muestreo de nucleos

7/23/2019 Muestreo de Nucleos

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UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL CARMEN

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y PETROLERAS

Alumno:

Bonifacio Hernndez Lpez

Profesor:

MIP. Armando Rene Godina Rojas

Materia:Caracterizacin Dinmica de Yacimientos

Tema:

Muestreo de Ncleos

07 de Julio del 2015, Cd. del Carmen, Campeche.


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Muestreo de Ncleos

Un ncleo consiste en una muestra de roca tomada del pozo a una profundidad especfica,

por medios especiales, preservando su estructura geolgica y sus caractersticas

fisicoqumicas de la mejor manera posible, con la finalidad de realizar anlisis petrofsicos y

geolgicos. Se obtienen generalmente mediante la perforacin de la formacin con un

taladro rotatorio de seccin transversal hueca, corte de porciones de paredes, corte con

herramientas de cable y con fluidos de perforacin. Se obtienen as muestras en forma

cilndrica de ms de 10 mde longitud y 11 cmde dimetro. Este tipo de muestras presenta

las siguientes ventajas:

Se les puede asignar una profundidad exacta.

Si se toman adecuadamente, pueden estar libres de contaminacin por fluidos de

perforacin. En la mayora de los casos son de absoluta representatividad.

Por su volumen y caractersticas son de gran versatilidad, siendo adecuados para

anlisis petrofsicos, sedimentolgicos, microtcnicos, micro-paleontolgicos, etc.

Si son usados adecuadamente ofrecen resultados confiables.

Pueden ser tomados en formaciones de cualquier litologa.

Sirven para correlacionar registros de pozos con resultados de laboratorio.

Una toma de ncleos puede realizarse en pozos de cualquier tipo: exploratorio, en

desarrollo y de avanzada. La toma de ncleos puede efectuarse en forma continua, en este

caso el taladro se detiene solamente para repasar el hoyo o en forma alterna, es decir,

tomando los intervalos de inters basndose en los criterios siguientes:

Costos: Una toma de ncleos incrementa considerablemente los costos de

perforacin, en funcin del rea donde se encuentre el pozo, la profundidad elegida

para realizar la toma y la cantidad de ncleos a ser tomados.

Datos de la Traza Ssmica: Los resultados aportados por la ssmica constituyen una

valiosa ayuda para la seleccin de los horizontes respectivos y realizar no slo una

perforacin, sino elegir el intervalo de una toma de ncleos.

Correlaciones: Algunas veces se tiene conocimiento de la estratigrafa de un rea, ylo relativo a los fluidos del yacimiento, mediante informacin de pozos vecinos, esto

sirve cuando se decide realizar una toma de ncleos en un pozo en desarrollo, con

la finalidad de llevar a cabo algn proceso de recuperacin mejorada o para resolver

algn problema de produccin.

La toma convencional de ncleos se realiza despus de la perforacin rotatoria normal por

debajo de un punto justo por encima del intervalo que se desee cortar. Antes de efectuar


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la operacin de corte dentro del ncleo, se debe tener cuidado de que hoyo est limpio y

el lodo bien condicionado. Al igual que en la perforacin normal, cuando se realiza el corte

del ncleo (coring), la presin en el fluido de perforacin (lodo) es mayor que la presin de

la formacin. Sin embargo, se obtienen mejores resultados cuando el diferencial de presin

es pequeo. El corte de ncleo convencional se realiza con lodo en base agua o lodo en base

aceite.

Con propsitos de discusin, supongamos que el petrleo de un yacimiento posee una

gravedad API de 35 grados (gravedad especifica de 0,85) y buena movilidad. La formacin

en promedio es una arena que puede tener las siguientes saturaciones (antes del corte del

ncleo) no perturbadas:

So = 75%

Sg = 0%

Sw = 25%

Durante la operacin de corte, la presin en el ncleo aumentar desde el valor de la

presin en la formacin hasta el valor de la presin en la columna del lodo, mientras que la

temperatura permanece cercana a la temperatura de la formacin (esta pudiera ser

ligeramente menor debido a la circulacin de lodo). A medida que se completa la operacin

de corte, la cara de la formacin (o ncleo) acta como un filtro resultando que un lodo en

base agua filtrado invade el ncleo. Por consiguiente, se lleva a cabo un desplazamiento con

agua, el cual influye sobre la saturacin de petrleo movible. El ncleo queda en general a

la saturacin residual de petrleo, por lo cual la saturacin despus del corte, mientras se

est en una profundidad dada de la formacin, se aproxima por:

So = 15%

Sg = 0%

Sw = 85%

El ncleo al salir del pozo queda a presin y temperatura de superficie. El gas disuelto en el

crudo sale de la solucin por la expulsin de fluidos mviles desde el ncleo. Ya que en

situacin de saturacin residual de crudo, el agua es el nico fluido movible dentro del

ncleo, la cada de temperatura impuesta sobre los fluidos del ncleo origina la prdida de

saturacin de agua. Una buena aproximacin de la saturacin de petrleo en superficie es

la saturacin residual de crudo dividida por el factor de volumen de petrleo en la

formacin. La saturacin de petrleo en la superficie est dada entonces por:

So = 10%

Sg = 50-55%

Sw = 35-40%


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Si se considera nuevamente la misma formacin de arena, pero el corte del ncleo realizado

con un fluido de perforacin en base aceite, las saturaciones de los fluidos antes del corte

sern las mismas que en el ejemplo anterior. Durante la operacin de corte, el lodo filtrado

ser crudo (probablemente un aceite diesel). En este caso, las saturaciones estn sujetas a

un flujo de aceite. Ya que la saturacin de agua se encuentra en situacin de saturacin

irreducible, antes de comenzar el corte, no hay desplazamiento de sta por el aceite. Lapresin en el ncleo se eleva hasta la presin en el lodo, ya que no hay desprendimiento de

gas desde la solucin. Luego, la saturacin de gas en el ncleo permanece constante. Por

consiguiente, las saturaciones de petrleo, gas y agua son similares a las que se tienen

despus del corte del ncleo. Sin embargo, la composicin del petrleo en el ncleo puede

cambiar significativamente.

Despus que se ha cortado el ncleo, la saturacin de petrleo se reduce hasta la mitad de

su valor a la profundidad de donde perteneca antes de la extraccin. El gas asociado con el

petrleo remanente se expande, y la temperatura disminuye. La saturacin de agua cambia

muy poco durante la recuperacin del ncleo. El cambio se debe a la contraccin trmica y

la evolucin del gas. La saturacin de agua de formacin dividida por el factor volumtrico

de agua de la formacin puede aproximarse a la saturacin de agua en la superficie. Para

un corte de ncleo con lodo en base aceite, un resumen de la historia de saturacin para

una arena promedio podra ser:

So (%) Sg (%) Sw (%)

Antes del corte 75 0 25

Despus del corte 75 0 25

Superficie 40-45 Rest. 23-24

La presencia de gas en los anlisis de ncleos no indica necesariamente que ste proviene

del yacimiento. Cuando se corta un ncleo con un fluido en base agua, las saturaciones de

petrleo tienden a ser iguales o menores que la saturacin residual.

Considerando el tipo de herramienta que se emplee para extraer un ncleo desde los

diferentes estratos del subsuelo, stos se clasifican en: convencionales, convencionales con

tubo PVC, manga de goma, presurizados y orientados.

1. Ncleos Convencionales

Se obtienen en formaciones consolidadas, en este caso el ncleo no posee recubrimiento.

Para su toma se utiliza una herramienta que consta de un tubo externo y un tubo interno,

el cual recibe el ncleo, un retenedor y una mecha de diamante con un hueco en su centro

por donde penetra el ncleo para alojarse en el tubo interno, dependiendo del tipo de

formacin se emplea una mecha especfica como se muestra en la Figura 1. El dimetro de

los ncleos cortados puede variar entre 1 6, dependiendo del tipo de mecha y

herramienta empleada.


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F igura 1.Mechas usadas durante la toma de ncleos en formaciones: a) medianamenteduras, b) duras a muy duras y c) extremadamente duras.

2. Ncleos Convencionales con Tubo PVC

La herramienta empleada en este caso es similar a la descrita anteriormente, con ladiferencia de que el tubo interno contiene en su interior un tubo de Cloruro de Polivinilo

(PVC), dentro del cual queda contenido el ncleo, a medida que la herramienta penetra en

la formacin. Este tipo de herramienta se emplea en formaciones fracturadas, quebradizas

o friables, ya que al quedar el ncleo recubierto por el tubo plstico puede manejarse

fcilmente sin riesgo a que las muestras se disgreguen. En la Figura 2, se muestran las

mechas utilizadas para extraer ncleos en formaciones blandas y medianamente

fracturadas, arcillosas y bien cementadas.
http://lh4.ggpht.com/-nT3KOBKmOZA/UPiUx3S4IWI/AAAAAAAABD8/Sevr9ef9XRg/s1600-h/image%255B25%255D.png


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F igura 2.Tipos de mechas utilizadas para la toma de ncleos en formaciones: a)

fracturadas, b) arcillosas y c) bien cementadas.

Se usa esta herramienta con xito en formaciones semi-consolidadas, sin embargo, su uso

en formaciones no consolidadas no ha sido del todo satisfactorio debido entre otros

factores a:

El porcentaje de recuperacin es bajo debido a que el interior del tubo es liso, luego

es incapaz de sujetar el ncleo en su interior.

Cuando se usa en arenas impregnadas de crudos pesado, como sucede en la Faja

Petrolfera del Orinoco, a causa del alto grado de saturacin del petrleo, la alta

porosidad y su pobre consolidacin, estas arenas no se comportan como materiales

rgidos, sino como material plstico-viscoso y entonces tienden a fluir. La mayora

de las veces al seccionar el ncleo en segmentos se observa que ste no estaba

completamente lleno, por lo que parte del mismo al no ser retenido cae al pozo.

Tratando de mejorar el porcentaje de recuperacin, se han usado retenedores tipo

cierre total (full closed), sin embargo, al recobrarse el ncleo se nota que la

recuperacin se incrementa, pero hay problemas de compactacin en la base del

ncleo, mostrando una saturacin de petrleo inferior en la base, en comparacin

con la del tope.

Con este tipo de herramienta es posible cortar ncleos entre 3 5 de dimetro,

generalmente se usa retenedor doble y la longitud mxima por ncleo es 31 pies.
http://lh4.ggpht.com/-sxjG9JWggBA/UPiU8ukNYHI/AAAAAAAABEI/t-V_lCvQpFk/s1600-h/image%255B28%255D.png


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3. Ncleos en Manga de Goma

Para la toma de ncleos en formaciones semi-consolidadas y no consolidadas que son muy

blandas y friables, se usa una herramienta que consta de un tubo externo, un tubo interno

dentro del cual se encuentra una junta de expansin, que posee una capacidad de estirarse

cada 2 pies, un gato mecnico, una vlvula con flujo en un solo sentido, una manga de goma,un retenedor de ncleos y una mecha de diamante con un hueco en su parte central que

permite la entrada del ncleo al porta muestras (Figura 3).

F igura 3.Tipos de mechas utilizada para la toma de ncleos en formaciones: a) blandas y

b) totalmente no consolidada.

La toma se realiza de 2 en 2 pies, segn lo permite la junta de expansin, ya que sta es

accionada por la presin de circulacin del fluido de perforacin y ste es el esfuerzo que

hace que la herramienta penetre en la formacin, y no el peso sobre la mecha directamente.

Al estar cortados los dos pies, se le vuelve a dar peso a la sarta de perforacin, cerrndose

entonces la junta de expansin y quedando lista la herramienta para cortar los dos pies

siguientes.
http://lh4.ggpht.com/-ykf6Y9ufzk4/UPiVHZr6BNI/AAAAAAAABEY/m1CjxGqkWzo/s1600-h/image%255B31%255D.png


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A medida que la formacin se va cortando, el gato va tirando de la manga de goma, sta se

encuentra enrollada o plegada en el tubo interno del muestrario, y hace que se desenrolle,

entonces el ncleo queda envuelto por la manga de goma una vez que es cortado. La manga

de goma es elstica y tiene un dimetro ligeramente menor al del ncleo, permitiendo que

el ncleo quede sostenido con firmeza. Es una herramienta con rendimiento superior a las

anteriores, con ella es posible cortar un mximo de 20 pies de ncleo con dimetro de 3pulgadas.

Desafortunadamente, la herramienta de manga de goma no es satisfactoria para el corte

de ncleos en formaciones duras y fracturadas, ya que los cortes agudos que se producen

rompen la goma. Entre las desventajas que presenta se tiene

La manga de goma presenta un lmite de temperatura, que puede soportar sin

romperse (160175 F).

La presencia de gas disuelto en el crudo puede ser suficiente para hacer explotar la

manga de goma, cuando sta se extrae del muestrario en la superficie.

El ncleo dentro de la manga de goma debe ser tratado con sumo cuidado en las

operaciones de manejo y preservacin, evitando que sta no se doble para que el

ncleo no sufra alteraciones en su arreglo granulomtrico natural, para ello es

necesario depositar la manga dentro de un tubo plstico rgido o de aluminio, esto

por supuesto aumenta los costos de la toma.

4. Ncleos Presurizados

Para la toma de ncleos que se desean mantener en contacto con sus fluidos originales se

utiliza una herramienta especializada que permite recuperar ncleos a la presin del

yacimiento con un porcentaje de recobro excelente en formaciones consolidadas. Losfluidos del yacimiento se mantienen en su forma original, sin sufrir alteraciones al extraer

el ncleo (Figura 4). Si el proceso de perforacin se hace con cuidado se pueden obtener

ncleos con una invasin muy baja de fluidos de perforacin, previniendo expansin de gas

y prdida de fluidos.

El corte de ncleos con esta herramienta se hace con una tecnologa similar al corte de

ncleos convencionales. Durante el corte, el entrampamiento de presin est acompaado

por acciones mecnicas que crean un sello en el tope y en la base de la herramienta. Esto

hace que el ncleo obtenido est presurizado. El sistema tambin puede mantener la

presin de la formacin.

Una vez tomados, los ncleos son congelados en la superficie utilizando nitrgeno lquido y

hielo seco, manteniendo la presin del yacimiento. Los fluidos de esta forma se mantienen

inmviles dentro del ncleo. Una vez congelados, los ncleos pueden ser removidos de la

herramienta para ser transportados al laboratorio en estado congelado. El congelamiento

est acompaado de la colocacin del ncleo completo en hielo seco hasta el momento de

su uso.


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F igura 4.Herramienta para la toma de ncleos presurizados.

Desafortunadamente, obtener este tipo de ncleo es muy costoso (10 veces el costo para

obtener un ncleo convencional).

5. Ncleos Orientados

Para obtener ste tipo de ncleos se utiliza una herramienta muy parecida a la descrita

anteriormente (Figura 5), se puede usar para toma de ncleos de cualquier litologa. Los

ncleos orientados son muy importantes para el estudio de fracturas en las calizas del

Cretceo, debido a que permiten conocer la inclinacin y direccin de las fracturas y las

estructuras geolgicas que poseen porosidad secundaria capaces de almacenarhidrocarburos o desarrollar un programa de estimulacin de pozos, con la finalidad de

incrementar la produccin de un yacimiento.
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F igura 5.Herramienta para la toma de ncleos orientados.
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muestreo de nucleos

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