Proyecto de Grado

Presentado ante la ilustre Universidad de Los Andes como requisito parcial para

obtener el Tıtulo de Ingeniero de Sistemas

Estimacion de la curva de saturacion de agua a

partir de registros de pozos

Por

Br. Adalberto J. Urdaneta C.

Tutor: Prof. Pablo Guillen

Cotutor: Prof. Fernando Mazuera

Febrero de 2009

c©2009 Universidad de Los Andes Merida, Venezuela

Estimacion de la curva de saturacion de agua a partir de

registros de pozos

Br. Adalberto J. Urdaneta C.

Proyecto de Grado — Investigacion de Operaciones, 71 paginas

Resumen: El valor de la saturacion de agua puede servir para determinar el volu-

men de hidrocarburo existente en un volumen determinado de yacimiento, es decir,

estimacion de reservas. Al hablar de hidrocarburos nos estamos refiriendo mas es-

pecıficamente a petroleo y gas; en vista de lo esencial y primordial del petroleo en la

actualidad, se puede observar lo importante que es el valor de la saturacion de agua.

Este Trabajo de Grado tendra como objetivo fundamental desarrollar una herramienta

que permita evaluar y caracterizar formaciones, mediante la estimacion de la curva de

saturacion de agua inferida de registros de pozos, y facilitar el calculo de parametros

petrofısicos de corte esenciales para la evaluacion de yacimientos, ademas de permitir

al usuario inferir conclusiones sobre la presencia de hidrocarburos. El metodo utilizado

para estimar la saturacion de agua, dependera de si la formacion es limpia (sin ar-

cilla) o arcillosa, para ello se debera obtener el volumen de arcilla, el cual nos indicara

el tipo de formacion presente y que metodo serıa conveniente utilizar. Para el tipo

de formacion considerada limpia, se utiliza la ecuacion de Archie, mientras que en las

formaciones arcillosas se hace uso de los metodos de Simandoux y Saraband. Dicha her-

ramienta sera desarrollada mediante la utilizacion del lenguaje de programacion C++

y sirviendose de la aplicacion Qt4 para crear la interface de visualizacion. Tambien es

importante mencionar que esta se fundamenta en los conceptos de software libre, lo que

ofrece al usuario la posibilidad de ejecutar, estudiar, cambiar o mejorar el programa,

de modo que el usuario utilice esta libertad con el fin de adaptar la herramienta a sus

necesidades.

Palabras clave: Saturacion de Agua, Produccion de Hidrocarburos, Formaciones

Limpias, Formaciones Arcillosas, Registros.

El Proyecto de Grado titulado “Estimacion de la curva de saturacion de agua a partir

de registros de pozos”, realizado por Br. Adalberto J. Urdaneta C., C.I. N◦ 15.854.905, fue

presentado el dıa: 3 de Febrero de 2009, en: Salon de reuniones CESIMO, ante el Jurado evaluador

conformado por:

Tutor: Prof. Pablo Guillen

Cotutor: Prof. Fernando Mazuera

Jurado: Prof. Francisco Hidrobo

Jurado: Prof. Felipe Pachano

Este proyecto no tiene mencion especial.

Este proyecto de Grado esta dedicado con el inmenso amor de mi corazon

y el afecto mas profundo a la memoria de mi gran maestro y padre,

Adalberto de Jesus Urdaneta Fuenmayor (Chipe). Padre siento no

haberte dado esta felicidad en vida, pero estoy seguro que desde alla

arriba cerca de Dios, te sientes orgulloso de este gran logro alcanzado por

tu hijo. Gracias por todos esos dıas que compartimos juntos, fuiste y

seguiras siendo para mi un ıdolo y un gran ejemplo a seguir, tus

ensenanzas las llevo conmigo a donde voy. Eres junto a mi madre y

hermano el mas preciado regalo que Dios me dio. No te imaginas la falta

que me haces padre, y aunque tu ausencia es un gran vacio, se que estas al

lado de Dios cuidandonos desde el cielo a mi madre, hermano y a mi, como

nos cuidaste aqui en la tierra. Siempre estaras presente en mi corazon.

Te extrano y te amo inmensamente.

Indice

Indice de Tablas viii

Indice de Figuras ix

Agradecimientos xi

1 Introduccion 1

1.1 Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Definicion y Delimitacion del Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3.1 Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3.2 Objetivos especıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.4 Justificacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Marco Teorico 5

2.1 Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2 Yacimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.3 Rocas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.3.1 Clasificacion de las rocas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.4.1 Resistividad de la formacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.4.2 Resistividad del agua de formacion . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.4.3 Temperatura y Presion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.4.4 Porosidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.4.5 Factor de Resistividad de la Formacion . . . . . . . . . . . . . . 13

v

2.4.6 Permeabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4.7 Saturaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.5 Registros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.5.1 Registros Resistivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.5.2 Registro de Rayos Gamma (GR) . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.5.3 Registro de densidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.6 Formaciones Arcillosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.7 Estimacion de la Saturacion de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3 Metodos 24

3.1 Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.2 Saturacion de agua en formaciones limpias (sin arcilla) . . . . . . . . . 24

3.2.1 Ecuacion de Archie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.3 Saturacion de agua en formaciones arcillosas . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.1 Modelo de Simandoux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.2 Modelo de Saraband . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.4 Calculo de porosidad y volumen de arcilla . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.5 Base de Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.6 Implantacion en C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.7 Estructura de la Herramienta y del Codigo . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.7.1 Estructura de la Herramienta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.7.2 Estructura del Codigo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.8 Creacion de la Interface Grafica Mediante Qt4 . . . . . . . . . . . . . . 34

3.9 Validacion del Programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4 Resultados 35

4.1 Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.2 Herramienta de visualizacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.3 Visualizacion de Curvas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.4 Crossplot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.5.1 Evaluacion a un Pozo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.5.2 Evaluacion de un Yacimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5 Conclusiones y Recomendaciones 51

5.1 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.2 Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Bibliografıa 54

A Manual De Usuario 56

A.1 Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

A.2 Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

A.3 Pasos para el manejo de la Herramienta . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Indice de Tablas

4.1 Valores Promedios Sw y Rt de pozos del Campo San Joaquın. . . . . . 46

4.2 Valores Promedios Sw y Vsh de pozos del Campo San Joaquın . . . . . 49

viii

Indice de Figuras

2.1 Esferas ilustrando una porosidad maxima del 47,6 %. A- Vista

tridimensional, B- Seccion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2 Esferas ilustrando una porosidad mınima del 25.9%. A- Vista

tridimensional, B- Seccion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 Granos redondos, subangulares y angulares. . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.4 Ilustracion de un Registro a medida que se penetra en un pozo. . . . . 16

2.5 Esquema del dispositivo Lateral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.6 Esquema del dispositivo Normal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.7 Esquema del dispositivo Normal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.8 Dispositivo de Densidad Compensada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.9 Formas esquematicas de la distribucion de las arcillas en los sedimentos

y sus efectos sobre la porosidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.1 Imagen de un Registro GR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.2 Imagen que ilustra la Estructura del Proceso. . . . . . . . . . . . . . . 31

3.3 Imagen que ilustra las Clases Contenidas en el Codigo. . . . . . . . . . 32

4.1 Interface final de la Herramienta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.2 Curva GR y Curva de Resistividad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.3 Curvas de Saturacion de Agua (Mediante Archie, Simandoux y

Saraband). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.4 Crossplot entre Sw y Rt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.5 Crossplot entre Sw y Vsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.6 Resultado de Evaluacion de un Pozo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.7 Crossplot entre Sw y Rt. Datos del Campo San Joaquın. . . . . . . . . 47

ix

4.8 Crossplot entre Sw y Vsh. Datos del Campo San Joaquın. . . . . . . . 50

A.1 Ventana Principal de la Herramienta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

A.2 Icono que inicia el programa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

A.3 Boton para cambiar estilo de visualizacion. . . . . . . . . . . . . . . . 60

A.4 Estilo de visualizacion Windows. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

A.5 Estilo de visualizacion Motif. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

A.6 Estilo de visualizacion CDE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

A.7 Estilo de visualizacion Plastique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

A.8 Estilo de visualizacion Cleanlooks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

A.9 Boton que muestra las formulaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

A.10 Botones para cargar los registros de entrada. . . . . . . . . . . . . . . 63

A.11 Carga el archivo GR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

A.12 Escoger Tramo a graficar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

A.13 Introducir Inicio y Fin de ventana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

A.14 Boton para insertar valores requeridos por las formulaciones. . . . . . 66

A.15 Introducir valores requeridos por las formulaciones. . . . . . . . . . . . 66

A.16 Botones para seleccionar la curva a graficar. . . . . . . . . . . . . . . . 67

A.17 Muestra el Volumen de Arcilla presente. . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

A.18 Visualiza la Saturacion de Agua promedio y Resistividad promedio. . . 68

A.19 Muestra el inicio, mitad y final del tramo graficado. . . . . . . . . . . 68

A.20 Muestra los limites del registro GR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

A.21 Botones para ir a las ventanas de graficas cruzadas. . . . . . . . . . . 69

A.22 Grafica cruzada entre Sw y Rt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

A.23 Grafica cruzada entre Sw y Vsh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

A.24 Inserta valores necesarios para el calculo del POES y ademas muestra el

resultado que se obtiene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Agradecimientos

Al ver culminada esta etapa de mi vida, logro reafirmar que en companıa de Dios no

hay prueba que no pueda ser superada. Quiero agradecer a todas aquellas personas que

de una u otra manera influyeron en el logro de esta meta.

A Dios Todopoderoso y al Divino Nino Jesus, por todas las experiencias que

han hecho de mı un ser humano mejor, por estar siempre a mi lado y darme la fuerza,

salud y seguridad que me ha acompanado durante toda mi vida.

A mis padres Adalberto de Jesus y Arleida del Carmen, por su dedicacion,

su apoyo, amor y por la gran confianza que depositaron en mı, espero no haberlos

decepcionado. Gracias por ser excelentes padres y maestros, cada uno de ustedes

representa una fuente de conocimientos exclusiva, aquella que va mas alla de lo

cientıfico. Gracias por ser fuente inagotable de inspiracion y por cada uno de los

incontables sacrificios que hicieron por mı. Lo que hoy soy, lo soy por ustedes. Hoy les

agradezco desde lo mas profundo de mi corazon. Los amo.

A mi hermano Neomar Javier, que en todo momento me brindo su apoyo,

sonrisa, consejos, crıticas, tolerancia y gran amor. Gracias hermano ya que junto a

mi madre terminaron de guiarme con exito en esta etapa que con mucha fe, esperanza

y amor mi padre inicio. Te amo hermano.

A mis tıas, tıos y demas familiares, quienes siempre han estado a mi lado para

ofrecerme todo el apoyo, y facilitandome el camino hacia la culminacion de esta meta.

En especial a mis tıas Armencia Cegarra, Carmen Moran y a mi tıo Argelio Segarra,

gracias por sus granitos de arenas que de alguna u otra forma sirvieron para rellenar

algunos huecos en mi camino. Los Quiero.

xi

A mis amigos y companeros, con quienes compartı alegrıas y tristezas. Me

disculpan si no nombro alguno, pero es muy difıcil nombrar uno cuando todos y cada

uno de ustedes me ensenaron la sencillez, humildad, amistad y siempre me dieron

palabras de aliento para luchar y seguir adelante. A los que son de verdad siempre

estaran conmigo, siempre seran realidad. A todos ustedes los quiero y siempre seran

parte de mi vida y corazon. Mil Gracias muchachos.

A mi tutor academico Profesor Pablo Guillen, por saber guiar los lineamientos

de este Trabajo de Grado, gracias a su profesionalismo y objetividad que lo caracteriza,

gracias por creer en mi, por su paciencia y sobre todo su amistad. Gracias.

A mi Co-tutor Profesor Fernando Mazuera, por el excelente apoyo prestado,

quien con sus planteamientos y recomendaciones enriquecio este trabajo a fin de realizar

el proyecto con la mejor calidad posible; y por demostrar su excelente capacidad

profesional. Gracias Profe.

A la Ilustre Universidad de los Andes, por permitirme crecer en sus aulas, a sus

profesores especialmente a los de la Escuela de Ingenierıa de Sistemas por brindarme

sus conocimientos en pro de una excelente formacion academica.

Capıtulo 1

Introduccion

El documento esta estructurado de la siguiente manera: El presente Capıtulo 1,

proporciona los aspectos fundamentales que soportan la realizacion del presente trabajo:

antecedentes, definicion del problema, objetivos y justificacion. Para elaborar un trabajo

de calidad y eficiente, primero fue necesario conocer de cierta manera gran cantidad

de conceptos basicos relacionados a este Trabajo de Grado, los cuales nos ayudaran

a comprender en mayor detalle el tema, a ello va dirigido el Capıtulo 2. El Capıtulo

3, esta dirigido a la descripcion de los metodos y aplicaciones de cada uno, para ası

tomar la decision acerca de cual de ellos serıa conveniente utilizar. El Capıtulo 4, hace

referencia a los resultados que se obtuvieron a lo largo de todo el proceso de desarrollo

de la Tesis, senalando tambien la interpretacion de cada resultado. En el Capıtulo

5, se presentan las conclusiones, basadas en los resultados obtenidos, y ası mismo

las recomendaciones referentes a dichas conclusiones. Por ultimo en el Apendice A,

se elabora un manual de usuario, en el que se describen con detalle las funciones que

definen al programa o herramienta, ademas se dan algunas recomendaciones para sacar

el mejor provecho de la herramienta.

1.1 Antecedentes

En la actualidad existen numerosos programas especializados en la interpretacion de

parametros petrofısicos como “la porosidad y saturacion de agua”, programas privados

1.2 Definicion y Delimitacion del Problema 2

de empresas de servicios, los cuales no estan al alcance de las universidades para la

formacion educativa de los estudiantes y que solo son operados por estas empresas de

servicios.

En cuanto a la evaluacion e interpretacion de registros de pozos para estimar

la curva de saturacion de agua, hoy en dıa existe una gran variedad de metodos y

tecnicas teoricas que han ido evolucionando y ganando un creciente interes con el

pasar de los anos, de los cuales se han escritos algunos artıculos o textos como lo son:

Introduccion al Analisis de los Registros de Pozos (Halliburton/Welex, 1981), Registros

en Hoyo Desnudo y Entubado (PDVSA CIED 1999) y Principios/Aplicaciones de la

Interpretacion de Registros (Schlumberger, 1989).

Tambien se puede hacer mencion a un trabajo sobre la estimacion de la curva de

saturacion de agua, pero usando Maquinas de Vectores Soporte, realizado por Bo Zhao,

y colaboradores, en la Universidad de Houston, y presentado en SEG/New Orleans 2006

Annual Meeting, el cual tuvo como finalidad, usar una curva de saturacion de agua

calculada de la densidad y resistividad de los yacimientos de gas para entrenar una

Maquina de Vector Soporte, y luego aplicar regresiones sobre datos sısmicos, lo que

ofrece una manera de estimar la curva de saturacion de agua del yacimiento.

1.2 Definicion y Delimitacion del Problema

A medida que la ciencia de los registros de pozos petroleros avanzaba, tambien lo hacia

el arte de la interpretacion de datos. Hoy en dıa, el analisis detallado de un conjunto de

perfiles cuidadosamente elegido, provee un metodo para derivar e inferir valores precisos

de ciertos parametros petrofısicos como: porosidad, volumen de arcilla, resistividad del

agua de formacion, saturacion de agua e hidrocarburos, entre otros (Schlumberger,

1989). Esto con el fin de poder obtener un calculo preciso de las reservas contenidas

en un yacimiento por lo que se han escrito cientos de artıculos tecnicos que describen

los diferentes metodos de registro, su aplicacion y su interpretacion.

Uno de los problemas presentes en la actualidad en paıses como Venezuela, a

la hora de la evaluacion e interpretacion de formaciones, es que desafortunadamente

los numerosos programas existentes, solo son manejados y operados por empresas de

1.3 Objetivos 3

servicios y PDVSA, la licencia es privada y por ende con elevado costo, por lo que

universidades como la Universidad de Los Andes carecen de estos programas que se

consideran de gran utilidad para la formacion educativa de los estudiantes.

El proposito de esta Tesis es utilizar registros de pozos, suministrados por la

empresa INTEVEP-PDVSA, que seran evaluados e interpretados para el calculo de

parametros petrofısicos tanto en formaciones limpias (sin arcilla) como en formaciones

arcillosas; disenando una herramienta mediante el lenguaje de programacion C++,

donde se implanten los diferentes metodos necesarios para la obtencion de dichos

calculos y que ademas permita determinar y visualizar la curva de saturacion de

agua. Esta, es de gran importancia ya que mediante su analisis se logra obtener

una muy buena aproximacion sobre la saturacion de hidrocarburos presentes en las

formaciones. Mediante la elaboracion de esta herramienta se puede lograr la inclusion

de la universidad en la generacion de programas para la industria petrolera.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo General

Desarrollar una herramienta que permita estimar la curva de saturacion de agua,

mediante el uso de parametros petrofısicos inferidos a partir de registros de pozos.

1.3.2 Objetivos especıficos

• Disenar e implantar una herramienta que permita determinar y visualizar la curva

de saturacion de agua.

• Adquirir datos de los registros de pozos obtenidos en los yacimientos de interes.

• Evaluar las formaciones mediante el calculo del volumen de arcilla presente en

las arenas.

• Determinar los parametros petrofısicos: porosidad y volumen de arcilla, inferidos

a partir de los registros.

1.4 Justificacion 4

• Aplicar (tanto en formaciones limpias y arcillosa) los metodos necesarios para el

calculo de la saturacion de agua.

• Realizar el estudio y sus respectivos calculos a diferentes profundidades del pozo.

• Estimar la curva de saturacion de agua.

• Documentar y analizar los resultados obtenidos.

1.4 Justificacion

En vista de la gran importancia del petroleo como recurso esencial y primordial para

Venezuela, el cual no es renovable y que presenta una creciente demanda, es importante

conocer o tener una estimacion sobre las reservas de hidrocarburos presentes en nuestro

paıs.

Casi toda la produccion de petroleo y gas en la actualidad se extrae de

acumulaciones en los espacios porosos de las rocas. “La cantidad de petroleo o gas

contenida en una unidad volumetrica del yacimiento es el producto de su porosidad

por la saturacion de hidrocarburos”, cabe destacar, que el valor de Saturacion de

Hidrocarburos proviene de la estimacion de la Saturacion de Agua (modificado de

Schlumberger, 1989).

En Venezuela existen diferentes programas desarrollados por empresas de

servicios que se encargan del analisis de registros, el calculo de parametros petrofısicos

y de la visualizacion de los mismos, ası como otros resultados. Programas que no estan

a la disposicion de universidades como la Universidad de Los Andes, especıficamente

la escuela de Ingenierıa Geologica que carece de estas herramientas que puedan ser

operadas por los estudiantes para su mejor desarrollo academico.

De estos problemas surge la inquietud de desarrollar este Trabajo de Grado,

en el cual se diseno una herramienta eficiente y confiable, que pueda ser utilizada por

universidades que necesiten de estas para el desarrollo y formacion educativa de sus

estudiantes, mediante la cual, se podra estudiar y evaluar formaciones, yacimientos

y obtener resultados como por ejemplo, el de estimar el volumen o porcentaje de

hidrocarburo presente en los yacimientos.

Capıtulo 2

Marco Teorico

2.1 Introduccion

La evaluacion petrofısica es de vital importancia para la cuantificacion del volumen de

los fluidos presentes en cualquier yacimiento. La evaluacion de los pozos que penetran

el yacimiento genera una serie de parametros importantes para el estudio y comparacion

de las diferentes propiedades fısicas y texturales de la roca, que son imprescindibles en

cualquier estudio geologico detallado.

La evaluacion petrofısica tiene como uno de sus objetivos primordiales la

determinacion de parametros basicos del yacimiento inferidos a partir de registros,

tales como la resistividad, la densidad, el potencial espontaneo, la resistividad del agua

de formacion, capacidad de intercambio cationico, entre otros; para generar en base

a ellos los Modelos de Arcillosidad (Vsh), Porosidad (Ø) y Saturacion de Agua (Sw).

Mediante la Saturacion de Agua, por ejemplo, se puede lograr una buena estimacion

sobre la produccion de hidrocarburos presente en los yacimientos.

Este capıtulo proporciona los y conceptos basicos que guiaran al lector a concebir

los aspectos fundamentales que soportan la realizacion del presente Trabajo de Grado,

conceptos como por ejemplo: clasificacion de las rocas, sus propiedades fısicas, registros,

volumen de arcilla y saturacion de agua, entre otros.

2.2 Yacimientos 6

2.2 Yacimientos

Segun el Diccionario de la Real Academia Espanola (DRAE), un yacimiento es un sitio

donde se halla naturalmente una roca, un mineral o un fosil.

“Se entiende por yacimiento la acumulacion geografica de un material que puede

ser de utilidad para el hombre. Ese material puede ser solido (minerales) o fluido (por

ejemplo petroleo o gas natural)” (http://enciclopedia.us.es/, 2008).

Los yacimientos petrolıferos y de gas de Venezuela se encuentran en

las denominadas cuencas sedimentarias, las cuales se forman por fenomenos de

sedimentacion que soterraron los restos de animales y plantas que, por efecto de la

presion, la temperatura y accion de bacterias, sufrieron profundas transformaciones

que finalmente la transformaron en petroleo. Las cuatro mas importantes cuencas

sedimentarıas productoras de petroleo en Venezuela son: Cuenca de Maracaibo, Cuenca

Oriental de Venezuela, Cuenca de Barinas - Apure y la Cuenca de Falcon.

2.3 Rocas

Segun el DRAE roca es una piedra, o vena de ella, muy dura y solida, o tambien, una

sustancia mineral que por su extension forma parte importante de la masa terrestre.

“Las rocas: Son agregados naturales (sistemas homogeneos) que se presentan

en nuestro planeta en masa de grandes dimensiones. Estan formadas por la asociacion

de uno o mas minerales que pueden formarse por cristalizacion o por transformaciones

en estado solido” (http://www.educa.aragob.es, 2008).

2.3.1 Clasificacion de las rocas

Las rocas se clasifican de acuerdo con la forma como ellas han sido formadas, y se

agrupan en tres clases principales: ıgneas, metamorficas y sedimentarias.

Rocas Igneas

Se forman por el enfriamiento y solidificacion del material de roca que se encuentra

debajo de la corteza terrestre en estado lıquido. Pueden ser formadas debajo de la

2.3 Rocas 7

superficie por enfriamiento muy lento o formadas en la superficie cuando el material

fundido es forzado hacia la superficie de la tierra. En esta categorıa se encuentran

granitos, dioritas, lavas, basaltos, etc.

Rocas Metamorficas

Originalmente pueden ser ıgneas o sedimentarias, sus caracterısticas originales han sido

cambiadas grandemente por las acciones de presion, temperatura y otros factores que

actuaron sobre ellos dentro de la corteza de la Tierra. Entre estas se encuentran las

filitas, esquistos, entre otros.

Rocas Sedimentarias

Estas son originadas por mecanismos fısicos y quımicos a traves de los procesos de me-

teorizacion, erosion, transporte, precipitacion, sedimentacion y litificacion de

sedimentos de rocas preexistentes. Tambien se pueden formar por medios organicos.

La meteorizacion y erosion de las rocas deja unos restos llamados sedimentos,

que son arrastrados por el agua o el viento hasta una cuenca sedimentaria donde son

depositados en forma de estratos. Tras el deposito de los sedimentos comienza la

diagenesis, la cual consiste en el proceso mediante el que los sedimentos se compactan

y cementan para formar rocas diferentes de las que proceden. Este es un proceso que

tiene lugar cerca de la superficie a temperatura y presion relativamente bajas, en el que

se expulsa gases y agua. La compactacion se define como la disminucion de volumen

de materiales no consolidados por la accion de la presion que ejercen los estratos.

La cementacion se produce cuando los materiales no consolidados se unen mediante

otros materiales precipitados procedentes de la circulacion de fluidos (modificado de

http://endrino.cnice.mecd.es/, 2008).

Las rocas sedimentarias pueden ser clasificadas desde el punto de vista de la

composicion, sin embargo, la gran mayorıa de los yacimientos de hidrocarburos se

encuentran en rocas clasificadas como clasticas y carbonaticas.

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas 8

Rocas clasticas

Son formadas por fragmentos de rocas preexistentes y minerales que son

depositados principalmente por acciones mecanicas desde su agente de transporte con

poca o ninguna alteracion quımica. Un ejemplo de estas son las areniscas y lutitas.

Rocas carbonaticas

Este tipo de roca es formada por carbonatos de calcio y de magnesio precipitados

de las aguas marinas por procesos quımicos y bioquımicos. Ejemplo calizas y dolomitas.

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas

En la evaluacion de formaciones es de suma importancia tener conocimiento de las

propiedades fısicas de las rocas. En esta parte del trabajo se va a definir brevemente

cada una de las siguientes propiedades de las rocas:

• Resistividad de la formacion.

• Resistividad del agua de formacion.

• Temperatura y Presion.

• Permeabilidad.

• Factor de resistividad de la formacion.

• Porosidad.

• Saturaciones.

2.4.1 Resistividad de la formacion

La resistencia que ofrece un material al flujo electrico es directamente proporcional

a la longitud del material e inversamente proporcional a su area, como se expresa a

continuacion:

r(resistencia) = R(resistividad)Longitud

Area(2.1)

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas 9

Despejando la resistividad se tiene:

R =rA

L=

Ohm.m2

m(2.2)

Basado en la ecuacion anterior, se puede definir entonces, que la resistividad

de un material es la resistencia electrica que ofrece un cubo de un material cuyas

dimensiones son de un metro cuadrado de area transversal, por un metro de largo, o

la que ofrece una unidad volumetrica de dicho material.

La resistividad de las formaciones es indicativa de su litologıa y de su contenido

de fluidos. Las formaciones geologicas conducen la corriente electrica solo mediante el

agua que contienen. La mayorıa de los minerales que constituyen las partes solidas de

los estratos, cuando estan absolutamente secos, son aislantes. De la misma manera,

cualquier cantidad de petroleo o gas puros que se encuentren en las formaciones, son

electricamente no conductoras (PDVSA CIED, 1999).

2.4.2 Resistividad del agua de formacion

El medio poroso de un yacimiento puede contener agua, petroleo y gas, ya sea in-

dividualmente o cualquiera de los dos o los tres al mismo tiempo. La mayorıa de las

rocas de los yacimientos, sin embargo, contienen siempre cierta cantidad de agua de

formacion, aun cuando se aproximen a condiciones de ser mejoradas por petroleo.

El agua contenida en los poros de los estratos penetrados por la perforacion,

puede variar considerablemente de acuerdo a la localizacion geografica, a la profundidad

y a la edad geologica. Las aguas superficiales por lo general son dulces y de resistividad

comparativamente alta, a medida que se perfora a mayor profundidad, el agua que se

encuentra en las formaciones se hace mas salada. Sin embargo, cabe senalar que este

fenomeno no tiene nada de uniforme o regular. Son muchos los factores que pueden

influenciar en la salinidad de los acuıferos profundos. Uno de ellos es la salinidad del

mar que estaba presente cuando se depositaron los sedimentos, otro lo constituye la

proximidad a las antiguas desembocaduras del rıo y sus aguas dulces, etc (PDVSA

CIED, 1999).

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas 10

2.4.3 Temperatura y Presion

La temperatura y la presion tambien afectan de alguna u otra manera la produccion de

hidrocarburos presente en las formaciones. En el yacimiento, estos factores controlan

las viscosidades y las solubilidades mutuas de los tres fluidos: petroleo, gas y agua

(modificado de Schlumberger, 1989).

La temperatura de las formaciones es funcion de la profundidad a la cual

se encuentra un determinado estrato y del gradiente geotermico (la proporcion en

que aumenta la temperatura de acuerdo a la profundidad) del area considerada.

Comunmente, la temperatura de un yacimiento productivo se dice que no varıa

demasiado, salvo algunas excepciones que muestran lo contrario.

2.4.4 Porosidad

La porosidad es el volumen poroso por unidad de volumen de la formacion. Es la

fraccion del volumen total de una muestra que esta ocupada por poros o espacios

vacıos.

De acuerdo con Halliburton/Welex (1981), la porosidad es la capacidad que tiene

una roca de contener fluidos. Para que un yacimiento sea comercialmente productivo es

obvio que debe tener una porosidad suficiente para almacenar un volumen considerable

de hidrocarburos. Existen dos tipos de porosidad: primaria o intergranular y porosidad

secundaria.

La porosidad primaria es consecuencia de los espacios vacios entre los fragmentos

o partıculas despues de su acumulacion como sedimento. A fin de obtener una idea

general de los valores de la porosidad, imaginemos unas arenas compuestas de granos

esfericos, todos del mismo tamano y apilados unos encima de otros en forma de

estructura cubica: los calculos demuestran que en esta forma se obtendra el maximo

volumen vacio posible, o sea, una porosidad de 47,6%. La porosidad serıa la misma

cualquiera que sea el tamano de las partıculas, siempre y cuando que el arreglo

geometrico (en este caso la estructura cubica) sea el mismo, esto se puede observar

en la figura 2.1.

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas 11

Figura 2.1: Esferas ilustrando una porosidad maxima del 47,6 %. A- Vista

tridimensional, B- Seccion.

Supongamos ahora que estas mismas esferas se arreglan en forma que cada una

de ellas ocupe el valle entre las cuatro que se encuentran debajo: la porosidad se reduce

al 25,9%. En este caso, lo mismo que en el anterior, el tamano de las esferas no importa

siempre y cuando el arreglo geometrico sea el mismo, vease figura 2.2.

Veamos ahora los factores que afectan la porosidad primaria:

• El empaquetamiento: se refiere a la configuracion geometrica de la distribucion

de las partıculas. Esta configuracion puede ser cubica, rombica o hexagonal. La

figura 2.1 y 2.2 ilustran este empaquetamiento.

• La seleccion se refiere a la variacion en el tamano y forma de las partıculas. Una

roca (bien seleccionada) es aquella compuesta por partıculas de tamano y forma

uniforme, en tanto que una roca (pobremente seleccionada) es aquella compuesta

por partıculas con tamano y forma variables, esto se muestra en la figura 2.3.

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas 12

Figura 2.2: Esferas ilustrando una porosidad mınima del 25.9%. A- Vista

tridimensional, B- Seccion.

• El cemento: es una substancia que mantiene juntos los diversos granos o

partıculas.

• La angularidad y redondez de los granos: junto con el empaquetamiento y

seleccion, afectan la porosidad debido al entrelazamiento de los granos ası como

al relleno de los espacios vacıos figura 2.3.

• La compactacion: es el grado de alteracion del tamano y forma de las partıculas

debido a la presion de las rocas suprayacentes.

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas 13

Figura 2.3: Granos redondos, subangulares y angulares.

Ahora, en cuanto a la porosidad secundaria se refiere, podemos mencionar que

es muy importante y es consecuencia de agentes geologicos tales como lixiviacion,

fracturamiento y fisuramiento de la roca durante el proceso de formacion.

La produccion de hidrocarburos en rocas tanto clasticas como carbonatos

proviene de porosidad primaria; sin embargo, frecuentemente la produccion en

carbonatos es consecuencia de porosidad secundaria, la cual es variable.

2.4.5 Factor de Resistividad de la Formacion

De acuerdo con PDVSA CIED (1999), G.E. Archie en 1941, introdujo un concepto, el

cual relaciona la resistividad, la porosidad y la saturacion de agua en los yacimientos

de hidrocarburos, dicho concepto es el de Factor de Resistividad de la Formacion F,

o simplemente Factor de Formacion, por medio del cual se relaciona la resistividad de

una arena saturada de agua Ro, con la resistividad del agua Rw.

Se ha establecido de manera experimental que la resistividad de una formacion

pura con contenido de agua (esto es, una que no contenga hidrocarburos ni una

2.4 Propiedades Fısicas de las rocas 14

cantidad apreciable de arcilla), es proporcional a la resistividad del agua con la cual

esta completamente saturada. De este modo si Ro es la resistividad de una roca de

formacion no arcillosa, saturada al 100% con agua de resistividad Rw, entonces:

F =Ro

Rw(2.3)

En una porosidad determinada, la proporcion Ro/Rw permanece casi constante

para todos los valores de Rw por debajo de aproximadamente 1 Ohm-m. En el caso

de aguas mas dulces y con mayor resistividad, el valor de F puede disminuir a medida

que aumenta la Rw. En el caso de un agua de salinidad dada, mientras mayor sea la

porosidad de una formacion, menor sera la resistividad de la formacion Ro, y tambien

el Factor de Formacion F (de la Ec. 2.3). Por consiguiente el Factor de Formacion esta

inversamente relacionado a la porosidad, entonces:

F =a

φm(2.4)

A traves de los anos, la experiencia ha propiciado una aceptacion general de la

siguiente relacion:

F =0.81

φ2(2.5)

2.4.6 Permeabilidad

La permeabilidad es la capacidad de flujo de los fluidos contenidos dentro de una

roca. Para que un yacimiento sea comercial es necesario no solo que la roca contenga

petroleo o gas, sino que estos fluidos puedan desplazarse dentro de la roca y salir a la

superficie. Por consiguiente, es obvio que la roca solo es permeable cuando los poros

estan conectados. Si esta interconexion no existe, la roca puede ser porosa pero no

tiene permeabilidad (modificado de Halliburton/Welex, 1981).

2.5 Registros 15

La unidad de permeabilidad es el “Darcy”, la cual es bastante grande, por ello

se emplea la milesima parte, o sea el milidarcy, el sımbolo de la permeabilidad es K.

2.4.7 Saturaciones

La saturacion de fluido de una formacion es la fraccion de su volumen poroso que ocupa

el lıquido en consideracion.

La saturacion de agua (Sw) de una formacion puede varia de un 100% hasta un

valor muy pequeno, sin importar que tan “rica” sea la roca del yacimiento de petroleo

o gas, siempre habra una pequena cantidad de agua capilar que el petroleo no puede

desalojar; generalmente dicha saturacion se conoce como saturacion de agua irreducible

(Swi) o connata. La saturacion de petroleo o gas, o saturacion de hidrocarburos (Sh) es

la fraccion del volumen poroso que contiene petroleo o gas. Los poros deben saturarse

de algun lıquido, de este modo la suma de todas las saturaciones de una determinada

roca de saturacion debe ser igual al 100%. Generalmente la saturacion de hidrocarburos

es Sh = 1-Sw (Modificado de Schlumberger, 1989).

2.5 Registros

Segun PDVSA CIED (1999), los dispositivos de medicion que se bajan al pozo

son disenados para medir las propiedades electricas, acusticas y radioactivas de la

formacion, y presentan la respuesta en forma continua, como un registro a lo largo de

todo el pozo, como se logra observar en la figura 2.4. A medida que se va bajando al

pozo, el dispositivo va generando el registro.

Los registros de pozos de petroleo son tecnicas geofısicas in situ, que se utilizan

en las operaciones petroleras para obtener una mayor informacion de los parametros

petrofısicos del pozo. Desafortunadamente, solo algunos de estos parametros pueden

medirse directamente. Actualmente es posible medir una gran cantidad de parametros

que incluyen, entre otros: la resistividad, la densidad, la radioactividad natural, el

potencial espontaneo, etc. La interpretacion de registros es el proceso por el cual los

anteriores parametros mencionados se traducen a los parametros petrofısicos deseados

de porosidad, permeabilidad, litologıa, saturacion de hidrocarburos, entre otros.

2.5 Registros 16

Figura 2.4: Ilustracion de un Registro a medida que se penetra en un pozo.

El objetivo de esta seccion es presentar unas breves definiciones solamente de

los registros (o perfiles), que seran utilizados en la realizacion de Trabajo de Grado,

definiciones que permitan analizarlos y conocer un poco el funcionamiento de los

mismos.

2.5.1 Registros Resistivos

Este perfil, en su presentacion mas comun, esta compuesto de cuatro curvas:

• Curva Lateral.

• Cerva Normal Larga.

• Curva Normal Corta.

• Curva del Potencial Espontaneo (SP)

2.5 Registros 17

La curva lateral es la presentacion de las mediciones hechas por un dispositivo

lateral que esta compuesta de cuatro electrodos como se observa en la figura 2.5. El

principio de su funcionamiento es que se envıa una corriente entre A y B, al mismo

tiempo se mide la diferencia de potencial entre los electrodos M y N. Esta diferencia

de potencial es proporcional a la resistividad del medio que rodea al dispositivo, como

consecuencia, las mediciones continuas de este dispositivo pueden presentarse en una

curva continua de resistividad.

Figura 2.5: Esquema del dispositivo Lateral.

Las curvas normales son medidas hechas por dispositivos normales de diferentes

espaciamientos, largo y corto. La figura 2.6 muestra un dispositivo normal con los

electrodos A y M dentro del pozo y los electrodos B y N en la superficie. El principio

de funcionamiento es el mismo que el lateral, solo que la disposicion de los electrodos

es diferente.

2.5 Registros 18

Estas curvas estan fueras de uso desde los anos sesenta, tienen muchas

limitaciones, requieren de muchos procesos de correccion para determinar la resistividad

verdadera. En cambio la curva de potencial espontaneo (SP) sigue proporcionando

todavıa muchas aplicaciones importantes, pese a que actualmente no se continua

corriendo.

Figura 2.6: Esquema del dispositivo Normal.

La curva del potencial espontaneo (SP) es un registro de la diferencia entre

el potencial electrico de un electrodo movil en el pozo y el potencial electrico de un

electrodo fijo en la superficie. Por lo general, frente a las lutitas, la curva SP define

una lınea mas o menos recta en el registro, la cual se denomina “lınea base de lutitas”.

Frente a las formaciones permeables, la curva muestra desviaciones (deflexiones) de

dicha lınea base, las cuales, en las capas de suficiente espesor, tiende a alcanzar una

deflexion esencialmente constante que se ha dado en llamar una “lınea de arenas”. La

deflexion puede ser a la izquierda (negativa) o a la derecha (positiva), fenomeno que

2.5 Registros 19

depende finalmente de la diferencia de salinidad entre el agua de formacion y el filtrado,

siendo el filtrado el componente que se utiliza a la hora de perforar, generalmente se

utiliza filtrado de barro.

2.5.2 Registro de Rayos Gamma (GR)

El registro GR mide de manera continua la radioactividad natural de las formaciones,

los usos principales de este perfil son:

• Correlacion.

• Analisis mineralogico.

• Determinacion del contenido de arcillas de la formacion.

Un ejemplo de un GR y su respuesta en formaciones tıpicas se puede observar

en la figura 2.7.

Figura 2.7: Esquema del dispositivo Normal.

2.5 Registros 20

Los rayos gamma son impulsos de onda electromagneticos de alta energıa que

son emitidos espontaneamente por algunos elementos radioactivos. Al pasar a traves

de la materia, los rayos gamma experimentan colisiones de Compton (mas adelante

explicadas) sucesivas con los atomos del material de la formacion y pierden energıa

en cada colision. Despues de que el rayo gamma ha perdido suficiente energıa, un

atomo de la formacion lo absorbe por medio de un efecto fotoelectrico. Las lutitas son

las que contienen la mayor concentracion de minerales radioactivas y por lo general,

son mucho mas radioactivas que las arenas, calizas y dolomitas, sin embargo, existen

algunas excepciones.

Actualmente, los perfiles GR se calibran en unidades API, generalmente, las

arenas limpias y los carbonatos tienen niveles de radioactividad que varıan desde 15 a

20 unidades API, mientras que en las lutitas la fluctuacion es entre 120 y 200.

2.5.3 Registro de densidad

Los registros de densidad se usan principalmente como registros de porosidad. Otro de

los usos importantes, y que esta referido directamente a este trabajo, es el de evaluacion

de arenas con arcilla, mas adelante se hablara sobre las formaciones arcillosas.

El perfil de densidad compensada tiene una fuente y dos detectores de rayos

gamma, los cuales estan montados en una almohadilla de 3 pies de largo, forzada a

la pared del pozo mediante un brazo de soporte como se muestra en la figura 2.8.

Los rayos que la fuente emite de manera continua, penetran en la formacion. Allı

experimentan multiples colisiones con los electrones, por lo cual pierden energıa y se

dispersan en todas las direcciones, este mecanismo se denomina dispersion de Compton.

Los detectores del dispositivo captan estos rayos gamma de baja energıa y por cada

uno de estos rayos que choca con ellos, generan una pulsacion electrica que se envıa

a la superficie. Como la dispersion de Compton depende solo de la densidad de los

electrones en la formacion (numero de electrones por centımetro cubico de formacion),

la cual se relaciona estrechamente con la densidad total de la formacion, entonces, esta

ultima puede ser determinada a partir de las pulsaciones enviadas por los detectores;

esta es la base de la medicion estandar del perfil de densidad compensada.

2.6 Formaciones Arcillosas 21

Figura 2.8: Dispositivo de Densidad Compensada.

2.6 Formaciones Arcillosas

Este punto es de gran valor debido a que la presencia de arcillas en las rocas de

yacimientos ejerce influencias muy importantes en las lecturas de todos los dispositivos

de medicion. Estas causan una reduccion en la resistividad de las arenas, porque son

buenos conductores electricos, y generalmente, causan un aumento en las lecturas de

los perfiles de porosidad. Estas influencias traen como consecuencia, que empleando

los metodos convencionales de interpretacion, la ecuacion de Archie por ejemplo, se

sobrestima la saturacion de agua. Por lo tanto, para evaluar las arenas arcillosas, es

necesario emplear metodos especiales.

En muchas discusiones sobre arenas arcillosas, es comun encontrar que usan

los terminos de limolita, arcilla y lutita, sin embargo es bueno aclarar que la limolita

consiste en partıculas muy finas principalmente de sılice y las arcillas son miembros

de la familia de minerales de silicato de aluminio tales como la montmorillonita, illita,

2.6 Formaciones Arcillosas 22

clorita y caolinita. En cambio, la lutita es una mezcla de estos, limolita y minerales de

arcilla que han sido depositados en un ambiente de muy baja energıa.

Los petrofısicos han usado tradicionalmente tres modelos para describir la

distribucion de las arcillas dentro de las rocas yacimiento como se observan en la figura

2.9.

• Laminar, cuando se presentan las capas de lutitas delgadas dentro del cuerpo de

las arenas ocupando una parte del espacio poroso y una parte del volumen de la

matriz.

• Estructural, cuando las arcillas se forman como granos dentro de la matriz de

roca, reduciendo el volumen da la matriz pero no altera la porosidad de la roca;

su ocurrencia no es muy comun.

• Dispersa cuando las arcillas, no lutita, se encuentran diseminadas dentro del

espacio poroso de la roca reduciendo drasticamente la porosidad.

La misma figura 2.9 tambien muestra como cada uno de los modelos de

distribucion altera el volumen de la matriz y la porosidad de la roca.

Figura 2.9: Formas esquematicas de la distribucion de las arcillas en los sedimentos y

sus efectos sobre la porosidad.

2.7 Estimacion de la Saturacion de Agua 23

2.7 Estimacion de la Saturacion de Agua

Creo que es necesario mencionar en este punto que hasta este momento ya se debe

tener una buena nocion de lo importante que resulta el estudio de la saturacion de

agua, ademas de como es el funcionamiento de los registros y de como mediante estos,

es posible evaluar formaciones e inferir los parametros petrofısicos necesarios para llegar

a obtener el calculo de dicha saturacion de agua.

Es por ello que en esta seccion nos enfocaremos en mencionar los metodos que

seran utilizados en este Trabajo de Grado para la estimacion de la curva de saturacion

de agua.

“La saturacion de agua es la fraccion (o porcentaje) del volumen de los poros

de la roca del yacimiento que esta llena de agua. Por lo general se supone, a menos

que se sepa lo contrario, que el volumen de los poros que no estan llenos de agua, estan

llenos de hidrocarburos” (Schlumberger, 1989).

Para el calculo de la saturacion de agua en formaciones limpias (sin arcilla), se

hara uso de la Ecuacion de Archie. Mientras que en formaciones arcillosas, se utilizaran

los modelos de Simandoux y Saraband. Estos metodos seran explicados con detalle en

el Capıtulo 3.

Capıtulo 3

Metodos

3.1 Introduccion

La arcilla es uno de los componentes mas importantes de las rocas en el analisis de

registros. Esta importancia surge por sus propiedades electricas que tienen una gran

influencia en la determinacion de las saturaciones de fluidos. La presencia de arcilla

tambien complica la definicion de porosidad de la roca. La capa de agua de superficie

muy unida en la partıcula de arcilla puede representar una cantidad muy importante

de porosidad. Sin embargo, esta porosidad no indica un yacimiento potencial de

hidrocarburos. Por lo tanto, una lutita o una formacion arcillosa pueden presentar

una porosidad total alta pero una porosidad efectiva baja como un yacimiento potencial

de hidrocarburos.

Esta seccion consiste en revisar, describir y analizar los metodos utilizados en

este Trabajo de Grado para obtener una buena estimacion de la saturacion de agua.

3.2 Saturacion de agua en formaciones limpias (sin

arcilla)

Todas las determinaciones de Saturacion de Agua a partir de registros de resistividad

en formaciones limpias con porosidad intergranular o primaria, se basan en la ecuacion

de Archie.

3.2 Saturacion de agua en formaciones limpias (sin arcilla) 25

3.2.1 Ecuacion de Archie

Se basa en la combinacion de tres definiciones de las propiedades fısicas de las rocas

que fueron presentadas anteriormente. El Factor de Formacion, F se definio como:

F =Ro

Rw(3.1)

Tambien se definio que F se relaciona con la porosidad mediante la expresion:

F =a

φm(3.2)

Donde “a” es una Constante de Tortuosidad y “m” se define como el Factor

de Cementacion. Archie mediante mediciones en el laboratorio consiguio definir una

roca saturada por una mezcla de agua salada e hidrocarburos de acuerdo a la siguiente

relacion:

Snw =

Ro

Rt

(3.3)

Donde “Sw” es la fraccion del agua en la mezcla, es decir, la Saturacion de

Agua, “n” es el Exponente de Saturacion y “Rt” es la Resistividad de la roca saturada

de la mezcla de agua e hidrocarburos. Combinando estas tres relaciones se tiene la

ecuacion de Archie para la determinacion de la saturacion de agua:

Sw =Ro

Rt

=(FRw)

Rt

=aRw

φmRt

(3.4)

Donde:

a: Constante de Tortuosidad

Rw: Resistividad del Agua de Formacion

3.3 Saturacion de agua en formaciones arcillosas 26

Ø: Porosidad

Rt: Lectura del registro de resistividad

m: Exponente de Cementacion

3.3 Saturacion de agua en formaciones arcillosas

Como la ecuacion de Saturacion de Agua de Archie, que relaciona la resistividad de la

roca con la saturacion del agua, afirma que el agua de formacion es el unico material

electricamente conductivo en la formacion, la presencia de otro material conductivo

(es decir, arcilla), requiere que la ecuacion de Archie se modifique para adaptarla

a la existencia de otro material conductivo o que se desarrolle un nuevo modelo para

relacionar la resistividad de la roca con la Saturacion de Agua en formaciones arcillosas.

Es por esto, que aquı haremos referencia a dos de los metodos mas utilizados

para el calculo de Sw, en este tipo de formacion.

3.3.1 Modelo de Simandoux

Ha sido usado ampliamente en todo el mundo y esta comprobado que funciona bastante

bien en muchos Yacimientos venezolanos. Este modelo se basa en que la conductividad

o 1/Rt de una arena arcillosa se puede expresar de la siguiente manera:

1

Rt

=

(φm

aRw

)Sn

w +

(Vsh

Rsh

)Sw (3.5)

Donde Vsh y Rsh, son el volumen y la resistividad de las arcillas suprayacentes

o infrayacentes respectivamente. La siguiente expresion es la ecuacion de Simandoux

para calcular Sw, si m=n=2:

Sw =

[(aRw

φ2Rt

)+

(aRwVsh

2φ2Rsh

)2] 1

2

−[aRwVsh

2φ2Rsh

](3.6)

3.4 Calculo de porosidad y volumen de arcilla 27

3.3.2 Modelo de Saraband

Este modelo se basa en una modificacion de la ecuacion de Simandoux agregandole el

termino (1-Vsh) como se muestra a continuacion:

Sw =

[(aRw (1− Vsh)

φ2Rt

)+

(aRw (1− Vsh) Vsh

2φ2Rsh

)2] 1

2

−[aRw (1− Vsh) Vsh

2φ2Rsh

](3.7)

3.4 Calculo de porosidad y volumen de arcilla

Cabe mencionar que estas tres ecuaciones o modelos descritos, necesitan para sus

calculos la Porosidad (Ø) y el Volumen de Arcilla (Vsh), estos parametros petrofısicos

se obtienen de los registros de densidad y rayos gamma respectivamente, mediante las

ecuaciones siguientes:

Ø =(Dma−Db)

(Dma−Df)(3.8)

Donde:

Dma : Densidad de la matriz de formacion

Db : Densidad leıda del registro de resistividad

Df : Densidad del fluido

Y,

V sh =(GR−GR min)

(GR max−GR min)(3.9)

Donde:

GR : Gamma Ray leıda del registro.

GRmax : Gamma Ray maximo.

GRmin : Gamma Ray mınimo.

3.5 Base de Datos 28

3.5 Base de Datos

Una base de datos es un “almacen” que nos permite guardar grandes cantidades

de informacion de forma organizada para que luego podamos encontrar y utilizar

facilmente. Tambien se puede definir como una serie de datos organizados y

relacionados entre sı, los cuales son recolectados y explotados por los sistemas de

informacion de una empresa o negocio en particular.

En este sentido, una biblioteca por ejemplo, puede considerarse una base de

datos compuesta en su mayorıa por documentos y textos impresos en papel e indexados

para su consulta.

A fin de poder estimar la saturacion de agua, es necesario que este Trabajo

de Grado cuente con una base de datos compuesta de tres registros por cada pozo a

evaluar. Registros de los cuales ya se ha hecho mencion en este capıtulo.

Estos registros son un conjunto de informacion almacenada en memoria auxiliar,

o bien, un conjunto de datos pertenecientes a un mismo contexto y almacenados

sistematicamente para su posterior uso y manipulacion por parte de la herramienta.

Cada registro utilizado para este Trabajo de Grado posee un fin especıfico,

es decir, nos permite obtener ciertas caracterısticas relacionadas al pozo en estudio,

mediante el calculo de algunos parametros petrofısicos de interes. Por ejemplo:

El Registro GR, es una medicion de la radioactividad natural de las formaciones,

en las formaciones sedimentarias el registro normalmente refleja el contenido de arcilla

de las formaciones, porque los elementos radioactivos tienden a concentrarse en arcillas

y lutitas. Por tanto el registro GR sera necesario para obtener el volumen de arcilla

presente, y ası inferir si el tipo de formacion es limpia o arcillosa y ademas, saber que

metodo serıa conveniente utilizar para estimar la saturacion de agua

El Registro de Densidad por su parte, se usa principalmente como registro de

porosidad, a traves de este registro se logra conocer que tan poroso es el medio, dato

de gran relevancia ya que mientras mas porosa sea la formacion, mas fluido estara

presente en ella.

En cuanto al Registro de Resistividad, podemos mencionar que el medir la

resistividad de la formacion a lo largo del pozo es un parametro clave para determinar la

saturacion de hidrocarburos. La electricidad puede pasar a traves de una formacion solo

3.5 Base de Datos 29

debido al agua conductiva que contenga dicha formacion. Con muy pocas excepciones,

como el sulfuro metalico y la grafita, la roca seca es un buen aislante electrico. Ademas,

las rocas perfectamente secas rara vez se encuentran. Por lo tanto, las formaciones

subterraneas tienen resistividades mensurables y finitas debido al agua dentro de sus

poros o al agua intersticial absorbida por una arcilla. Resistividades relativamente baja

casi siempre significa la presencia de agua, mientras que resistividades altas definen la

presencia de un fluido no conductor, posiblemente hidrocarburos.

Para efectos de este Trabajo de Grado, cada registro debera estar compuesto de

dos columnas separadas por un espacio o por tabulacion, la primera columna tendra

como informacion la profundidad del pozo, mientras que el contenido de la segunda

columna sera la medicion correspondiente a cada registro. Los registros son archivos

que se crean con cualquier editor de texto, con extension (.dat).

La figura 2.10 muestra un ejemplo de un registro GR.

Figura 3.1: Imagen de un Registro GR.

3.6 Implantacion en C++ 30

3.6 Implantacion en C++

La computacion llego para facilitar el trabajo humano. No es difıcil imaginar la gran

utilidad que tiene la computacion en todas las actividades de la vida moderna del

hombre, ya sea como apoyo escolar, en el trabajo, el entretenimiento y la comunicacion.

Todo esto se debe a las nuevas prestaciones de la tecnologıa informatica, a las, cada vez

mejores herramientas de desarrollo, y por supuesto, a los disenadores y desarrolladores

de soluciones software. Es por eso que el interes de los informaticos hacia el campo

de la programacion debe crecer, para ası desarrollar eficaz y eficientemente programas

computacionales que respondan a las necesidades especıficas de usuarios finales.

Con esta idea en mente y luego de haber definido los metodos y las funciones que

seran utilizadas en el desarrollo del sistema, seran implantados mediante el lenguaje

de programacion C++, utilizando la programacion orientada a objetos (POO); ya que

esta permite realizar grandes programas mediante la union de elementos mas simples,

que pueden ser disenados y comprobados de manera independiente del programa que

va a usarlos. Muchos de estos elementos podran ser reutilizados en otros programas.

3.7 Estructura de la Herramienta y del Codigo

El objetivo de esta seccion es poder visualizar la arquitectura funcional de la

herramienta, mediante esta se ofrece al lector la posibilidad de tener una mayor nocion

sobre el funcionamiento de la aplicacion y de como a traves de ciertos pasos que se

siguen se logran obtener los resultados deseados.

Por otra parte, se describe brevemente como esta organizado el codigo, sus

componentes y la especificacion general de cada uno de ellos.

3.7 Estructura de la Herramienta y del Codigo 31

3.7.1 Estructura de la Herramienta

Figura 3.2: Imagen que ilustra la Estructura del Proceso.

En la figura anterior se observa una estructura de la herramienta, cuyo

funcionamiento se puede describir brevemente de la siguiente manera:

Inicialmente, se debe contar con datos de entrada como lo son los tres registros

ya descritos y ciertos parametros necesarios, estas entradas por un lado son utilizadas

para determinar la porosidad y el volumen de arcilla, con estos parametros petrofısicos

se estima la saturacion de agua a traves de los tres metodos mencionados en este

capıtulo, este paso se debe realizar en toda la profundidad del pozo o en algun intervalo

de interes a estudiar, esto con el fin de obtener la saturacion de agua a lo largo de todo

el intervalo y poder graficar dichas curvas.

Por otra parte, a traves de las entradas se obtiene el valor del volumen de arcilla

promedio del intervalo estudiado, con el que se podra conocer la calidad del yacimiento,

es decir, definir si la formacion se considera limpia o arcillosa.

Con estos resultados, estarıa en manos del Ing. Geologo o Petrofısico dar las

conclusiones referentes a la evaluacion de dicha formacion.

Es importante mencionar que este es aproximadamente el proceso que se sigue

hasta obtener las curvas de saturacion de agua. Adicionalmente a los objetivos de

este trabajo se realizan dos graficas cruzadas que permitiran evaluar yacimientos; estas

curvas, su fin y proceso se mencionan en detalle en el capıtulo 4.

3.7 Estructura de la Herramienta y del Codigo 32

3.7.2 Estructura del Codigo

El codigo fue disenado utilizando la Programacion Orientada a Objetos (POO) que

nos ofrece el lenguaje de programacion C++. Basicamente la POO permite escribir

software, de forma que este organizado mediante modulos o funciones en la misma

manera que el problema que trata de modelizar. El diseno modular e integrado permite

hacer programas mas faciles de escribir, mantener y reutilizar, ademas el software puede

ser extendido, agregandole nuevos modulos o modificandolos de manera que este se

pueda adaptar a las necesidades deseadas por el usuario.

La figura 3.3 muestra un diagrama sobre las clases que fueron implantadas en

el programa, en ella se puede observar que la clase denominada “widgetgallery” es la

clase principal, en la se encuentra la mayor parte del codigo, contiene gran cantidad de

metodos que cumplen importantes funciones, y su codigo tambien incluye otras cuatro

clases de las cuales necesita para realizar ciertas funciones que complementan el diseno

y desarrollo del software, o mejor dicho de la herramienta que se desarrollo en este

Trabajo de Grado.

Figura 3.3: Imagen que ilustra las Clases Contenidas en el Codigo.

A continuacion, se detallara brevemente cual es el funcionamiento del codigo

en general, ası como la descripcion de algunos metodos y funciones que poseen las

clases implantadas. La clase “widgetgallery” es la clase principal y la mas importante

del codigo, ella hereda de la clase “renderarea” el tamano de la seccion rayada de la

ventana principal, ası como el color negro que se utilizo para definir las lıneas de esa

seccion. Tambien hereda de la clase “norwegianwoodstyle” los seis diferentes estilos de

3.7 Estructura de la Herramienta y del Codigo 33

visualizacion que posee la herramienta.

El codigo que se encarga de dibujar la seccion rayada donde precisamente

se visualizan las distintas curvas, se implanto al comienzo de la clase principal

“widgetgallery”; en ella tambien se definen o declaran algunas constantes globales,

variables, etiquetas y botones necesarios para cumplir ciertas tareas, seguido a estas

declaraciones se implantan unas lıneas de codigo utilizadas para conectar cada uno de

los botones mostrados en la parte izquierda de la ventana principal de la herramienta

(denominaremos a esta ventana principal de la herramienta “widget”), luego se

especifican las posiciones que ocuparan estos botones y etiquetas dentro del widget.

Seguidamente se codifican todas los metodos o funciones necesarias que se encargan de

llevar a cabo el cumplimiento de todos los objetivos.

En esta clase “widgetgallery” se implantaron funciones como las siguientes:

setOpenGR(), setOpenRes() y setOpenDen() que se encargan de cargar los archivos

de entrada de los registros de Rayos Gamma, de Resistividad y de Densidad

respectivamente, la funcion setparametros() permite introducir los valores de ciertos

parametros necesarios para los calculos, posee una funcion encargada de determinar

el Petroleo Original En Sitio (POES) denominada setcalcularpoes(), da la posibilidad

mediante la funcion setiniciofindeventana() de definir los limites entre los cuales el Ing.

Geologo desea realizar la evaluacion de la formacion, tambien incluye las funciones

porosidad() y VshGR() a traves de las cuales se determinan la porosidad y el volumen

de arcilla a lo largo de todo el tramo a evaluar. Los metodos encargados de determinar

la saturacion de agua, se implantaron en las funciones SwArchie(), SwSimandoux()

y SwSaraband(); tambien se implantaron las funciones encargadas de graficar en el

widget las cinco curvas con las que cuenta la herramienta. Estas son algunas de las

funciones mas importantes que se implantaron en la clase principal “widgetgallery”.

Existen dos clases adicionales que son las clases “window” y “window1”,

las cuales son utilizadas por “widgetgallery” para realizar en unas nuevas ventanas

emergentes denominados widgets hijos, las graficas cruzadas o crossplots que se

adicionaron a la herramienta.

Estas dos clases comienzan definiendo variables, etiquetas y botones utilizados,

y definen las posiciones de los botones y etiquetas en el widget hijo respectivo. La

3.8 Creacion de la Interface Grafica Mediante Qt4 34

clase “window” posee funciones que se encargan de cargar el archivo de entrada de los

valores de saturacion de agua y resistividad de la formacion promedios de la arena de

interes del yacimiento, de no poseer un archivo de entrada con estos valores, cuenta

con una funcion que permite ingresar estos datos uno por uno. Mediante un boton que

se conecta con una funcion permite dibujar los valores promedios de entrada, y da la

posibilidad de ajustar a esos valores tanto una recta como una funcion exponencial.

Para concluir, a traves de un metodo permite obtener el valor deseado de saturacion de

agua de corte mediante el cual se logra inferir las conclusiones referentes al yacimiento

evaluado.

Finalmente, el codigo implantado en la clase “window1” es muy similar al de la

clase “window” con la diferencia que la grafica cruzada que se genera en “window1” es

entre la saturacion de agua y el volumen de arcilla, igualmente estos valores se pueden

cargar si se posee un archivo de entrada o se pueden introducir uno por uno, y a traves

de una funcion que grafica una recta especial a estos valores se logra obtener el volumen

de arcilla de corte con el cual dar las conclusiones finales.

3.8 Creacion de la Interface Grafica Mediante Qt4

El siguiente paso de este modelo esquematico seria unir el codigo implantado en C++

con la aplicacion Qt4 para poder crear una gustosa interface de usuario del programa

usando las librerıas qt, que sea lo mas sencilla posible en cuanto a su manejo se refiere.

3.9 Validacion del Programa

Finalmente con el programa obtenido en el punto anterior se hace necesario realizar un

analisis de validacion que permita reconocer la confianza en los resultados a obtener.

Este punto se puede denominar como la base de todo el estudio, ya que en el se realizan

todas las pruebas posibles a la herramienta, con el fin de lograr un acoplamiento de

todo el proceso y con esto obtener una robusta y factible herramienta, confiable y

eficiente a la hora de evaluar formaciones y yacimientos.

Capıtulo 4

Resultados

4.1 Introduccion

En este capıtulo se presentan los resultados obtenidos luego de haber implantado los

metodos vistos en el capıtulo anterior y de haber realizado las respectivas pruebas y

evaluaciones.

Primeramente se hace referencia a la herramienta que se presenta en este

trabajo, la cual, como ya se ha mencionado, consiste en un programa disenado

mediante el lenguaje de programacion C++ y la aplicacion Qt4, ası como una breve

interpretacion de este.

Posteriormente, se realiza un estudio de evaluacion de una formacion con datos

reales, en el que se determina la curva de saturacion de agua, para luego analizarla e

interpretarla a fin de mostrar el buen funcionamiento de la herramienta, de como

median-te esta poder interpretar formaciones y yacimientos, y ası obtener de ella

parametros petrofısicos de suma importancia como lo es la tan mencionada saturacion

de agua.

4.2 Herramienta de visualizacion

El resultado que se presenta en este trabajo de grado se muestra en la figura 4.1, en esta

se puede visualizar una interface grafica que posee 6 estilos de visualizacion (senalados

4.2 Herramienta de visualizacion 36

en el Apendice A), lo cual la hace agradable a la hora de trabajar en ella, dando la

opcion al usuario de elegir el estilo que mas le guste.

Figura 4.1: Interface final de la Herramienta.

La herramienta permite cargar la data de entrada: Registros GR, Registros de

Densidad, Registros de Resistividad, los cuales fueron suministrados por INTEVEP-

PDVSA, ademas de ciertos parametros necesarios por las formulaciones, esto con la

finalidad de llevar a cabo una de las funciones mas importantes que esta herramienta

posee, como lo es la evaluacion y caracterizacion de formaciones a traves de la curva

de saturacion de agua inferida de los registros de pozos. Una buena estimacion de la

saturacion de agua, nos dara un buen indicio de la existencia o no de hidrocarburo

(petroleo y gas) en el pozo.

Otro punto que hace que esta herramienta posea un alto grado de importancia,

es que, a traves de la visualizacion de dos ventanas emergentes, en las cuales se realizan

4.3 Visualizacion de Curvas 37

unas graficas cruzadas, se logra determinar la Saturacion de Agua de corte (Swc) y

el Volumen de Arcilla de corte (Vshc), y con ello, no solo evaluar formaciones, sino

tambien evaluar yacimientos conformados por numerosos pozos.

Para facilitar la vision de los resultados que describiremos a continuacion,

utilizaremos otro estilo de interface de la herramienta.

4.3 Visualizacion de Curvas

En la figura 4.2 se visualizan las curvas de Rayos Gamma (GR) y de Resistividad (R),

estas se grafican directamente de los registros de entrada respectivos.

Figura 4.2: Curva GR y Curva de Resistividad.

Estas curvas constituyen el eje central de todos los metodos de evaluacion de

formaciones, tienen la capacidad de registrar tantas propiedades de las formaciones

4.3 Visualizacion de Curvas 38

para presentarlas en forma continua a lo largo de todo el pozo. Los registros de los

cuales surgen estas curvas, miden propiedades radioactivas y electricas de la formacion,

para ser interpretadas y convertidas en propiedades como porosidad, volumen de arcilla,

saturacion de agua y tipo de roca (litologıa), entre otras; y con ello poder observar si

existe la presencia de arenas prospectivas, y de si estas poseen alto grado de resistividad,

ya que de ser ası se tendra importante indicio de que a esa profundidad puedan haber

arenas productoras de hidrocarburos.

La Figura 4.3 muestra la curva de saturacion de agua obtenida mediante los

metodos ya expuestos, Archie (SwArchie), Simandoux (SwSim) y Saraband (SwSar).

Figura 4.3: Curvas de Saturacion de Agua (Mediante Archie, Simandoux y Saraband).

El valor de la saturacion de agua puede servir para determinar el volumen de

hidrocarburos existentes en un tamano determinado de yacimiento, es decir, para el

calculo de reservas.

4.3 Visualizacion de Curvas 39

Como ya se ha mencionado la presencia de arcillas en la formacion altera tanto

la porosidad como la resistividad de la formacion, esto a su vez ocasiona alteraciones

a la saturacion de agua; es por eso que en este Trabajo de Grado se decidio calcular la

curva de saturacion de agua mediante estos tres metodos.

La herramienta puede graficar la curva Sw de las tres formas posibles y al

mismo tiempo; pero para saber que tipo de formacion esta presente (formacion limpia

o arcillosa) y que metodo o modelo es mejor, en la ventana principal del programa

se encuentra un dispositivo que muestra el volumen de arcilla (Vsh), ya con este, el

especialista decidira que metodo usar para obtener la saturacion de agua. Se considera

una formacion limpia si el Vsh es menor a 50%, mientras que se considera arcillosa si

este Vsh es mayor o igual a 50%; esta regla puede variar, todo depende de resultados

anteriores que se hayan estimado en la formacion que se esta evaluando; no siempre se

considera el 50% como lımite, pero en muchas ocasiones el valor exacto se encuentra

casi siempre muy cercano al 50%, por tanto, queda en decision del especialista usar su

experiencia para decidir que valor utilizar al momento de evaluar una formacion.

Para formaciones consideradas limpias se utilizo la ecuacion de Archie; esta es

la mas utilizada en este tipo de formaciones y exhibe resultados bastante aceptables.

Mientras que para las llamadas formaciones arcillosas, la herramienta cuenta con dos

modelos a elegir para obtener Sw, ya que la ecuacion de Archie presenta limitaciones y

no es recomendado utilizarla cuando existe la presencia de arcilla. Estos modelos son

los de Simandoux y Saraband; el modelo de Simandoux ha sido usado ampliamente en

todo el mundo y cuyas pruebas muestran que este funciona bastante bien en muchos

yacimientos venezolanos; sus resultados son bastante parecidos que los obtenidos por el

modelo de Saraband ya que este es una modificacion de Simandoux. Pero cabe destacar

que entre estos dos modelos no es mucha la diferencia y por ende la herramienta posee

ambos, para que el usuario tenga la libre eleccion de decidir cual usar.

A continuacion, se presentan dos graficas cruzadas o crossplot, adicionales a

los objetivos de la Tesis, pero que mediante su estudio e interpretacion se logran

obtener parametros importantes para la evaluacion de yacimientos, por el cual se

decidio incluirlas en este Trabajo de Grado.

4.4 Crossplot 40

4.4 Crossplot

El primero de los crossplots al que se hara referencia se puede visualizar en la figura 4.4,

en el se representan puntos de saturacion de agua promedio (Sw) contra la resistividad

verdadera de la arena (Rt) de cada uno de los pozos evaluados petrofısicamente; estos

datos los provee la herramienta en su ventana principal y se obtienen del estudio del

tramo que el especialista apunta como importante y el cual decide observar y analizar.

Es necesario mencionar que estos Sw y Rt, son datos de un solo pozo. Por lo tanto se

debe dejar claro que este tipo de estudio se realiza especialmente para un yacimiento,

es decir, para una gran cantidad de pozos.

Figura 4.4: Crossplot entre Sw y Rt.

Este crossplot tiene la finalidad de encontrar la saturacion de agua de corte

(Swc), parametro petrofısico de suma importancia, ya que mediante su interpretacion se

podra concluir entre que lımites, el yacimiento posee hidrocarburo con baja saturacion

4.4 Crossplot 41

de agua, y entre cuales limites el yacimiento cuenta con hidrocarburo y alta saturacion

de agua.

El segundo crossplot que se inserto a la herramienta de este Trabajo de Grado,

es una grafica cruzada entre la Saturacion de Agua Promedio (Sw) y el Volumen de

Arcilla promedio (Vsh), (vease la figura 4.5); dichos valores tambien se muestran en la

interface principal de la herramienta y se debe tener cuidado, ya que estos tienen que

ser obtenidos del tramo estudiado para el primer crossplot, es decir, el estudio de estos

valores y los anteriores tienen que tener los mismos lımites en cuanto profundidad se

refiere.

Figura 4.5: Crossplot entre Sw y Vsh.

El objetivo de esta grafica cruzada es introducir el valor de Swc obtenido en el

crossplot anterior, este sera evaluado en la recta con el fin de encontrar el respectivo

volumen de arcilla de corte (Vshc), valor significativo cuya interpretacion ayuda a

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 42

descifrar el tipo de arena presente en el yacimiento (arena limpia o arcillosa).

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis

En este punto se presentan pruebas realizadas a la herramienta con el objetivo de

evaluar el comportamiento tanto de una formacion como de un yacimiento, esto con

la introduccion de datos reales. Primero interpretar el comportamiento de un pozo

en particular mediante las curvas incluidas en el programa; y como segundo, estudiar

un yacimiento real conformado por 35 pozos, esto ultimo, a traves de los crossplots

anteriormente mencionados.

4.5.1 Evaluacion a un Pozo

Los datos de entrada necesarios para esta evaluacion fueron suministrados por

INTEVEP-PDVSA.

• Primero fueron cargados los registros GR, Resistividad y Densidad.

• Luego se introdujeron algunos parametros necesarios para calcular Sw mediante

los tres metodos, estos valores fueron: matriz de formacion (Dma=0.2), cons-

tante de tortuosidad (a=0.8), resistividad del agua de formacion (Rw=0.4) y

resistividad de la arcilla (Rsh=85).

• Se pulsaron los botones: Ver Volumen de Arcilla y Lımites.

• Finalmente se pulso la opcion correspondiente a cada grafica. El tramo estudiado

va desde los 2217.5 pies hasta los 2500 pies de profundidad.

Para visualizar el resultado a estos pasos, vease la figura 4.6.

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 43

Figura 4.6: Resultado de Evaluacion de un Pozo.

Analizando las curvas GR y Resistividad (en color rojo), podemos notar que

poco antes de la mitad del tramo graficado, exactamente dentro del ovalo azul, la curva

GR muestra un deflexion hacia la izquierda lo que nos senala que a esa profundidad

podrıan existir arenas limpias y quizas con caracterısticas de yacimientos productores

de hidrocarburos, esto se complementa con la curva de Resistividad, ya que a esa

misma profundidad esta muestra picos altos, es decir, que se presenta algun fluido poco

conductor de electricidad, el cual pudiera ser el hidrocarburo ya que el mismo posee

alta resistencia al paso de la corriente debido a la ausencia de sales en su composicion,

en cambio el agua como sabemos, es conductor de corriente siempre y cuando tenga

algunos iones salinos disueltos, por lo que mediante estas dos curvas pudieramos

inferir que a esa profundidad hay arenas productoras y que existe la presencia de

hidrocarburo. Pero hay que tener cuidado con esto, no es totalmente seguro, ya que la

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 44

sola interpretacion de las curvas de Rayos Gamma y Resistividad, a la profundidad de

una formacion, no es un indicativo concluyente de la presencia de hidrocarburos, existen

otras herramientas, que complementarias a las ya mencionadas, podrıan comprobar

la presencia de hidrocarburos; estas son: curva de Densidad de la formacion, curva

Acustica y curva Neutronica. Sin embargo, para efectos de este Trabajo de Grado, se

tiene la posibilidad de analizar las curvas de saturacion de agua, calculadas a partir de

tres modelos diferentes, como un indicio de las relaciones porcentuales de los diferentes

fluidos presentes en los espacios porales de las formaciones.

En este sentido, observando las curvas de Sw (en color azul) en la misma figura

4.6, notamos que casi todo el tramo estudiado posee una baja saturacion de agua, a

excepcion de una seccion cerca de los 2217.5 pies, que muestra una saturacion entre el

30% y 50% aproximadamente y algunos dos o tres valores en el 100% o muy cercano

a este, con ello, la inferencia obtenida mediante las curvas GR y Resistividad toma

mayor peso.

Para saber cual metodo, o mejor dicho, cual curva de referencia utilizar, pedimos

al programa que nos muestre el valor promedio de volumen de arcilla, en este caso ese

valor fue de 45.5718%, y dado que es menor a 50% la curva de Archie nos darıa mejores

resultados, claro esta, que este valor es muy cercano al 50% y que las otras dos curvas

tambien se pudieran utilizar para interpretarlas y obtener los resultados.

Para finalizar, se podrıa decir que en este pozo y a la profundidad evaluada,

hay una gran probabilidad de encontrar petroleo; de nuevo, es importante mencionar

que aunque es una conclusion con alta probabilidad de ser cierta, no siempre es lo que

esperamos. Solo es un buen indicio de la posible existencia de petroleo.

4.5.2 Evaluacion de un Yacimiento

Se evaluo un yacimiento formado por 35 pozos, los valores indispensables para esta

evaluacion se recolectaron de un Trabajo Final de Grado de la Escuela de Ingenierıa

Geologica de la Universidad de los Andes (Carrero N, 2008), datos que pertenecen a

una evaluacion petrofısica del campo San Joaquın, Area Mayor de Anaco del Estado

Anzoategui.

Primero se trabajo el crossplot correspondiente a los valores promedios de Sw y

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 45

Rt, estos se observan en la tabla 4.1

Identificador del Pozo Sw Rt

1 39 22

2 40 30

3 30 35

4 32 40

5 41 35

6 24 40

7 31 30

8 15 55

9 38 30

10 21 60

11 31 30

12 20 45

13 24 45

14 19 40

15 14 90

16 16 100

17 12 100

18 28 40

19 27 30

20 11 75

21 12 130

22 16 70

23 21 50

24 39 15

25 20 37

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 46

Identificador del Pozo Sw Rt

26 26 75

27 35 25

28 14 70

29 5 300

30 38 25

31 12 120

32 36 25

33 30 37

34 31 30

35 30 40

Tabla 4.1: Valores Promedios Sw y Rt de pozos del Campo San Joaquın.

Los pasos a seguir fueron:

• Los valores de la tabla 4.1 se llevaron a un archivo de entrada que fue cargado

por la herramienta.

• Se introdujo el numero de pozos que posee el yacimiento y se pulso sobre la opcion

dibujar puntos.

• Se revisaron las dos curvas que cumplen la funcion de lınea de tendencia

para adaptar los datos, y se opto por dejar para la evaluacion, la curva

exponencial, esto debido a la experiencia de estudios petrofısicos anteriores, en

cuyas conclusiones, casi la totalidad de las evaluaciones, la curva exponencial es

la que mejor se adapta a los datos.

• Por ultimo, se introdujo un valor de resistividad de corte (Rtc), obtenido

fundamentalmente de los datos de produccion de los pozos que estan siendo

evaluados petrofısicamente, es decir, se debe buscar en las carpetas de los pozos, el

mınimo valor de Resistividad para la cual la arena haya “probado” hidrocarburo,

con el fin de obtener la respectiva saturacion de agua de corte (Swc), que servira

para interpretar el resultado del crossplot.

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 47

El resultado se observa en la figura 4.7.

Figura 4.7: Crossplot entre Sw y Rt. Datos del Campo San Joaquın.

La idea principal es que mediante la curva (que funciona como lınea de tendencia

al ajuste de los datos), se logra calcular el valor de Swc, introduciendo un valor de Rtc

que debe poseer con anterioridad el especialista.

Para efectos de este ejemplo, se introdujo un valor Rtc=15 ohm-m, obteniendose

un Swc= 46.5449%.

La evaluacion petrofısica derivada del yacimiento ubicado en el Campo San

Joaquın, formado por 35 pozos, nos ofrece como resultado que cualquier pozo dentro

del yacimiento que posea una saturacion de agua promedio menor o igual a la Swc

presenta predominantemente hidrocarburo, mientras que una Sw mayor a la Swc

indica que la arena estudiada en el pozo, presenta un alto porcentaje de saturacion

de agua en comparacion a la del hidrocarburo, por lo cual probablemente no se

considerarıan a estos pozos como candidatos a futuros trabajos de canoneo, recanoneo,

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 48

reactivacion/recompletacion, etc. Estas conclusiones son validas a nivel de la arena de

interes que el petrofısico o especialista desea evaluar el yacimiento.

Para terminar con la evaluacion al yacimiento, se efectuo el crossplot entre los

valores Sw y Vsh que se muestran en la tabla 4.2.

Identificador del Pozo Sw Vsh

1 39 13

2 40 11

3 30 8

4 32 13

5 41 6

6 24 19

7 31 19

8 15 26

9 38 13

10 21 6

11 31 17

12 20 28

13 24 18

14 19 27

15 14 19

16 16 13

17 12 14

18 28 13

19 27 25

20 11 28

21 12 11

22 16 19

23 21 19

24 39 35

25 20 28

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 49

Identificador del Pozo Sw Vsh

26 26 6

27 35 22

28 14 19

29 5 14

30 38 14

31 12 11

32 36 11

33 30 13

34 31 14

35 30 17

Tabla 4.2: Valores Promedios Sw y Vsh de pozos del Campo San Joaquın .

Los pasos que se siguieron en la elaboracion de este estudio fueron:

• El archivo de entrada que fue cargado por el programa estaba formado por los

valores de la tabla 4.2.

• Igualmente se introdujo el numero de pozos que posee el yacimiento y se pulso

sobre la opcion dibujar puntos.

• Se dibujo la recta.

• Por ultimo, se introdujo el valor de Swc obtenido en la grafica anterior; este es

evaluado por una funcion del sistema con cuyo valor se calcula el volumen de

arcilla de corte (Vshc), que sera analizado y con lo cual se dara la respectiva

conclusion sobre el yacimiento.

El resultado de seguir estos pasos se observa en la figura 4.8.

De este resultado lo que se quiere es el calculo de Vshc; este valor luego de

introducir el Swc que se obtuvo anteriormente, arrojo un resultado del Vshc= 44.2105%.

Y cuya interpretacion en el ejemplo de la evaluacion petrofısica del Yacimiento del

Campo San Joaquın permite concluir que, todo pozo del yacimiento evaluado con un

4.5 Pruebas Experimentales y Analisis 50

Figura 4.8: Crossplot entre Sw y Vsh. Datos del Campo San Joaquın.

volumen de arcilla menor o igual al Vshc, se presume la existencia predominante de

arenas con bajo contenido de arcillosidad, es decir, arenas limpias; en cambio todo pozo

con volumen de arcilla mayor a este Vshc revela la presencia de una arena bastante

arcillosa. La importancia de la determinacion de este parametro, es que le permite al

evaluador discriminar los pozos de mejor calidad petrofısica y sedimentologica a nivel

de las arenas de interes, ya que la presencia de altos porcentajes de litologıas de grano

fino, como las arcillas y lutitas, pueden traer problemas a futuro durante la produccion

de dichos pozos, como por ejemplo, la migracion de finos que taponen las rejillas y

afecten las bombas de extraccion, entre otros.

Estas conclusiones son validas al nivel de las arenas de interes que fue evaluado

el crossplot anterior.