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Caso de estudio: Determinación del volumen de petróleo pesado en las arenas arcillosas con resistividad variable del agua

Las mediciones de la herramienta Dielectric Scanner, proveen un valor preciso del volumen de hidrocarburos en las arenas petrolíferas de Canadá

Challenge: Determinar la fracción másica volumétrica de petróleo (porcentaje en peso de bitumen) en las arenas petrolíferas con resistividad variable del agua de formación en Canadá.

Solution: Obtener mediciones de dispersión dieléctrica con la herramienta Dielectric Scanner para calcular con precisión la porosidad rellena con agua, insensible a la salinidad de agua, en lugar de estimar los parámetros de Archie o esperar unos meses para el análisis de núcleos de laboratorio.

Result: Se determinó con precisión el porcentaje en peso de bitumen, unos meses antes del análisis de laboratorio, en los yacimientos de arenas petrolíferas en los que los intervalos arcillosos y la salinidad variable del agua de formación complican el análisis convencional de porosidad y resistividad.

Ambigüedad en la interpretación introducida por la salinidad variable del agua

Los operadores canadienses necesitaban un procedimiento más eficiente de evaluación de formaciones en yacimientos de petróleo pesado con algunas secciones arcillosas finamente estratificadas. Dado que la salinidad del agua de formación varía, la práctica actual de la industria consiste en evaluar el volumen de petróleo utilizando el análisis de núcleos Dean Stark y es posible que los operadores tengan que esperar varios meses para obtener los resultados del análisis de núcleos. Los resultados se utilizan para determinar los parámetros requeridos para que los cálculos convencionales de saturación se ajusten a los datos derivados de los núcleos a fin de cubrir los intervalos de los cuales no se extrajeron núcleos.

Determinación de la saturación independiente de la salinidad del agua

La herramienta Dielectric Scanner proporciona mediciones de dispersión dieléctrica con una resolución vertical de 2,54 cm [1 pulgada], sobre la base de nueve mediciones de atenuación y corrimiento de fase, en cuatro frecuencias diferentes. Estas mediciones multifrecuencia de alta resolución se invierten radialmente para obtener los valores de permitividad y conductividad en cada frecuencia. La determinación de la porosidad rellena con agua resultante es insensible a la salinidad porque la permitividad del agua se diferencia fácilmente de la de la matriz de roca o los hidrocarburos. Las mediciones de la conductividad proveen valores reconstruidos de resistividad y saturación de agua para la zona invadida. Las mediciones Dielectric Scanner también proporcionan información textural de utilidad.

El patín articulado de la herramienta Dielectric Scanner mejora considerablemente el contacto con la formación en pozos rugosos, condición a la que eran sensibles las herramientas previas de propagación electromagnética de tipo mandril.

Volúmenes de fluidos precisos sin esperar los análisis de laboratorio

En el pozo 1, los valores de resistividad del yacimiento de petróleo pesado (Carril 2) no son definitivos por debajo del casquete de gas, el cual se muestra a una profundidad de aproximadamente X55 m en el Carril 3. La saturación de agua y el porcentaje en peso de petróleo (Carriles 4 y 5, respectivamente), calculados a partir de la porosidad rellena con agua obtenida con la herramienta Dielectric Scanner (Carril 3), muestran un grado de concordancia excelente con los resultados del análisis de núcleos y proporcionan una determinación más precisa de la acumulación de hidrocarburos que la evaluación basada en las estimaciones de la ecuación de Archie, porque la medición obtenida con la herramienta Dielectric Scanner no es sensible a los valores cambiantes de resistividad del agua (Rw). La medición convencional de la saturación de agua derivada de la ecuación de Archie exhibe un error en los intervalos de X72–X74 m y X80–X85 m porque se utilizó un valor constante de Rw para todo el intervalo.

En relación con el pozo 2, el registro que aparece en esta página compara la saturación de agua derivada de la ecuación de Archie (que se calcula utilizando la porosidad, la resistividad, y un valor constante de Rw) con la saturación calculada con las mediciones obtenidas mediante la herramienta Dielectric Scanner (Carril 4). En general, los resultados muestran buena concordancia en el tope y la base del yacimiento, pero existe una discrepancia en el intervalo comprendido entre X94 e Y02 m. La diferencia se produjo por el hecho de que la saturación derivada de la ecuación de Archie no da cuenta del cambio producido en la resistividad del agua de formación en el mencionado intervalo.

La comparación del porcentaje en peso de bitumen, calculado a partir de las mediciones independientes de la salinidad obtenidas con la herramienta Dielectric Scanner, con los resultados del análisis de núcleos del Carril 5 indica una excelente concordancia.

En los yacimientos de petróleo pesado, el volumen de hidrocarburos también puede calcularse utilizando datos de resonancia magnética nuclear (RMN) pero el valor de corte debe ser seleccionado con cuidado para quitar la señal de petróleo pesado incluida en la distribución de tiempo de relajación transversal (T2) (Carril 6). En el pozo 2, los resultados de la saturación y del porcentaje en peso de bitumen, basados en los datos de RMN (Carriles 7 y 8, respectivamente) muestran una buena concordancia con los resultados obtenidos con la herramienta Dielectric Scanner y derivados del análisis de núcleos, a través de la mayor parte del yacimiento. No obstante, los resultados basados en los datos de RMN, correspondientes a los intervalos arcillosos a X72–X74 m y X83–X89 m, son demasiado optimistas si se comparan con los valores derivados de los núcleos y de la herramienta Dielectric Scanner. El volumen de petróleo calculado a partir de la determinación de la porosidad total rellena con agua, obtenida con la herramienta Dielectric Scanner, constituye claramente el mejor ajuste con las mediciones derivadas de los núcleos.

Una revisión de las curvas calculadas de saturación de agua (Carril 4) indica que los resultados obtenidos con la herramienta Dielectric Scanner muestran una resolución significativamente mayor que los resultados derivados de los datos de RMN o bien de la ecuación de Archie, especialmente en el intervalo comprendido entre X75 y X98 m.

Una segunda comparación del registro correspondiente al pozo 2, que aparece en esta página, muestra la medición de alta resolución de la porosidad rellena con agua obtenida con la herramienta Dielectric Scanner en el Carril 3. La medición correspondiente del porcentaje en peso de bitumen, de alta resolución, mejora la concordancia con los datos de núcleos presentados en la página anterior.

La medición de alta resolución de la saturación de agua, presentada en el Carril 5, gobierna la imagen de saturación del Carril 6, y los colores oscuros representan los valores altos de saturación de petróleo. La naturaleza estratificada del yacimiento es confirmada por la imagen estática de la formación de cobertura total FMI y la fotografía del núcleo.

En este yacimiento, la geología se caracteriza por la existencia de una variabilidad lateral considerable. La depositación de canales en proceso de migración condujo a un proceso generalizado de estratificación heterolítica inclinada (IHS), la cual posee un efecto significativo sobre el desarrollo de cámaras de vapor. La comparación, en escala expandida de 1:20, con la fotografía del núcleo muestra el ajuste excelente de la curva de saturación de agua obtenida con la herramienta Dielectric Scanner con los filones delgados de lutita en la facies IHS del yacimiento.

El análisis Dielectric Scanner se encuentra disponible en unos pocos días y provee información crítica algunos meses antes de la ejecución del análisis típico de núcleos. Con la precisión y la velocidad de las respuestas de la herramienta Dielectric Scanner, estos operadores canadienses pueden considerar con seguridad una reducción de la frecuencia del proceso de extracción de núcleos y del número de puntos del análisis de núcleos para sus proyectos de pozos múltiples.


Download: Determinación del volumen de petróleo pesado en las arenas arcillosas con resistividad variable del agua (2.88 MB PDF)

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