentes en cada muestra. Esta técnica consiste en medir inicialmente lamagnetización remanente natural (MRN) de la muestra y luego someterla a 5 o 6desmagnetizaciones por etapas, a temperaturas entre 100 y 300 grados centígrados.

La magnetización remanente es medida al final de cada etapa por un sensiblemagnetómetro computarizado que utiliza superconductividad (Tipo SQUID) que seencuentra en un cuarto aislado magneticamente. Los datos producidos por lasdesmagnetizaciones térmicas son analizados usando técnicas especializadas paraaislar la señal MRV del campo presente que indica el norte geográfico actual.

Un laboratorio en capacidad para orientar núcleos geológicos por paleomagnetismodebe estar dotado de un moderno y sensible magnetómetro (por ejemplo, unmagnetómetro tipo SQUID, computarizado de tres ejes, enfriado por helio líquido, -269°C, para que exista la superconductividad). También debe contar con facilidades parala desmagnetización termal, química y de campo alternante. El laboratorio debe estarequipado con la instrumentación, equipos y herramientas especializadas necesariospara este tipo de trabajo. Es muy importante que todo esto se encuentra en cuartosaislados magneticamente.

El trabajo de orientar núcleos geológicos por paleomagnetismo solo debe serrealizado por personal muy especializado. Para la parte de campo se necesitan dospersonas para armar el núcleo y poder dibujar la LOM en los tramos de interés.Seguido de ello se tomarán los tapones correspondientes con equipo especializado.Una vez tomados los tapones, estos serán transportados al laboratorio de la compañíade servicio donde también se determinará la dirección de la LOM utilizando la MRV.

La orientación de núcleos por paleomagnetismo puede ser utilizada en núcleosnuevos así como también en núcleos existentes, siempre y cuando no hayan sidodañados magneticamente. La utilidad de esta técnica puede ser fácilmentedeterminada ya que el daño causado por campos magnéticos es detectable en ellaboratorio. Esta técnica también puede ser utilizada en núcleos enteros o aquellosque hayan sido cortados para análisis sedimentológicos. El hecho que núcleosexistentes tomados en el pasado puedan ser analizados, representa una grancantidad de información adicional que pudiera estar a la disposición de geólogos eingenieros de petróleo. Esta información adicional se obtiene a muy bajo costo y enpoco tiempo, ya que no se necesita esperar para perforar un pozo y se ahorra el gastode la toma del núcleo orientado. Existen varias zonas de interés para la industriapetrolera donde se encuentran numerosos núcleos tomados en el pasado y los cualespudieran ser utilizados a muy bajo costo.

La técnica de orientar núcleos geológicos por medio del paleomagnetismo ha sidoutilizada por muchas compañías petroleras alrededor del mundo desde el principio dela década de los 80. Desde entonces se han orientado paleomagnéticamente mas de10.000 pies de núcleos en más de 100 pozos alrededor del mundo. Algunos de lossitios donde se ha aplicado esta técnica son: Texas, Alaska, California, Colorado, New


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México, Canada, Nigeria, Egipto, Oman, Abu Dhabi, Tailandia, Borneo, Mar del Norte,Colombia y Venezuela. Todas las grandes compañías de petróleo del mundo hanutilizado esta técnica (ver anexos). Expertos mundiales de compañías petroleras tales

como R. Nolen-Hoeksema (Chevron), J. de Graff (Exxon), M. Willemse, R. Franssen,W.J.E. Van de Graaff (Shell), K. Corbett (Marathon), W. Rizer (Conoco) y S. Mitra(Arco) pueden ser consultados con respecto a la utilización de esta técnica en elpasado.

La orientación de núcleos geológicos por paleomagnetismo no ha sido utilizada enVenezuela tan extensamente como en USA, aunque si existen algunos pozos en loscuales Applied Paleomagnetics Inc. ha utilizado esta técnica recientemente.MARAVEN, en conjunto con el centro de investigación de la Shell "Koninklijke/ShellExploratie en Produktie Laboratorium" (KSEPL) orientaron núcleos de las calizas de laformación Cogollo y las lutitas de la formación La Luna en el Lago de Maracaibo. Laorientación paleomagnética fue hecha en núcleos de dos pozos para determinar ladirección de esfuerzos principales, fracturas naturales y dirección de buzamientos enestratos de interés. Los resultados obtenidos por paleomagnetismo fueronconsistentes con perfiles eléctricos de tipo "dipmeter", así como también con estudiosde afloramientos alrededor del Lago de Maracaibo. En este estudio también serealizaron pruebas geomecánicas especiales conjuntamente con la orientaciónpaleomagnética para determinar la dirección de esfuerzos. Posteriormente en unproyecto de INTEVEP se orientaron tramos de núcleos de los campos Boquerón(LAGOVEN) y Santa Barbara (CORPOVEN) en la zona Norte de Monagas y seutilizaron los resultados conjuntamente con ensayos geomecánicos para ladeterminación de direcciones de esfuerzos principales. Como comparación en unintervalo específico, se menciona que las orientaciones obtenidas por la técnicapaleomagnética estaban de acuerdo (diferencia de 2 grados) con valores resultantesde la técnica ESI/ESS. Más recientemente, la compañía Shell Venezuela S.A.operadora del campo marginal "Urdaneta Oeste" en el Lago de Maracaibo, utilizóexitosamente la orientación paleomagnética en un núcleo de LAGOVEN que teníanmas de 10 años de haber sido tomado. Estos resultados fueron usados en conjuntocon ensayos geomecánicos para determinar la dirección de pozos inclinados yhorizontales.

La orientación de núcleos por paleomagnetismo puede tener grandes ventajas sobrelos métodos tradicionales mecánicos (Multishot y ESI/ESS) por las siguientes razones:

1) Menor costo por no requerir tiempo adicional del taladro de perforación.2) Menor costo por no requerir equipo especializado de pozo como cámaras,

rollos etc.3) Menor costo por requerir menos personal especializado en el taladro.4) Puede ser utilizado en núcleos existentes tomados hace muchos años.5) No se necesita ensamblar equipo especializado de pozo antes de bajar al

hoyo.


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6) Al no utilizar "cuchillas marca núcleos" no existe el error por corrimiento.7) Disminuye errores sistemáticos por no tener un complicado sistema

mecánico.

8) Capacidad de detectar errores si las muestras han sido dañadasmagneticamente.9) No hay limitaciones de alta temperatura ya que no se necesitan rollos

fotográficos.10) Se puede orientar solamente las zonas de interés identificadas en

superficie.

En ciertas ocasiones se ha podido orientar núcleos geológicos indirectamenteutilizando registros eléctricos como el dipmeter y los registros de imágenes. Sinembargo, estas herramientas no pueden ser utilizadas en lodos a base de aceite ycuando el pozo ya está entubado.

Logística de la toma de núcleo

La mas importante para asegurar el éxito consiste en la planificación de actividades.Esta planificación necesita involucrar a varios grupos de distintas áreas que comomínimo debe incluir las siguientes personas:

• Ingenieros de perforación• Operadores de taladros• Ingenieros de lodos•

Geólogos de la operadora• Ingenieros de yacimiento de la operadora (alguno con especialidad geomecánica• Compañía de análisis de núcleos• Compañía de servicio (toma el núcleo)

Los ingenieros de perforación coordinarán la logística del taladro, los aspectos deseguridad y asegurar la integridad del hoyo. Los operadores de taladro especificaránlas limitaciones del taladro (carga axial, revoluciones, capacidades, etc.) que puedanafectar las operaciones de muestreo. El ingeniero de lodos sugerirá los tipos delodos y las características que ayuden a tomar el núcleo con la menor perturbación.El representante de la compañía que preserva el núcleo opinará sobre los

procedimientos de manejo de núcleos para reducir la perturbación. El geólogoproveerá la descripción litológica esperada. Los ingenieros de yacimientos conespecialidad de geomecánica estarán encargados de integrar las actividades ya queel núcleo será utilizado para generar información geomecánica. Un ingeniero deyacimientos y un geólogo de la operadora en el taladro, tendrán el control desuspender o activar operaciones para seguir tomando el núcleo dependiendo de losresultados.


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El proceso comienza con la escogencia de la compañía de servicio y del equipo paratomar núcleos por parte de los ingenieros de yacimientos y geólogos. Luego debeocurrir una reunión inicial donde la compañía de servicio que toma el núcleoespecifique las condiciones operacionales necesarias (tasa de bombeo, cargasaxiales, rotación, etc.) para utilizar satisfactoriamente sus equipos. Es importantenotar que la compañía que toma los núcleos fijará estas condiciones operacionalespara garantizar que el mismo funcione correctamente y ocurra el recobro de unnúcleo con poca perturbación. Una vez que se presenten las condiciones requeridaspor la compañía de servicio, se le pedirá a los ingenieros de perforación quepreparen un programa detallado de las operaciones de perforación. Este programadetallado será preparado en conjunto con los operadores del taladro y los ingenierosde lodos. Este programa detallado deberá ser ratificado en otras reuniones por losgeólogos, ingenieros de yacimientos y personal de la compañía que toma el núcleo.

Paralelamente al proceso de la toma del núcleo se escogerá la compañía de servicioy el método para preservar las muestras en el campo, las cuales serán luegoenviadas a realizar los ensayos tradicionales, especiales y geomecánicos.Lacompañía de servicio encargada de la preservación deberá presentar losrequerimientos de espacio y apoyo logístico en el taladro, para poder cumplirexitosamente su actividad. Estos requerimientos deberán ser discutidos y aceptadosen reuniones con todos los integrantes del equipo de trabajo.

Preservación de núcleos

Tradicionalmente la preservación del núcleo es uno de los aspectos que menosimportancia se le da en la elaboración de plan de adquisición de datosgeomecánicos. En ingeniería de petróleo los núcleos geológicos de las zonasproductoras generalmente son de formaciones consolidadas y debido a ello no sufreperturbaciones durante su transporte y manejo. Sin embargo, los núcleos deformaciones no consolidadas, no tienen resistencia interna para soportar lasperturbaciones, producto de los esfuerzos externos que ocurren durante eltransporte del mismo.

Existen básicamente dos métodos para preservar núcleos provenientes deformaciones de arenas no consolidadas sin que ocurra una perturbación excesiva: elcongelamiento y la inyección de resina. La tecnología de preservación de muestrasde arenas no consolidadas se encuentra muy desarrollado en la disciplina demecánica de suelos de la ingeniería geotécnica (Hvorslev, 1949). En esta disciplinael método de preservación que minimiza la perturbación es el congelamiento ya queel agua intersticial se congela creando una cohesión aparente entre los granos. La


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formación se congela antes de tomar el núcleo para minimizar la perturbacióncausada por la vibración de la mecha al cortar el núcleo. El congelamiento de laformación es posible debido a la poca profundidad de las perforaciones (menor de

60 pies). Una vez en superficie se mantiene el núcleo congelado hasta su transporteen el laboratorio. El almacenaje de las muestras y su preparación para ensayosmecánicos también se hace en condiciones congeladas hasta que la muestra essometida a esfuerzos confinantes que le confieran resistencia.

En el área de la ingeniería de petróleo resulta complicado y demasiado costosocongelar la formación debido a las grandes profundidades donde se toman losnúcleos. Una vez en superficie si resulta posible congelar el núcleo ya que el agua yel crudo se solidifican cementando los granos de arenas temporalmente.Esteprocedimiento va ser particularmente efectivo para las arenas de la faja, ya que lasmismas contienen crudos pesados y las arenas de alta porosidad experimentaríanuna solidificación perfecta a bajas temperaturas.

Uno de los problemas con el método de congelamiento se debe a que las muestrastienen que mantenerse congeladas hasta que sean ensayadas en el laboratorio. Noexisten laboratorios en Venezuela que tengan facilidades para manejar núcleoscongelados y que a la vez tengan los equipos de laboratorio necesario para realizarensayos mecánicos. Aunque si existen laboratorios adecuados en el exterior, estoimplicaría que el núcleo se tiene que mantener congelado por los varios días quetomaría transportar las muestras y cumplir con los requisitos aduanales de losdiferentes países. Este problema se presentó en la década de los 80 en algunasmuestras de los núcleos tomados en los pozos MFB-264 y MFB-265, los cuales sedescongelaron y se perturbaron excesivamente cuando fueron enviados porINTEVEP, S.A. a laboratorios de los Estados Unidos. Tiene que existir una completaseguridad que las muestras lleguen congeladas al laboratorio para minimizarperturbaciones.

Debido a estas dos razones no se recomienda utilizar el congelamiento para lasmuestras, ya que si las mismas se descongelan antes de llegar al laboratorio delexterior, las mismas sufrirían una perturbación excesiva. Por lo tanto se recomiendautilizar el método de la inyección de resina epóxica.

Preparación de muestras para análisis en el laboratorio

Debido a que los núcleos de formaciones no consolidadas están compuestos porarenas y gravas friables (desmenuzables), estos son recuperados en equipos demuestreo especiales. Tradicionalmente el muestreo de formaciones no consolidadasera realizado utilizando el muestreador con manga de goma elástica o caucho. Sinembargo, debido a la perturbación causada por este método, el mismo se hadesechado por aquellos que utilizan mangas o revestidores internos (liners) de PVC,


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fibra de vidrio o aluminio; conjuntamente con “atrapa núcleos” (core-catcher) decierre completo. Las muestras deben tener el mayor diámetro posible y por lo tantose prefieren las que tengan diámetros superiores a las 4 pulgadas. Los núcleos de

material frágil deben ser estabilizados en el pozo para evitar perturbación durante sutransporte. El método preferido de estabilización de núcleos en formaciones noconsolidadas es el congelamiento; pero debido a su alto costo y los problemaslogísticos de transporte, se prefiere la inyección de resina. Este último método deestabilización consiste en inyectar en el espacio anular entre el núcleo y la mangaun polímero plástico líquido de rápida curación. Esto disminuye la perturbación delmaterial y los cambios de saturación del núcleo. Los núcleos son marcados con lalongitud en pies y se le dibujan líneas de orientación negras y rojas. La línea rojaestá a la derecha cuando se observa a el núcleo en la dirección hoyo arriba. Losnúcleos son cortados en trozos de 3 pies de largo y los extremos son sellados concilindros de goma. Estos cilindros con las muestras son puestos en cajas especialesacolchadas para su transporte. Al llegar al laboratorio estas muestras son puestasen almacenaje congelado (-4 ° C) hasta el momento en que se vayan a seccionar y/otomar las muestras (plugging). El congelamiento en el laboratorio minimiza laperturbación de la muestra durante el manejo del núcleo.

Rayos gamma para núcleos

La primera operación a realizar cuando llega el núcleo al laboratorio consiste entomar medidas continuas de rayos gamma espectrales en el laboratorio. Este perfilde laboratorio es realizados sobre intervalos enteros de muestras para su

correlación con el registros de rayos gamma espectral tomado en el pozo. El perfilde rayos gamma espectral también es conocido como rayos gamma decomponentes, ya que mide además de los rayos gamma totales sus componentesprovenientes de la emisión de rayos gamma del potasio, uranio y torio. La primerase mide en porcentaje (%) y las dos últimas en partes por millón ( ppm). En el perfilde rayos gamma total se detecta la emisión de Rayos Gamma en unidades APIbasados en cantidad por minuto (cpm). Estas 4 líneas van a permitir hacer unacorrelación mas exacta con el registro espectral de campo para poder definir laprofundidad de los núcleos. Adicionalmente, servirá para detectar diferencias entrelos diferentes tipos de minerales de las arcillas.

Tomografía axial computarizada

Se harán mediciones de tomografia axial computarizada sobre tubos seleccionados.Estas medidas de barrido lateral (scan) son hechas a lo largo del núcleo paraidentificar zonas dañadas, perturbadas o vacías, las cuales no se deben ensayar.

Adicionalmente, sirven para determinar zonas de arenas y arcillas, así como


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también la orientación de los planos de estratificación. Esta información puede serusada para marcar los tubos con una línea de orientación antes del seccionamientopara identificar las zonas de interés y para que el plano de la cara de

seccionamiento sea normal al plano de estratificación. Lentes y fracturas tanpequeñas como de 0.2 mm pueden ser reconocidas por el tomógrafo. Otras rasgosde menor tamaño pueden ser revelados a través de la técnica de la petrografía.

Seccionamiento de núcleos

Intervalos de muestras enteras deben ser seccionados en la proporción de 1/4-3/4de diámetro. En la sección de 3/4 se tomarán las muestras para los ensayos. Paraarenas no consolidadas antes del seccionamiento, los tubos son bañados en unrecipiente lleno con nitrógeno líquido, para asegurarse que la muestra estásólidamente congelada y que el material desmenuzable pueda permanecer intactodurante el proceso de seccionamiento. Se puede usar el tomógrafo para determinarla zona de interés y la orientación correcta del tubo para que la cara seccionadapueda ser normal al plano de estratificación.

La superficie cortada de la sección de 1/4 debe ser preparada para detallar lafotografía del núcleo removiendo la arcilla, que haya podido quedar untada en lacara cortada del núcleo, con un cepillo de cerdas blandas y una navaja de modelaje.Los valores de la profundidad son marcados en la superficie cortada del revestidor.

Fotografías de núcleos

Se tomarán fotografías detalladas de los núcleos. Las fotografías de núcleos sonhechas en la sección de un 1/4 bajo luz ultravioleta (UV) y luz natural. Se debeutilizar un filtro amarillo para las fotos UV para reducir la coloración azul y se debeutilizar un filtro polarizante para reducir el brillo. Las fotos se tomarán en un tiempomenor a las 2 horas después del seccionamiento para asegurarse que la seccióncortada mantiene su fluorescencia natural. Especial cuidado debe tenerse para queno aparezca escarcha en la cara del núcleo por ser fotografiada. Las fotografíasserán presentadas en formato de franjas continuas mostrando las profundidades.Las fotos laminadas de luz UV y luz normal se presentarán lado a ladosimultáneamente en una carpeta separada. Cada franja representa 10 pies denúcleo de la mitad de la escala.

Almacenamiento y arreglo de núcleos

Inmediatamente después del seccionamiento de la muestra, se debe preservar lasección de 3/4 en tubos de PVC sellados, los cuales deberán ser colocados en sus


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cajas de transporte rotulada con la información de interés (el nombre de lacompañía, nombre del pozo y el número de pies almacenados ). Estas seccionesde 3/4 deben mantenerse congeladas si son arenas no consolidadas hasta que se

vayan a ensayar. La sección de 1/4 también debe ser preservada inmediatamentedespués de las fotografías en bandejas de anime, dentro de tubos con tapas noselladas en las cajas rotuladas. Esta sección de 1/4 es la que se debe utilizar paramirar el núcleo.

Preparación de la muestras para análisis y ensayos

La localización de las muestras (plugs) debe ser seleccionada por personal de laempresa dueña del núcleo conjuntamente con el personal realizando los ensayos.Idealmente se toman muestras a intervalos regulares para evitar predisposición(bias) de resultados. Las posiciones se modificarán si una zona no es apta paraensayos.

Las muestras deben ser tomadas de las sección de 3/4 y el resto de la sección debeser regresada a su caja una vez que se haya terminado. Hay varios tipos demuestras que se preparan de la sección de 3/4, tales como:

a) Muestras horizontales de 1.5 pulgadas de diámetro por 1.5 a 3 pulgadas de largopara análisis rutinarios, especiales y geomecánicos.

b) Muestras verticales de 1.5 pulgadas de diámetro por 1.5 a 3 pulgadas de largopara análisis rutinarios, especiales y geomecánicos.

c) Muestras verticales de 2 a 2.5 pulgadas de diámetro por 4 a 5 pulgadas de largopara análisis especiales y geomecánicos.

Las muestras horizontales y verticales deben ser perforadas con taladros especialesusando una mecha impregnada con diamante, y que para arenas no consolidadasutilice nitrógeno liquido como agente de enfriamiento. Las muestras horizontalesserán tomadas perpendicularmente a la cara de la sección de 3/4. Las muestrasverticales serán tomadas perpendicular a las capas (estratos). Las muestras soninmersas en nitrógeno líquido para asegurar que se mantengan congeladas. Lalongitud y diámetro de las muestras deben ser medidas usando equipos de precisión(vernier, tornillos micrométricos, etc.) tomando el promedio de 4 lecturas paralongitud y 9 lecturas para diámetro.

Las muestras congeladas de arenas no consolidadas que se utilizan para análisisrutinarios y especiales son envueltas (encamisadas) en una hoja de nickel de 0.001pulgadas de espesor a la cual se le ha puesto dos mallas de acero inoxidable (unade tamiz #300 y otra de tamiz #100) en cada extremo. Este tamaño de tamices va a


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disminuir la perdida de material durante la limpieza. Las muestras deben serpesadas antes y después de ser encamisadas para hacer correcciones a los valoresmedidos de peso inicial, peso seco, volumen de grano y volumen de poro.

Conociendo las densidades del acero inoxidable y el nickel y pesando las muestrassolas y encamisadas es posible determinar volúmenes y hacer correcciones de pesoy volumen en los valores medidos.

Las muestras utilizadas para ensayos geomecánicos no son encamisadas ya queson montadas directamente sobre la cámara triaxial estando aun congeladas. Alaplicar presión confinante se le permite el descongelamiento mientras se vanmidiendo los cambios de volumen.


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Referencias

Bleakly D.C., Van Alstine D.R. y Packer D.R., (1985 ), "Controlling Errors Minimizes Riskand Cost in Core Orientation" , Oil & Gas Journal, Dec 2, 1985.

Bleakly D.C., Van Alstine D.R. y Packer D.R., (1985 ), "How to Evaluate Orientation Data,Quality Control" , Oil & Gas Journal, Dec 9, 1985.

Butler, R.F., (1992), "Paleomagnetism: Magnetic Domains to Geologic Terranes" , Blackwell,London, 319pp.

Castillo J., Perarnau A. y Graterol V., (1988), " Posibilidad de Orientar Nucleos Obtenidos

en Pozos Petroleros por Medio del Paleomagnetismo" , IV Congreso Venezolano deGeofísica, 11 al 15 de Septiembre, Caracas.

Davison, I., y Haszeldine R.S., (1984), "Orienting Conventional Cores for GeologicalPurposes: A Review of Methods" , Journal Petroleum Geology, Vol. 7, p. 461-466.

Dunlop, D.J., (1983), "Viscous Magnetization of 0.04-100 mm Magnetites" , Journal of theRoyal Astronomical Society, Vol 74, p. 667-687.

Franssen, R., Vahrenkamp, V.C., van de Graaff W.J.E., y Muñoz P.J., (1992),"Optimizing Field Development of Deep Cretaceous Fractured Reservoirs, Lake Maracaibo,

Venezuela" , SPE Paper 23620, Society of Petroleum Engineers, Segunda ConferenciaLationamericana de Ingeniería de Petróleo, Caracas, Marzo 8-11, 1992.

Van Alstine, D, Bleakly D.C. y Gillet S.L., (1983), "Paleomagnetic Applications in Hydrocarbon Exploration and Drilling Operations", Convención Anual, American Association of Petroleum Geologist, Abril 1983, Dallas, AAPG Bulletin, Vol. 67, p 563.\

Van Alstine, D, Butterworth J. E., (1993 ), "Paleomagnetic Orientation of Fractures and Beddings in Rotliegend and Zechstein Cores from the Southern Permian Basin, North Sea" , Abstract de Presentación en Convención Anual, American Association of PetroleumGeologist, Abril 1993, The Hague, AAPG Bulletin, Vol. 77, p 1672.

Van Alstine, D, Butterworth J. E., Willemse E.J.M. y Van de Graaf W.J.E., (1991),"Paleomagnetic Core Orientation for Characterizing Reservoir Anisotropy: Case Histories

from Fractured Reservoirs in Abu Dhabi and Venezuela" , Abstract de Presentación enConvención Anual, American Association of Petroleum Geologist, Abril 1991, Dallas,

AAPG Bulletin, Vol. 75, p 687.

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