REGISTRO DE RAYOS GAMMA

• Usos– Para Correlación– Como Indicador de litología– Para la evaluación del

contenido de arcilla– Indicador Paleoambiental– Puede ser “Open” o “Cased”

hole• Propiedades

– Medida natural de radiación gamma

– Fluctuaciones aleatorias

Rock Formations

GR

Too

l

1. La herramienta de Gamma Ray mide la radioactividad natural de la formación sin retornar a la fuente

2. La herramienta de rayos gamma spectral identifica la fuente y nos da la contribución de cada uno de los elementos (potasio , uranio, y torio) del spectrum total. Es útil en la identificación de fracturas

HERRAMIENTAS GAMMA RAY

ZONAS NO RADIACTIVAS Y RADIACTIVAS

• La herramienta es colocada en la zona radiactiva (200 API) y las cuentas gamma son registradas.

• Luego se coloca en la zona no radiactiva y las cuentas gamma son registradas. La diferencia en cuentas es convertida por un factor de ganancia para que represente 200 API.

UNIDAD API: (1/200) DE LA DIFERENCIA EN LA LECTURA DEL REGISTRO ENTRE UNA ZONA RADIACTIVA Y UNA NO RADIACTIVA

CALIBRACION DEL GAMMA RAY

GAMMA DECAYDECAIMIENTO NUCLEUS

P ---> D* ( * Denotes excited state)

D*---> D’ + γ

Energía del Gamma Ray : 1GeV – 1 MeV

PRINCIPIO NATURAL DEL GR• Causa

– Isótopos Inestables en la formación

– Decaimiento de Isotopos– Emite GR’s (varias energías)

• Tres contribuyentes principales– K40 Vida Media 1.3x109 Años– Th232 Vida Media 1.4x1010

Años– U238 Vida Media 4.4x109 Años

• Fuentes– Feldespato K40, mica, illita– Minerales pesados Th232,

arcillas– Material Orgánico U238

Series de Torio2.62

Potasio

1.46Probabilidad de Emisión por Desintegración

Gamma Ray Energy (MeV)0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Uranium-Radium Series1.76

FUENTES DE RAYOS GAMMA PASIVOS

1. Minerales Arcillosos– Kaolinita (Muy poco K [potasio]) – Clorita (Muy poco K [potasio]) – Illita (4-8% K)– Montmorillonita (<1% K)

2. Arena y Limo– Feldespato Potasico (K) – Minerales Pesados

3. Cementos– Que están rellenando la Fractura

MINERAL ARCILLOSO

** KAOLINITA Al Si O H(OH)4 Si2 Al2 O5

* SMECTITA Na Mg Ca Al Si O H (Fe)(Montmorillonita)(OH)4 Si8 Al4 O20.n H2O

** ILLITA K Al Si O H(OH)4 K1-1.5 (Si8-1-1.5 Al1-1.5) (Al4 Fe4 Mg4 Mg6) O20

* CLORITA Mg Fe Al Si O H(OH)2 (SiAl)4 (MgFe)3 O10

ELEMENTO IMPORTANTE

* Hinchamiento** Migración de finos

Gamma ray es corregido por efecto de hueco

1. Tamaño del hueco

2. Densidad del lodo

3. Posición de la herramienta en el hueco (centralizada)

GR ind < GR den (des-centralizada)

4. Diámetro del Casing

5. Tamaño y peso del Casing

6. Espesor del cemento

Profundidad de investigación 12 in. - 90% desde las primeras 6 in.

CORRECCIONES DEL GAMMA RAY

EJEMPLO

• Lectura del registro GR = 67 API

• Tamaño del hueco = 8 in.

• Peso del Lodo = 16 lbs/gal

• Herramienta Centralizada

• O.D. de la herramienta = 3-3/8 inches

C.F=1.8

SHALE WASHOUT

From Dresser Atlas, 1982

CURVAS DE GAMMA RAY

CORREGIDAS YNO-CORREGIDAS

EN WASHOUT

From Dresser Atlas, 1982

WA

SHO

UT

OTRAS CARACTERISTICAS• Problemas en la medida

– Emisiones aleatorias de GR– Movimiento de la herramienta

• Resultados– Medida imprecisa– Detalles suavizados

• Procedimiento– Nuevas herramientas mejores

detectores– Limite de velocidad en la toma del

registro• Herramientas viejas 1800 fph• Herramientas nuevas 3600 fph

– Cuidado en la interpretación de los limites de capas

Shale

4ftsand

Shale

5,400 ft/hr

1,800 ft/hr

600 ft/hr

API0 120

RESPUESTA DEL GR EN FORMACIONES COMUNES

• Los Shales a menudo son radioactivos– Minerales Clays– Trazas y minerales pesados

• Las Areniscas pueden ser radio-activas (alto GR)– Minerales No-arcillosos, eje. micas,

feldespatos potasicos, glauconita– Con contenido de Minerales

arcillosos– Aguas ricas en uranio

• Unidades– GR calibrated to standard– Respuesta en “composición en la

barra de calibración” igual a 200 unidades API

– Calibración en piscinas

0 50 100 API units

Shale

Shaly sand

Very shaly sand

Clean limestone

Dolomite

Shale

Clean sand

CoalShaly sand

Anhydrite

SaltVolcanic ash

Gypsum

BO

REH

OLE

ALGUNAS APLICACIONES DEL GR -COMO HERRAMIENTA VERSATIL

• Para Delimitar el yacimiento– “cutoff” de Vsh

• Para Correlacionar– Pozo a pozo– Open hole o cased hole– Correlación Corazón-a-Registro

• Para Definir el Ambiente– La forma de la curva ayudan a determinar los cambios en el

tamaño de grano, y los procesos y ambientes sedimentarios• Para Detectar fracturas

– Algunos depósitos “radiactivos” dentro de las fracturas• Control de profundidad• Indicador de Litología

ZONIFICACION• Zonificación - Define los intervalos de propiedades similares de litología y fluidos para

identificar cambios verticales y laterales en las propiedades del yacimiento.• Criterio

– Litología (correlación)– Propiedades de los Fluidos– Porosidad y permeabilidad

• Litología - Identifica los marcadores para la correlación– Identificar picos de shale– Identificar los patrones del registro– Intervalos por encima y por debajo de la zona de interés (bracket)

• Comience con zonas de gran espesor– Inicialmente, la correlación pozo a pozo en zonas de gran espesor (varios

cientos ft) sedimentary packages between distinctive markers– Luego, correlacione intervalos mas delgados (100 - 300 ft)– Finalmente, evaluación detallada de las facies sedimentarias (5 - 60 ft de

espesor)• Consideraciones

– Pequeños cambios litológicos (facies)– Cambios en las propiedades de los fluidos– Tipos de registros disponibles

CORRELACION DE REGITROS PASIVOS

• GR, SP, y CAL– Generalmente correlacionan– Medidas diferentes– Principios diferentes

• Ayudas en la Correlación– GR en lugar de SP en OBM– Detectar las zonas de shales

por ser mas fácil– Facilita la identificación de

“zonas”

CORRECCION EN

PROFUNDIDAD DE LOS

CORAZONES

W. Ayers, 1997

SHIFT

LLSLLD

CA

LIPE

R

SP

GR(CORE)

GRN

EFECTOS DE LA VELOCIDAD EN

LA TOMADEL REGISTRO

Y LA LONGITUD DE FILTRO

EN LOS REGISTROS

DE GR

GR 2.25 FILTER 100 FPM

GR 2.25 FILTER13 FPM

GR UNFILTERED13 FPM0 150 0 150

0 150

?

Los registros de alta resolución en capas delgadas como el

carbón, generalmente se toman a baja velocidad para definir mejor los límites de la capas

y sus intercalaciones

sand

silt

dry clay

HC

free water

bound water

φt

φe

Vsh

Unidad de volumende roca

QUE ES VSHALE?

• Fracción de roca conformada por shale

• Porque calculamos Vsh en Arenas?– Delimita la calidad de roca en el

yacimiento– Shale = clays en la evaluación de la

formación– Los minerales Clays reducen la

permeab. y porosidad– Estiman altos valores de Sw– Shales reducen el espesor “Net pay”

• Definición de Vsh matriz (silt + dry clay)

+fluido (bound water)

CALCULO DE VOLUMEN DE SHALE

Índice de Gamma RayMINMAX

MINSH GRGR

GRGRI−

−=

RELACCION ECUACION

Lineal Vsh = Ish

Clavier Vsh= 1.7-(3.38-(Ish+.7)2 )1/2

Steiber Vsh= 0.5*(Ish/(1.5-Ish))

Bateman Vsh= Ish (Ish +GRFactor)

Dresser Atlas Vsh= 0.083*(2 (3.7* Ish) -1)

Pre-Terciarias Vsh= 0.33*(2 (2* Ish) -1)

Factor GR =1.2 –1.7

CALCULALANDO EL CONTENIDO DE CLAY EN (VSHALE)

• Indice de Shale

• Calculando Vsh– Varios Modelos– Siempre será Vsh < Ish

– Debe aplicarse solamente localmente

minmax

minGRGRGRGRIsh −

−=

)12(33.0

)34/()2/(

2 −=

−=−=

=

− shIsh

shshsh

shshsh

shsh

V

IIVIIV

IV

90 GAPIGR (max)

GR

GR(min)

15 GAPI

48 GAPI

90 GAPI

0 GR (API) 100

Shale

Shalysand

Cleansand

Shale

GR

Too

l

RELACIONES DEL V SH

PROBLEMA

Escoja el valor para GRmax y GRmin y determine Vsh en las arenas C, usando los métodos lineal, Clavier, y Steiber.

GR ESPECTRAL• Diferentes Energías Th, U, y K• Herramientas de Medidas

– cuentas– energías

• Salida– Concentraciones de K, Th,

U– Th + K da CGR

• curva de GR sin-uranio• mejor medida para Vsh

CGR

SGR

ThK

U

ANALISIS ESPECTRAL

• Suministra las cantidades individuales de uranio, potasio, y torio

• Buen detector de fracturas, debido a que el Uranio tiende a precipitarse con los minerales que llenan la fractura

• Un fuerte pico en la curva de uranio puede indicar fracturas

GR ESPECTRAL (SGR)

• Calculo de volumen de arcilla en presencia de componentes radiactivos no arcillosos.

• Análisis de tipo de arcilla

• Detección de minerales pesados

• Identificación de materia orgánica y roca fuente

• Identificación de fracturas

• Correlación y estudios ambientales

GR ESPECTRAL (SGR)

En Calizas

• U, indica la presencia de fosfatos, materia orgánica y estilolitos

• Th, indica contenido de arcilla

• K, indica contenido se arcillas y evaporitas

GR ESPECTRAL (SGR)

En Areniscas

• U, puede indicar minerales pesados

• Th, indica contenido de arcilla y minerales pesados

• K, indica micas, arcillas micaceas y feldespato

GR ESPECTRAL (SGR)

En Shales

• U, indica la presencia de roca fuente de HC

• Th, indica la cantidad de material detritico o el grado de arcillosidad

• K, indica tipo de arcilla y mica

GR ESPECTRAL (SGR)

Afectado por:

• Barita en el lodo (reduce conteos)

• KCL en el lodo (El potasio enmascara la respuesta de la formación)

• Errores estadísticos (velocidad del registro)

• Tipo de revestimiento

• Posición de la herramienta

PRINCIPIO DE ANALISIS PARA EL ESPECTRAL

La radiactividad de los tres minerales, basados en los picos de nivel de energía

REGISTRO DE GAMMA RAY ESPECTRAL

From Dresser Atlas, 1982

RESPUESTA DEL GAMMA

SPECTRAL EN LOSCARBONATOS DEL

MESOZOICOY LOS SHALES,

DE TEXASESTE-CENTRAL

NORMALIZACION DEL REGISTRO GR

• NORMALIZACION Corrección lineal con respecto a un rango standard de GR

• Cuando? Es necesaria cuando:

Por mal funcionamiento de la herramienta

Diseño incorrecto de la herramienta (herramientas de diferentes épocas)

Error en la operación

• HISTOGRAMAS Grafican el porcentaje de frecuencia con que ocurre un dato y calcula: La media, desviación standard, moda, Valores Max y Min

NORMALIZACION DEL REGISTRO GRY = m X + b

m = ____∆ y

∆ x= ______y2 -y1

x2 -x1

m = __________________New Hi - New Lo

Old Hi - New Lo

Conociendo un punto y la pendiente

y - y2 = m ( x - x2)

b - New Hi = -m * Old Hib = New Hi - (m * Old Hi)

GRN = ________________New Hi - New Lo

Old Hi - New Lo* GR + New Hi - (m * Old Hi)

A PARTIR del GRMide radiactividad en la formación,No todos los minerales arcillosos son radiactivos,La illita y Smectita son radiactivos, (K y absorbe U y Th).La Kaolinita y Clorita no son radiactivos

A PARTIR del SPMide la diferencia de potencial entre un electrodo móvil y uno fijoEs afectado por:Salinidad del filtrado del lodo y agua de formación Rmf y RwTemperatura en el fondo del pozoPresencia de minerales pesadosEl hueco NO puede contener un lodo resistivo La respuesta es reducida frente a capas delgadas

DEFINICION DEL VOLUMEN DE ARCILLA (VSH)