08 - nucleos geologicos
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Introduccin a la Geomecnica Petrolera Andrs R. Vsquez H.
Captulo 8
Ncleos Geolgicos
Fundamentos de la toma de ncleos
La toma de ncleo consiste en la remocin mecnica de material de formacin de las
inmediaciones de un pozo, con el menor grado de perturbacin posible. La toma de
ncleos es realizada durante las operaciones de perforacin usando una gran variedad
de equipos. Estos diferentes equipos pueden ser divididos en dos grandes clases: los
ncleos de pared y los ncleos de hueco completo. Los ncleos de pared no deben ser
utilizados para las formaciones no consolidadas a las cuales se les evala las
propiedades mecnicas, ya que arrojan resultados errneos; por lo tanto, solo se
deben utilizar ncleos de hueco completo.
En este informe, al igual que en la industria de toma de ncleos, se utiliza la siguiente
convencin y nomenclatura. Longitud del ncleo cortado (pies cortados) se refiere aldesplazamiento longitudinal del equipo desde que se activa para tomar el ncleo; es
medido en el taladro durante la perforacin por la penetracin de la sarta de
perforacin una vez que se activa el sistema. Longitud del ncleo recuperado (pies
recuperados) se refiere a la longitud del ncleo que est presente dentro de la manga
porta ncleo; es medido despus que el sistema sale a superficie y tiene que ser
menor o igual que la longitud del ncleo cortado. Porcentaje recuperado se refiere a la
longitud de ncleo recuperado dividido por la longitud de ncleo cortado y donde este
cociente es expresado en porcentaje. El termino de longitud perforada se refiere a la
perforacin tradicional; o sea, la remocin fsica de material sin que se trate de cortar
ncleo. Es importante notar que las compaas de servicio en esta disciplina
generalmente cobran por longitud de ncleo recuperado y no por longitud de ncleocortado.
En un sentido general, los ncleos permiten obtener informacin que no es posible
adquirir de cualquiera otra manera. En particular, una evaluacin de tipo geomecnica
utiliza como pieza central la informacin generada por los ncleos, la cual se
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complementa con informacin de registros petrofsicos. El uso de registros petrofsicos
por si solos puede crear resultados errneos.
Para el caso de formaciones no consolidadas como las presentes en el rea BITOR, lainformacin requerida puede dividieres en las siguientes reas:
Informacin geolgica
Litologa Textura Diagnesis Granulometra Mineraloga
Informacin de yacimientos
Porosidades
Permeabilidad (magnitud y direccin)
Permeabilidades relativas
Mojabilidad
Densidad de grano
Propiedades elctricas
Velocidades acsticas
Compresibilidad
Resistencia mecnica
La toma de ncleos en formaciones no consolidadas tiene dos aspectos de
importancia. Uno es la recuperacin del ncleo y el otro es la calidad del ncleo
recobrado, conocido como grado de perturbacin. En formaciones consolidadas la
calidad del ncleo est relacionado con el porcentaje de recobro; sin embargo, en
formaciones no consolidadas es posible obtener buenos porcentajes de recobro de un
ncleo muy perturbado. Debido a esto la mayora de las personas de la industria
petrolera que trabajan con ncleos, errneamente piensan solamente en factores de
recobro y no en grado de perturbacin de la muestra. La mayora de los parmetros de
la informacin de yacimientos son afectados por el grado de perturbacin del ncleo
recuperado, mientras que la mayora de los parmetros de la informacin geolgica no
lo son. En particular, los parmetros geomecnicos tales como compresibilidad,resistencia mecnica y porosidad, son afectados por el nivel de perturbacin. Es
importante enfatizar que lo importante no es tener un recobro alto, sino que la cantidad
recobrada sea de poca perturbacin y por lo tanto de alta calidad.
Un equipo de muestreo tpico est compuesto de una mecha especializada, un sistema
atrapa ncleo y finalmente un barril porta ncleo. Cada una de estas partes se escoge
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en funcin de las caractersticas de la formacin y de requisitos especiales y cada una
de las partes escogidas deben estar integradas para que el sistema funcione
adecuadamente.
Equipos para el muestreo de arenas consolidadas
Equipos para el muestreo de arenas no consolidadas
La toma de ncleo en formaciones de arenas no consolidadas siempre han requerido
de equipo especializado. Los mtodos tradicionales de toma de ncleos fueron
desarrollados para arenas consolidadas donde el ncleo recobrado tiene una cierta
integridad fsica (solidez) lo cual facilita su captura y minimiza su perturbacin.
El mtodo tradicional de toma de ncleos en formaciones no consolidadas es la manga
de goma conocida como rubber sleeve. Este sistema ha sido casi descontinuado
desde mediados de los aos 80,m debido a que somete al ncleo a perturbaciones
excesivas.
Durante el perodo exploratorio de la Faja del Orinoco, se tomaron ms de 40 ncleos
geolgicos utilizando la herramienta manga de goma (rubber sleeve). Esta herramienta
tena bastante problemas en el sentido que avanzaba en intervalos de 2 pies y se poda
tomar solamente 20 pies por corrida. Otro grave problema era el bajo recobro de la
muestra y que quedaban zonas vacas y lavadas en la manga de goma. Estudios de
laboratorio en Venezuela y el mundo tambin demostraron que la manga de goma
causa bastante perturbacin del ncleo en arenas sueltas de baja rigidez (como las
arenas de la Faja) lo cual afecta los resultados de porosidad y las pruebas
geomecnicas de laboratorio. Debido a este problema, las compaas de servicio han
descontinuado el uso de la manga de goma desde 1992, y ahora utilizan tecnologa
ms avanzada.
La tecnologa de vanguardia para la toma de ncleos en arenas no consolidadas lo
constituye un equipo toma ncleo de cierre completo (full closure core catcher). Hasta
los momentos el nico equipo disponible en Venezuela es conocido como el HydroLift,el cual fue originalmente diseado, construido prototipo y probado conjuntamente por
INTEVEP, Christensen y TerraTek a mediados de la dcada de los 80. Esta
herramienta toma ncleos, generalmente es utilizada con la mecha de baja invasin
tipo CoreGard. Esta combinacin es ofrecida solamente por Baker-Hughes-Inteq (BHI),
corporacin que compr a la antigua compaa Christensen. La herramienta HydroLift
funciona como un toma ncleo convencional en el sentido que una vez en la profundidad
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de perforacin, se necesita lanzar una primera bola para accionar un sistema que
desva el flujo del barro hacia la mecha. Una vez que se termina de perforar, se lanza
una segunda bola para accionar un sistema que cierra unas compuertas en la base del
toma ncleo quedando el mismo atrapado.
Ncleos orientados
Los ncleos orientados son muy valiosos para la exploracin petrolera ya que permiten
determinar direcciones en estructuras geolgicas de inters (por ejemplo fracturas
naturales e inducidas). Esta informacin puede tambin ser obtenida por registros
elctricos de formacin, pero solamente en pozos nuevos. La tcnica de
paleomagnetismo permitira hacerlo en ncleos existentes tomados en el pasado. El
paleomagnetismo tambin sirve para conocer la direccin de transporte de sedimentos
y la direccin de mxima porosidad y permeabilidad.
La orientacin de ncleos puede ser utilizada para la determinacin de direcciones de
fracturas naturales. Esto va a ser fundamental en yacimientos fracturados de rocas con
baja permeabilidad, donde la produccin ocurre por los sistemas de fracturas
naturales. Ncleos orientados usados en conjunto con anlisis geomecnicos de
laboratorio, tambin pueden ser utilizados para la determinacin de las direcciones de
esfuerzos en sitio, lo cual es fundamental para determinar la direccin ptima de pozos
desviados y horizontales. La direccin de los esfuerzos va a jugar un papel fundamental
en la estimulacin de pozos por fracturamiento hidrulico, ya que la direccin de la
fractura inducida est determinada por el campo de esfuerzos.
Orientacin de ncleos por mtodos tradicionales
El mtodo tradicional para orientar ncleos conocido como Multishot, consista en
tomar mltiples fotos de un magnetmetro colocado en un barril porta ncleo
especializado. La orientacin a nivel de ncleo se lograba por medio de cuchillas que
marcaban al ncleo a medida que este entraba en el barril. Antes de bajar el barril en
superficie, el magnetmetro era alineado con la cuchilla para que indicara el norte
magntico. Este sistema necesitaba detener la perforacin para poder tomar la
fotografa y por lo tanto se perda mucho tiempo. Debido a esto el sistema de pelculasha sido substituido por los sistemas electrnicos que permiten lecturas directas de
desviacin a medida que se va cortando el ncleo.
Orientacin de ncleos por paleomagnetismo
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El uso de las propiedades magnticas de la roca para orientar ncleos geolgicos
representa un mtodo alterno ms confiable y econmico que los mtodos
tradicionales tales como el "Multishot Orientation", "Electronic Survey Instrument" (ESI)
y el "Electronic Survey System" (ESS).
Las rocas durante su formacin y a travs de su historia geolgica adquieren un
"Magnetismo Remanente Natural" (MRN), que generalmente coincide con la direccin
del campo magntico local prevalente al momento de su magnetizacin. Este MRN
puede estar compuesto por uno o varios componentes (trmico, detrtico, qumico,
viscoso, etc.). Para orientar ncleos geolgicos Applied Paleomagnetics Inc. utiliza una
magnetizacin secundaria conocida como "Magnetizacin Remanente Viscosa"
(MRV). La seal magntica ms fuerte adquirida durante la deposicin de los
sedimentos es conocida como magnetizacin primaria; sin embargo, crea muchos
problemas para lo orientacin de ncleos, ya que sera necesario conocer la edad del
sedimento, el rumbo y buzamiento de la estratificacin y la trayectoria histrica del polomagntico. Aunque tenga una seal mas dbil, la MRV deja impreso el norte
geogrfico actual en partculas de magnetita (Fe3O4), con tamao de grano mayores a
10 micrones. Estas partculas adquieren una orientacin magntica formando polos en
cada extremo de ellas (dipolos). La magnetita con este tamao de granos se encuentra
presente en casi todas las rocas incluyendo carbonatos. Las partculas de magnetita
con seal MRV representan el promedio de nortes geogrficos actuales durante los
ltimos 10.000 a 100.000 aos (dipolo de campo presente). La MRV de campo
presente es muy sensible a la temperatura y por lo tanto adquiere una seal ms fuerte
con altas temperaturas. La orientacin de ncleos geolgicos produce mejores
resultados mientras el pozo sea ms profundo por que este posee mayor temperatura.
Esto tambin implica que una vez en la superficie a temperatura ambiente,
tericamente el ncleo puede retener la seal MRV de campo presente por miles de
aos.
El primer paso en la orientacin de ncleos geolgicos es marcar una "lnea de
orientacin maestra" (LOM) a lo largo del ncleo, en el sitio donde se est tomando el
mismo (preferiblemente) o una vez que llegue al sitio de almacenaje. La LOM tiene que
ser derecha y debe ser marcada en cada uno de los segmentos enteros del ncleo.
Esta tarea es difcil ya que en muchos casos hay que reconstruir y armar pedazos del
ncleo antes de dibujar la LOM. En las instalaciones de la compaa de anlisis de
ncleo o nucleoteca de la compaa petrolera, se procede a tomar varias pequeasmuestras llamadas tapones, que sern aquellas a ser analizadas por tcnicas
paleomagnticas en el laboratorio. Para la toma de tapones se necesitan tcnicas y
equipos especializados para no introducir campos magnticos adicionales que daen
la seal magntica de inters. En el campo, la orientacin de los tapones
paleomagnticos y otras caractersticas geolgicas son tomadas en relacin a la LOM.
En el laboratorio, la compaa de servicio provee la orientacin absoluta de la LOM.
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Una vez que los tapones se encuentren en el laboratorio paleomagntico, se obtienen
muestras y se utiliza una tcnica llamada desmagnetizacin termal progresiva para
identificar y separar los componentes mltiples de magnetizacin que puedan estarresidentes en cada muestra. Esta tcnica consiste en medir inicialmente la
magnetizacin remanente natural (MRN) de la muestra y luego someterla a 5 o 6
desmagnetizaciones por etapas, a temperaturas entre 100 y 300 grados centgrados.
La magnetizacin remanente es medida al final de cada etapa por un sensible
magnetmetro computarizado que utiliza superconductividad (Tipo SQUID) que se
encuentra en un cuarto aislado magneticamente. Los datos producidos por las
desmagnetizaciones trmicas son analizados usando tcnicas especializadas para
aislar la seal MRV del campo presente que indica el norte geogrfico actual.
Un laboratorio en capacidad para orientar ncleos geolgicos por paleomagnetismo
debe estar dotado de un moderno y sensible magnetmetro (por ejemplo, unmagnetmetro tipo SQUID, computarizado de tres ejes, enfriado por helio lquido, -269
C, para que exista la superconductividad). Tambin debe contar con facilidades para
la desmagnetizacin termal, qumica y de campo alternante. El laboratorio debe estar
equipado con la instrumentacin, equipos y herramientas especializadas necesarios
para este tipo de trabajo. Es muy importante que todo esto se encuentra en cuartos
aislados magneticamente.
El trabajo de orientar ncleos geolgicos por paleomagnetismo solo debe ser
realizado por personal muy especializado. Para la parte de campo se necesitan dos
personas para armar el ncleo y poder dibujar la LOM en los tramos de inters.
Seguido de ello se tomarn los tapones correspondientes con equipo especializado.
Una vez tomados los tapones, estos sern transportados al laboratorio de la compaa
de servicio donde tambin se determinar la direccin de la LOM utilizando la MRV.
La orientacin de ncleos por paleomagnetismo puede ser utilizada en ncleos nuevos
as como tambin en ncleos existentes, siempre y cuando no hayan sido daados
magneticamente. La utilidad de esta tcnica puede ser fcilmente determinada ya que
el dao causado por campos magnticos es detectable en el laboratorio. Esta tcnica
tambin puede ser utilizada en ncleos enteros o aquellos que hayan sido cortados
para anlisis sedimentolgicos. El hecho que ncleos existentes tomados en el pasado
puedan ser analizados, representa una gran cantidad de informacin adicional quepudiera estar a la disposicin de gelogos e ingenieros de petrleo. Esta informacin
adicional se obtiene a muy bajo costo y en poco tiempo, ya que no se necesita esperar
para perforar un pozo y se ahorra el gasto de la toma del ncleo orientado. Existen
varias zonas de inters para la industria petrolera donde se encuentran numerosos
ncleos tomados en el pasado y los cuales pudieran ser utilizados a muy bajo costo.
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La tcnica de orientar ncleos geolgicos por medio del paleomagnetismo ha sido
utilizada por muchas compaas petroleras alrededor del mundo desde el principio de
la dcada de los 80. Desde entonces se han orientado paleomagnticamente mas de
10.000 pies de ncleos en ms de 100 pozos alrededor del mundo. Algunos de lossitios donde se ha aplicado esta tcnica son: Texas, Alaska, California, Colorado, New
Mxico, Canada, Nigeria, Egipto, Oman, Abu Dhabi, Tailandia, Borneo, Mar del Norte,
Colombia y Venezuela. Todas las grandes compaas de petrleo del mundo han
utilizado esta tcnica (ver anexos). Expertos mundiales de compaas 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 utilizacin de esta tcnica en el pasado.
La orientacin de ncleos geolgicos por paleomagnetismo no ha sido utilizada en
Venezuela tan extensamente como en USA, aunque si existen algunos pozos en los
cuales Applied Paleomagnetics Inc. ha utilizado esta tcnica recientemente.MARAVEN, en conjunto con el centro de investigacin de la Shell "Koninklijke/Shell
Exploratie en Produktie Laboratorium" (KSEPL) orientaron ncleos de las calizas de la
formacin Cogollo y las lutitas de la formacin La Luna en el Lago de Maracaibo. La
orientacin paleomagntica fue hecha en ncleos de dos pozos para determinar la
direccin de esfuerzos principales, fracturas naturales y direccin de buzamientos en
estratos de inters. Los resultados obtenidos por paleomagnetismo fueron
consistentes con perfiles elctricos de tipo "dipmeter", as como tambin con estudios
de afloramientos alrededor del Lago de Maracaibo. En este estudio tambin se
realizaron pruebas geomecnicas especiales conjuntamente con la orientacin
paleomagntica para determinar la direccin de esfuerzos. Posteriormente en un
proyecto de INTEVEP se orientaron tramos de ncleos de los campos Boquern
(LAGOVEN) y Santa Barbara (CORPOVEN) en la zona Norte de Monagas y se
utilizaron los resultados conjuntamente con ensayos geomecnicos para la
determinacin de direcciones de esfuerzos principales. Como comparacin en un
intervalo especfico, se menciona que las orientaciones obtenidas por la tcnica
paleomagntica estaban de acuerdo (diferencia de 2 grados) con valores resultantes
de la tcnica ESI/ESS. Ms recientemente, la compaa Shell Venezuela S.A.
operadora del campo marginal "Urdaneta Oeste" en el Lago de Maracaibo, utiliz
exitosamente la orientacin paleomagntica en un ncleo de LAGOVEN que tenan
mas de 10 aos de haber sido tomado. Estos resultados fueron usados en conjunto
con ensayos geomecnicos para determinar la direccin de pozos inclinados yhorizontales.
La orientacin de ncleos por paleomagnetismo puede tener grandes ventajas sobre
los mtodos tradicionales mecnicos (Multishot y ESI/ESS) por las siguientes razones:
1) Menor costo por no requerir tiempo adicional del taladro de perforacin.
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2) Menor costo por no requerir equipo especializado de pozo como cmaras,
rollos etc.
3) Menor costo por requerir menos personal especializado en el taladro.
4) Puede ser utilizado en ncleos existentes tomados hace muchos aos.5) No se necesita ensamblar equipo especializado de pozo antes de bajar al
hoyo.
6) Al no utilizar "cuchillas marca ncleos" no existe el error por corrimiento.
7) Disminuye errores sistemticos por no tener un complicado sistema
mecnico.
8) Capacidad de detectar errores si las muestras han sido daadas
magneticamente.
9) No hay limitaciones de alta temperatura ya que no se necesitan rollos
fotogrficos.
10) Se puede orientar solamente las zonas de inters identificadas en
superficie.
En ciertas ocasiones se ha podido orientar ncleos geolgicos indirectamente
utilizando registros elctricos como el dipmeter y los registros de imgenes. Sin
embargo, estas herramientas no pueden ser utilizadas en lodos a base de aceite y
cuando el pozo ya est entubado.
Logstica de la toma de ncleo
La mas importante para asegurar el xito consiste en la planificacin de actividades.
Esta planificacin necesita involucrar a varios grupos de distintas reas que como
mnimo debe incluir las siguientes personas:
Ingenieros de perforacin
Operadores de taladros
Ingenieros de lodos
Gelogos de la operadora
Ingenieros de yacimiento de la operadora (alguno con especialidad geomecnica
Compaa de anlisis de ncleos
Compaa de servicio (toma el ncleo)
Los ingenieros de perforacin coordinarn la logstica del taladro, los aspectos de
seguridad y asegurar la integridad del hoyo. Los operadores de taladro especificarn
las limitaciones del taladro (carga axial, revoluciones, capacidades, etc.) que puedan
afectar las operaciones de muestreo. El ingeniero de lodos sugerir los tipos de lodos
y las caractersticas que ayuden a tomar el ncleo con la menor perturbacin. El
representante de la compaa que preserva el ncleo opinar sobre los procedimientos
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de manejo de ncleos para reducir la perturbacin. El gelogo proveer la descripcin
litolgica esperada. Los ingenieros de yacimientos con especialidad de geomecnica
estarn encargados de integrar las actividades ya que el ncleo ser utilizado para
generar informacin geomecnica. Un ingeniero de yacimientos y un gelogo de laoperadora en el taladro, tendrn el control de suspender o activar operaciones para
seguir tomando el ncleo dependiendo de los resultados.
El proceso comienza con la escogencia de la compaa de servicio y del equipo para
tomar ncleos por parte de los ingenieros de yacimientos y gelogos. Luego debe
ocurrir una reunin inicial donde la compaa de servicio que toma el ncleo
especifique las condiciones operacionales necesarias (tasa de bombeo, cargas
axiales, rotacin, etc.) para utilizar satisfactoriamente sus equipos. Es importante notar
que la compaa que toma los ncleos fijar estas condiciones operacionales para
garantizar que el mismo funcione correctamente y ocurra el recobro de un ncleo conpoca perturbacin. Una vez que se presenten las condiciones requeridas por la
compaa de servicio, se le pedir a los ingenieros de perforacin que preparen un
programa detallado de las operaciones de perforacin. Este programa detallado ser
preparado en conjunto con los operadores del taladro y los ingenieros de lodos. Este
programa detallado deber ser ratificado en otras reuniones por los gelogos,
ingenieros de yacimientos y personal de la compaa que toma el ncleo.
Paralelamente al proceso de la toma del ncleo se escoger la compaa de servicio y
el mtodo para preservar las muestras en el campo, las cuales sern luego enviadas a
realizar los ensayos tradicionales, especiales y geomecnicos.La compaa de
servicio encargada de la preservacin deber presentar los requerimientos de espacio
y apoyo logstico en el taladro, para poder cumplir exitosamente su actividad. Estos
requerimientos debern ser discutidos y aceptados en reuniones con todos los
integrantes del equipo de trabajo.
Preservacin de ncleos
Tradicionalmente la preservacin del ncleo es uno de los aspectos que menos
importancia se le da en la elaboracin de plan de adquisicin de datos geomecnicos.
En ingeniera de petrleo los ncleos geolgicos de las zonas productorasgeneralmente son de formaciones consolidadas y debido a ello no sufre perturbaciones
durante su transporte y manejo. Sin embargo, los ncleos de formaciones no
consolidadas, no tienen resistencia interna para soportar las perturbaciones, producto
de los esfuerzos externos que ocurren durante el transporte del mismo.
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Existen bsicamente dos mtodos para preservar ncleos provenientes de
formaciones de arenas no consolidadas sin que ocurra una perturbacin excesiva: el
congelamiento y la inyeccin de resina. La tecnologa de preservacin de muestras de
arenas no consolidadas se encuentra muy desarrollado en la disciplina de mecnica desuelos de la ingeniera geotcnica (Hvorslev, 1949). En esta disciplina el mtodo de
preservacin que minimiza la perturbacin es el congelamiento ya que el agua
intersticial se congela creando una cohesin aparente entre los granos. La formacin
se congela antes de tomar el ncleo para minimizar la perturbacin causada por la
vibracin de la mecha al cortar el ncleo. El congelamiento de la formacin es posible
debido a la poca profundidad de las perforaciones (menor de 60 pies). Una vez en
superficie se mantiene el ncleo congelado hasta su transporte en el laboratorio. El
almacenaje de las muestras y su preparacin para ensayos mecnicos tambin se
hace en condiciones congeladas hasta que la muestra es sometida a esfuerzos
confinantes que le confieran resistencia.
En el rea de la ingeniera de petrleo resulta complicado y demasiado costoso
congelar la formacin debido a las grandes profundidades donde se toman los ncleos.
Una vez en superficie si resulta posible congelar el ncleo ya que el agua y el crudo se
solidifican cementando los granos de arenas temporalmente.Este procedimiento va ser
particularmente efectivo para las arenas de la faja, ya que las mismas contienen crudos
pesados y las arenas de alta porosidad experimentaran una solidificacin perfecta a
bajas temperaturas.
Uno de los problemas con el mtodo de congelamiento se debe a que las muestras
tienen que mantenerse congeladas hasta que sean ensayadas en el laboratorio. No
existen laboratorios en Venezuela que tengan facilidades para manejar ncleos
congelados y que a la vez tengan los equipos de laboratorio necesario para realizar
ensayos mecnicos. Aunque si existen laboratorios adecuados en el exterior, esto
implicara que el ncleo se tiene que mantener congelado por los varios das que
tomara transportar las muestras y cumplir con los requisitos aduanales de los
diferentes pases. Este problema se present en la dcada de los 80 en algunas
muestras de los ncleos tomados en los pozos MFB-264 y MFB-265, los cuales se
descongelaron y se perturbaron excesivamente cuando fueron enviados por INTEVEP,
S.A. a laboratorios de los Estados Unidos. Tiene que existir una completa seguridad
que las muestras lleguen congeladas al laboratorio para minimizar perturbaciones.
Debido a estas dos razones no se recomienda utilizar el congelamiento para las
muestras, ya que si las mismas se descongelan antes de llegar al laboratorio del
exterior, las mismas sufriran una perturbacin excesiva. Por lo tanto se recomienda
utilizar el mtodo de la inyeccin de resina epxica.
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Preparacin de muestras para anlisis en el laboratorio
Debido a que los ncleos de formaciones no consolidadas estn compuestos por
arenas y gravas friables (desmenuzables), estos son recuperados en equipos demuestreo especiales. Tradicionalmente el muestreo de formaciones no consolidadas
era realizado utilizando el muestreador con manga de goma elstica o caucho. Sin
embargo, debido a la perturbacin causada por este mtodo, el mismo se ha
desechado por aquellos que utilizan mangas o revestidores internos (liners) de PVC,
fibra de vidrio o aluminio; conjuntamente con atrapa ncleos (core-catcher) de cierre
completo. Las muestras deben tener el mayor dimetro posible y por lo tanto se
prefieren las que tengan dimetros superiores a las 4 pulgadas. Los ncleos de
material frgil deben ser estabilizados en el pozo para evitar perturbacin durante su
transporte. El mtodo preferido de estabilizacin de ncleos en formaciones no
consolidadas es el congelamiento; pero debido a su alto costo y los problemas
logsticos de transporte, se prefiere la inyeccin de resina. Este ltimo mtodo deestabilizacin consiste en inyectar en el espacio anular entre el ncleo y la manga un
polmero plstico lquido de rpida curacin. Esto disminuye la perturbacin del
material y los cambios de saturacin del ncleo. Los ncleos son marcados con la
longitud en pies y se le dibujan lneas de orientacin negras y rojas. La lnea roja est a
la derecha cuando se observa a el ncleo en la direccin hoyo arriba. Los ncleos son
cortados en trozos de 3 pies de largo y los extremos son sellados con cilindros de
goma. Estos cilindros con las muestras son puestos en cajas especiales acolchadas
para su transporte. Al llegar al laboratorio estas muestras son puestas en almacenaje
congelado (-4C) hasta el momento en que se vayan a seccionar y/o tomar las
muestras (plugging). El congelamiento en el laboratorio minimiza la perturbacin de la
muestra durante el manejo del ncleo.
Rayos gamma para ncleos
La primera operacin a realizar cuando llega el ncleo al laboratorio consiste en tomar
medidas continuas de rayos gamma espectrales en el laboratorio. Este perfil de
laboratorio es realizados sobre intervalos enteros de muestras para su correlacin con
el registros de rayos gamma espectral tomado en el pozo. El perfil de rayos gamma
espectral tambin es conocido como rayos gamma de componentes, ya que mide
adems de los rayos gamma totales sus componentes provenientes de la emisin derayos gamma del potasio, uranio y torio. La primera se mide en porcentaje (%) y las
dos ltimas en partes por milln ( ppm). En el perfil de rayos gamma total se detecta la
emisin de Rayos Gamma en unidades API basados en cantidad por minuto (cpm).
Estas 4 lneas van a permitir hacer una correlacin mas exacta con el registro espectral
de campo para poder definir la profundidad de los ncleos. Adicionalmente, servir
para detectar diferencias entre los diferentes tipos de minerales de las arcillas.
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Tomografa axial computarizada
Se harn mediciones de tomografia axial computarizada sobre tubos seleccionados.
Estas medidas de barrido lateral (scan) son hechas a lo largo del ncleo para
identificar zonas daadas, perturbadas o vacas, las cuales no se deben ensayar.
Adicionalmente, sirven para determinar zonas de arenas y arcillas, as como tambin la
orientacin de los planos de estratificacin. Esta informacin puede ser usada para
marcar los tubos con una lnea de orientacin antes del seccionamiento para identificar
las zonas de inters y para que el plano de la cara de seccionamiento sea normal al
plano de estratificacin. Lentes y fracturas tan pequeas como de 0.2 mm pueden ser
reconocidas por el tomgrafo. Otras rasgos de menor tamao pueden ser revelados a
travs de la tcnica de la petrografa.
Seccionamiento de ncleos
Intervalos de muestras enteras deben ser seccionados en la proporcin de 1/4-3/4 de
dimetro. En la seccin de 3/4 se tomarn las muestras para los ensayos. Para arenas
no consolidadas antes del seccionamiento, los tubos son baados en un recipiente
lleno con nitrgeno lquido, para asegurarse que la muestra est slidamente
congelada y que el material desmenuzable pueda permanecer intacto durante el
proceso de seccionamiento. Se puede usar el tomgrafo para determinar la zona de
inters y la orientacin correcta del tubo para que la cara seccionada pueda ser normal
al plano de estratificacin.
La superficie cortada de la seccin de 1/4 debe ser preparada para detallar la
fotografa del ncleo removiendo la arcilla, que haya podido quedar untada en la cara
cortada del ncleo, con un cepillo de cerdas blandas y una navaja de modelaje. Los
valores de la profundidad son marcados en la superficie cortada del revestidor.
Fotografas de ncleos
Se tomarn fotografas detalladas de los ncleos. Las fotografas de ncleos sonhechas en la seccin de un 1/4 bajo luz ultravioleta (UV) y luz natural. Se debe utilizar un
filtro amarillo para las fotos UV para reducir la coloracin azul y se debe utilizar un filtro
polarizante para reducir el brillo. Las fotos se tomarn en un tiempo menor a las 2 horas
despus del seccionamiento para asegurarse que la seccin cortada mantiene su
fluorescencia natural. Especial cuidado debe tenerse para que no aparezca escarcha
en la cara del ncleo por ser fotografiada. Las fotografas sern presentadas en
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formato de franjas continuas mostrando las profundidades. Las fotos laminadas de luz
UV y luz normal se presentarn lado a lado simultneamente en una carpeta separada.
Cada franja representa 10 pies de ncleo de la mitad de la escala.
Almacenamiento y arreglo de ncleos
Inmediatamente despus del seccionamiento de la muestra, se debe preservar la
seccin de 3/4 en tubos de PVC sellados, los cuales debern ser colocados en sus
cajas de transporte rotulada con la informacin de inters (el nombre de la compaa,
nombre del pozo y el nmero de pies almacenados ). Estas secciones de 3/4 deben
mantenerse congeladas si son arenas no consolidadas hasta que se vayan a ensayar.
La seccin de 1/4 tambin debe ser preservada inmediatamente despus de las
fotografas en bandejas de anime, dentro de tubos con tapas no selladas en las cajas
rotuladas. Esta seccin de 1/4 es la que se debe utilizar para mirar el ncleo.
Preparacin de la muestras para anlisis y ensayos
La localizacin de las muestras (plugs) debe ser seleccionada por personal de la
empresa duea del ncleo conjuntamente con el personal realizando los ensayos.
Idealmente se toman muestras a intervalos regulares para evitar predisposicin (bias)
de resultados. Las posiciones se modificarn si una zona no es apta para ensayos.
Las muestras deben ser tomadas de las seccin de 3/4 y el resto de la seccin debe
ser regresada a su caja una vez que se haya terminado. Hay varios tipos de muestras
que se preparan de la seccin de 3/4, tales como:
a) Muestras horizontales de 1.5 pulgadas de dimetro por 1.5 a 3 pulgadas de largo
para anlisis rutinarios, especiales y geomecnicos.
b) Muestras verticales de 1.5 pulgadas de dimetro por 1.5 a 3 pulgadas de largo para
anlisis rutinarios, especiales y geomecnicos.
c) Muestras verticales de 2 a 2.5 pulgadas de dimetro por 4 a 5 pulgadas de largo
para anlisis especiales y geomecnicos.
Las muestras horizontales y verticales deben ser perforadas con taladros especiales
usando una mecha impregnada con diamante, y que para arenas no consolidadas
utilice nitrgeno liquido como agente de enfriamiento. Las muestras horizontales sern
tomadas perpendicularmente a la cara de la seccin de 3/4. Las muestras verticales
sern tomadas perpendicular a las capas (estratos). Las muestras son inmersas en
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nitrgeno lquido para asegurar que se mantengan congeladas. La longitud y dimetro
de las muestras deben ser medidas usando equipos de precisin (vernier, tornillos
micromtricos, etc.) tomando el promedio de 4 lecturas para longitud y 9 lecturas para
dimetro.
Las muestras congeladas de arenas no consolidadas que se utilizan para anlisis
rutinarios y especiales son envueltas (encamisadas) en una hoja de nickel de 0.001
pulgadas de espesor a la cual se le ha puesto dos mallas de acero inoxidable (una de
tamiz #300 y otra de tamiz #100) en cada extremo. Este tamao de tamices va a
disminuir la perdida de material durante la limpieza. Las muestras deben ser pesadas
antes y despus de ser encamisadas para hacer correcciones a los valores medidos
de peso inicial, peso seco, volumen de grano y volumen de poro. Conociendo las
densidades del acero inoxidable y el nickel y pesando las muestras solas y
encamisadas es posible determinar volmenes y hacer correcciones de peso y
volumen en los valores medidos.
Las muestras utilizadas para ensayos geomecnicos no son encamisadas ya que son
montadas directamente sobre la cmara triaxial estando aun congeladas. Al aplicar
presin confinante se le permite el descongelamiento mientras se van midiendo los
cambios de volumen.
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Convencin Anual, American Association of Petroleum Geologist, Abril 1991, Dallas,
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