Desarrollo de la evaluación petrofísica en México y su futuro a través de la UNAM

1
TRABAJO DE INGRESO A LA
ACADEMIA DE INGENIERÍA
“DESARROLLO DE LA EVALUACIÓN
PETROFÍSICA EN MÉXICO Y SU FUTURO A
TRAVÉS DE LA UNAM”
ING. JOSÉ BERNARDO MARTELL ANDRADE
ABRIL - 2008

2
Contenido
Introducción
La evaluación de formaciones
Propiedades Petrofísicas
Evaluación de las propiedades petrográficas, sedimentológicas y
petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en la UNAM
Conclusiones y recomendaciones

3
Introducción
El almacenamiento y producción de fluidos, tales como agua,
hidrocarburos o energía geotérmica se encuentran en cualquier
tipo de roca, ya sean sedimentarias, ígneas o metamórficas,
siempre y cuando desarrollen características físicas que
permitan el almacenamiento y la movilidad de fluidos.
Estas propiedades son la porosidad y la permeabilidad, siendo
las rocas sedimentarias las que presentan el mejor desarrollo
de ellas además de las mayores acumulaciones de agua e
hidrocarburos.
En esta presentación se hace mención de dos métodos para
obtener datos de porosidad, permeabilidad y contenido de
fluidos:
– Por evaluación en registros geofísicos de pozos
– Por determinaciones en laboratorio
Sobre el primero se abordan los métodos implementados en

4
Introducción
petrofísicas

5
Equipo de perforación de pulseta
Evaluación de formaciones

6
Equipo de perforación rotatoria

7
Muestras de canal o
recortes de perforación

8
Quiebre en la velocidad de perforación
0 30 min./m
Registro detector de hidrocarburos mostrando
quiebre en la velocidad de perforación

9
Primer registro eléctrico
Pozo Diefenbach No. 2905
5 de septiembre de 1927

10
Un registro geofísico de pozo es toda aquella
presentación gráfica de una característica de las
formaciones atravesadas por un pozo en
función de la profundidad.
R. Desbrandes

12
Registro del
Pozo El Plan No. 55
(1938)

13
Registro del
Pozo Poza Rica No. 25
20 de diciembre de 1943

14
Registro eléctrico convencional
mostrando 3 curvas de resistividad y
la curva de potencial espontáneo

16
I
Ro
Rt
F
Ro
Rw
a
mF
Rt
FxRwSw
Factor de formación en función de
resistividades
Factor de formación en función de
porosidad
Índice de resistividad
Saturación de agua en formaciones
limpias

17
Registro microeléctrico o de
microresistividades

18
Nomograma para obtener
el valor de Rxo, con la
información del registro
micro eléctrico

19
Registro radioactivo
(Rayos Gamma-Neutrón)

20
e – espesor
A – Área
Ø – porosidad
Sw – saturación de agua
So – saturación de hidrocarburos
So = 1-Sw

21
Configuración estructural
Vol. in situ de hidrocarburos = A x e x Ø x So

22
Registro de inducción

23
Registro Sónico de
Porosidad Compensado

24
Cuenca de Burgos

25
Digitalización manual de
registros de inducción y
sónico para los métodos
Rwa y Fr/Fs

26
Gráfica del Método
Rwa para
formaciones no
consolidadas

27
Gráfica para el Método Rwa en formaciones consolidadas

28
F = Ro / Rw
Fa = Rt / Rw
Rwa = Rt / F
Fs = a / Øs
m
Fr = Rt / Rw
Si (Fr / Fs) > 1 el nivel evaluado tiene hidrocarburos

29
RESISTIVIDAD
VS POROSIDAD
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
° °
°
°
°
6
2
3, 12
8 9
10
11
14
1, 4
5
13
7
17
16
15
RESISTIVIDAD
POROSIDAD
Rw =.065
CONDUCTIVIDAD

30
Gráfico Porosidad Vs Resistividad
(Método de Hingle)
Areniscas del Oligoceno
Vicksburg
Campo Pascualito

31
Registro
de
densidad
Registro
de
neutrón

32
Registros del
Pozo Topo No. 1
(1970)

33
Registros del
Pozo Topo No. 1
(1970)

34
Registro del Pozo
Arenque No. 22
Formación J. San Andrés
Sw = [(Fs x Rw) / Rt]1/2
Sxo = [(Fs x Rmf) / Rxo]1/2
Ø x Sw = Vol. de agua
Ø x Sxo = Vol. de filtrado

35
K
I
M
M
E
R
I
D
G
I
A
N
O
I
N
F
Conglomerado y areniscas basales
J. PIMIENTA
Basamento
Micritas laminares
y brechas de colapso
Conglomerados
Grainstone de
oolitas con
bioclastos
Grainstone de
oolitas con
cuarzo
Areniscas
+ + + + +
+ + + +
+ + + + +
Secuencias de sedimentación
de la Formación J. San Andrés

36
Grainstone oolítico mostrando la
porosidad primaria intergranular
Grainstone oolítico mostrando la
porosidad ocluida por cementación
de calcita

37
Plano geológico de
Golfo de Sabinas

38
Registro de Inducción
Pozo Buena Suerte

41
Registro de hidrocarburos del Pozo Buena Suerte
Mostrando intervalo productor sin manifestación

42
Registro de
densidad
variable

44
Registro Doble Eléctrico
Enfocado Pozo Abkatún

45
Introducción
petrofísicas

48
La porosidad es la capacidad de las rocas para
contener fluidos y es el resultado de la relación
entre el volumen de espacios vacíos sobre el
volumen total de la roca.
φ= Volumen Vacío / Volumen Total
Propiedades petrofísicas

50
Porosidad primaria Porosidad secundaria

51
La permeabilidad se define como la
propiedad de una roca para permitir el paso
de un fluido a través de los espacios vacíos
(poros) interconectados.
La permeabilidad (k) es de un Darcy cuando 1
cm2 de la superficie de una roca, desaloja 1
cc de unidad de fluido, de viscosidad de un
Centipoise en un segundo a una presión
diferencial de una atmósfera.

52
Permeabilidad

53
Sw = saturación de agua (%)
So = saturación de aceite (%)
Saturación de fluidos
Es la relación del volumen
de fluido dentro del volumen
total poroso.
Sw – 1 = So

54
Presión Capilar: Diferencia de presión que se produce entre
dos fases de fluidos inmiscibles en las gargantas porales y
que genera contracción de los mismos ocupando la menos
área posible por unidad de volumen.
Mojabilidad: Preferencia de una roca a ser embebida por un
determinado fluido, hecho que determina el comportamiento
de hidrocarburo o del agua a lo largo de la historia de
producción de un yacimiento.
Angulo medido a través de la fase mojante que conforma la
interfase agua/aceite en un contacto con la superficie sólida.

55
FACTOR DE FORMACIÓN
F=a / Øm
F=Ro/Rw

56
Introducción
Evaluación de las propiedades petrográficas,
sedimentológicas y petrofísicas

57
Registros resistividad de investigación mediana y
profunda
– Eléctrico
– Inducción
– Doble de Inducción
– Arreglo de Inducción
– Eléctrico Enfocado
– Doble Eléctrico Enfocado
– Eléctrico Enfocado Azimutal
– Arreglo de Eléctrico Enfocado de Alta resolución
Registros de resistividad de investigación somera
– Microeléctrico
– Micro enfocado
– Microproximidad
– Microenfocado esférico

58
Registros de índice de porosidad
– Acústico
Sónico de Porosidad Compensado
Sónico de Espaciamiento Largo
Sónico Digital
Sónico Dipolar
– Radioactivo
Densidad de Formación
Litodensidad
Rayos Gamma-Neutrón
Neutrón Lateral de Porosidad
Neutrón Compensado de porosidad
– Identificación de elementos
Rayos gamma naturales
Espectroscopía de Rayos Gamma Naturales
Espectroscopía de Captura de Elementos

59
Información procesada de registro

60
Determinación de
permeabilidad según
Wyllie y Rose
k = (CØ3/(Sw)irr)2

61
Ejemplo de registro de
resonancia magnética

62
Registro de imágenes mostrando echados, fracturas y aspectos texturales

63
Equipo de laboratorio para procesado de núcleos

64
Equipo de laboratorio para obtención de datos petrofísicos

65
Equipo para procesar y observar láminas delgadas

66
Muestra de roca calcárea observándose la porosidad con
impregnación de resina

67
Área total (388800 [u2])
es igual al 100%
Entonces la suma de las
áreas trazadas (14427.41
[u2]) es:
Porosidad = 3.71 %

68
Porosidad vugular y por
fracturamiento
Porosidad intercristalina

69
Porosidad móldica
Porosidad intergranular

70
Observaciones al microscopio petrográfico y
estereoscópico:
– Tipo de litología
– Minerales principales y accesorios
– Cementante
– Textura
– Contenido fauinístico
– Ambiente de depósito
– Procesos diagenéticos, etc.

71
Fotomicrografías con Microscopio Electrónico
de Barrido (MEB)
Determinación de tipo de estructura y
contenido de arcilla

72
Introducción
petrofísicas
Propuesta para la evaluación petrofísica en
la UNAM

73
Propuesta para la evaluación
petrofísica en la UNAM
TEMAS PRINCIPALES EN EL PROGRAMA DE
CAPACITACIÓN
– Petrología y sedimentología
– Estratigrafía y Geología Estructural
– Petrofísica
– Geomecánica
– Registros Geofísicos de Pozos

74
No. NOMBRE
HRS.
TEO.
HRS.
PRA.
1 Sedimentología 30 10
2 Petrografía Sedimentaria 20 20
3 Registro de Detección de Hidrocarburos 24
4 Propiedades Eléctricas, Magnéticas y Electromagnéticas de las Rocas 30 10
5 Propiedades Acústicas de las rocas 30 10
6 Propiedades Nucleares y Térmicas de las Rocas 30 10
7 Petrofísica Básica 20 20
8 Medio Ambiente de Medición 30 10
9 Principio de Medición de Herramientas 30 10
10 Control de Calidad de Registros Geofísicos de Pozos 40
11 Interpretación Básica de Registros Geofísicos 40 40
12 Softwares de Interpretación en PC 40
13 Imágenes de Pozo, MWD y LWD 10 30
14 Sónico Dipolar y RMN 20 20
15 Registro de echados e imagen de pared de pozo 20 10
16 Petrofísica Avanzada 10 30
17 Física de Rocas (Geomecánica) 30 10

75
No. NOMBRE
HRS.
TEO.
HRS.
PRA.
18 Estancia en Laboratorio de Petrofísica 40
19 Interpretación Avanzada de Registros Geofísicos 10 30
20 Registros Geofísicos en Estratigrafía de Secuencias 10 30
21 Softwares de Interpretación en UNIX 40
22 Anisotropía 40
23 Inversión de Registros Geofísicos 10 30
24 Muestreadores y Probadores de Formación, Registros en Pozo Entubado 20 20
25 Registros de Producción 20 20
26 Pruebas de Producción 20 20
27 Geología Petrolera de México 30 10
28 Visita a Afloramientos 24
29 Sísmica de Pozo 20 20
30 Sísmica Petrofísica 20 20
31 Inversión Petrofísica 10 30
32 Caracterización de Yacimientos 10 30
33 Evaluación de Reservas 10 30

76
Introducción
petrofísicas

77
Conclusiones
La selección de intervalos para obtener producción de agua o
energéticos, dependerá del mejor conocimiento que se tenga de la
litología, porosidad, permeabilidad y el contenido de fluidos de las
rocas atravesadas.
La presencia de las propiedades petrofísicas dependen de las
condiciones de origen o formación de las rocas, así como de los
procesos posteriores a los que pudieron haber sido sometidos. El
conocimiento de estos datos se logra a través de estudios
petrográficos y sedimentológicos.
El conocimiento de las propiedades petrofísicas se logra a través de
dos medios:
– Por estudios de laboratorio en muestras de rocas.
– Por información recuperada con los registros geofísicos de
pozos.

78
Conclusiones
Laboratorios existen en el Instituto Mexicano del Petróleo, en
Petróleos Mexicanos y en la Universidad Nacional Autónoma de
México.
Los registros geofísicos de pozos iniciados en 1927 han evolucionado
a través del tiempo, iniciando con la medición de resistividad con la
cual fue posible definir límites de capas y una herramienta de
correlación y en la actualidad es posible determinar litología,
porosidad, contenido de fluidos, condiciones estructurales y texturales
de las rocas, así como estimar la permeabilidad de las mismas.
Se considera de beneficio inmediato e invaluable para las empresas
que se dedican a la exploración y explotación de energéticos y agua,
la capacitación en la evaluación petrofísica por ambos métodos, por
tal motivo se propone implantar un programa de preparación en el
tema en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.

79
Recomendaciones
Es oportuno mencionar que en esta institución se cuenta con
personal académico preparado para impartir el 70% de las materias
anotadas en este trabajo, se complementaría con técnicos
extranjeros.
Se tiene un laboratorio de petrofísica básica, pero se
complementaría con el laboratorio del IMP. Se dispone de equipo
para procesado de láminas delgadas y se cuenta con microscopios
petrográficos y estereoscópicos y el Instituto de Geología de la
UNAM tiene microscopio electrónico de barrido.

80
Por el apoyo de las compañías de Servicio de Registros Geofísicos
de pozos en la Facultad de Ingeniería de la UNAM se dispone de
software.
Para ambiente UNIX:
Geoframe – Elan
Landmark – Petroworks
Para PC:
Paradigm – Golog
Gepgraphix – Prizm
Fugro Jason – Powerlog
Schlumberger – Interactive Petrophysics
– Petrel
Recomendaciones

81
Además se discutirían los modelos de interpretación de
los productos del Instituto Mexicano del Petróleo, tales
como:
ERA
MIREMVAR
MIREMROC
QVNAR
Redes Neuronales
Así como productos de empresas que ofrecen
interpretación integrada de registros como Nutech.
Recomendaciones

83
Agradecimientos
Se agradece al personal de la Coordinación de Tecnologías de
Exploración de Petróleos Mexicanos las facilidades que dieron
para utilizar la información generada de 1966-1972.
Así como también a los laboratorios de Petróleos Mexicanos
de la Región Norte y del Instituto Mexicano del Petróleo, por
permitir mostrar sus instalaciones.
A la División de Ingeniería en Ciencias de la Tierra de la
Facultad de Ingeniería de la UNAM, por la facilidades
proporcionadas para realizar este trabajo, particularmente al
Ing. Oscar Mancera Alejándrez.
Finalmente a mi familia quien me ha dado su incondicional
apoyo durante mas de 30 años en mi desarrollo profesional
haciendo sacrificios personales en más de una ocasión.

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