Interpretación de registros de Pozos. III Parte: Registros de potencial espontaneo (SP)

in #steemstem2 years ago

Saludos amigos y seguidores de mi blog petrolero.

Antes de empezar con la lectura del presente artículo, les recomiendo ver el siguiente vídeo introductorio de mi autoría, en el que conseguirán las pautas que se tratarán en este post.



Vídeo introductorio por @carlos84

En esta ocasión quiero explicar el registro de curva de potencial espontáneo SP, por lo que para entender propiamente este registro estudiemos su grado de medición, ya que el registro SP registra el potencial eléctrico (voltaje) producido por la interacción del agua de formación innata, fluido de perforación conductivo y ciertas rocas selectivas de iones (lutitas).

¿Cómo se encuentra el registro SP en la pista de registro?

El SP por lo general puede presentarse en la pista 1 (pista izquierda) del registro, estos registros necesitan de otros tipos de registros para ser comparados, estos registros con los que puede ser comparados son el de resistividad o porosidad.

A modo gráfico el modo en el que podemos ver expresados estos registros, se pueden apreciar en la siguiente imagen animada:


En base a la gran utilidad que tiene el registro SP para poder predecir la presencia de hidrocarburos en el subsuelo, se dará a conocer las utilidades que tiene el registro SP, aunque el registro SP parezca sencillo, resulta bastante útil e informativo, por lo que son muchas las utilidades que se pueden dan a conocer si se realiza un estudio profundo entre sus principales características.

Usos que tiene el Registro SP

Si el principal propósito de los registros es el poder cuantificar la cantidad de hidrocarburos presentes en las formaciones litológicas presentes en el subsuelo, entonces debemos prescindir de unos registros que nos proporcionen la información suficiente para poder diferenciar las rocas que tienen características porosas y permeables de las que no son porosas y permeables, este es el caso de uno de los tantos beneficios que nos brindan el registro SP, es que podemos diferenciar rocas potencialmente productoras, y como ya sabemos para que sean potencialmente productoras de hidrocarburos deben ser altamente porosas y permeables como las areniscas, calizas y dolomitas, si en este caso las podemos diferenciar de las rocas que poseen poca porosidad y permeabilidad como arcillas y lutitas, estaremos en la capacidad de poder elegir efectivamente los intervalos que vamos a cañonear una vez que completamos el pozo que pondremos a producción.

Una vez que sepamos la profundidad exacta de los intervalos de las capas litológicas que poseen las rocas altamente porosas y permeables, es importante también poder definir los límites de dichas capas litológicas, para ello debemos servirnos de la correcta interpretación del registro SP, y con esto podremos obtener la correlación entre capas.

La presencia de agua de formación también es uno de los objetivos a perseguir con la interpretación de perfiles, para ello contamos con el registro de la curva SP con el cual obtendremos la resistividad del agua de formación (Rw).

Comportamiento del registro de la curva SP

Primero que nada es importante entender lo qué es el registro SP, para ello se puede definir al registro SP como un registro basado en poder diferenciar el potencial eléctrico de un electrodo móvil que se encuentre en el pozo y el potencial eléctrico de un electrodo fijo en la superficie, todo en función de la profundidad.

Lo otro importante también es saber que comportamiento tendrá la curva del SP cuando esta frente algún tipo de formación litológica en particular, por ejemplo cuando se encuentra enfrente a lutitas, el SP por lo general, define una línea más o menos recta en el registro, que se llama línea base de lutitas.

Como se pudo observar en la imagen del registro SP versus resistividad, podemos apreciar en la pista 1 (pista izquierda) que justamente donde dice zona de arenisca se observa que es una zona que se aleja de la línea vertical de arenisca y se acerca más a la línea de lutita, por lo que se pudiera definir ese intervalo como un intervalo de lutitas.

Cuando se encuentra enfrente de una formación porosa y permeable como es el caso de areniscas la curva muestra excursiones con respecto a la base de lutitas; en las capas gruesas estas excursiones (deflexiones) tienden alcanzar una deflexión esencialmente constante, definiendo así una línea de arena. La deflexión puede ser a la izquierda (negativa) o a la derecha (positiva), dependiendo del contraste de salinidad existente entre el agua de formación y el del filtrado del lodo de perforación.

Entendamos mejor este comportamiento de deflexión de la curva del SP en las siguientes condiciones:

[1] Si la salinidad del agua de formación > que la salinidad del filtrado del lodo, la curva del SP hace que la deflexión sea hacia la izquierda.

[2] Si la salinidad del agua de formación < que la salinidad del filtrado del lodo, la curva del SP hace que la deflexión sea hacia la derecha.

En base al comportamiento que tiene la curva del SP en relación a este contraste de salinidad existente entre el agua de formación y la salinidad del filtrado del lodo de perforación, existe una de las dos líneas verticales que no guarda una importancia tan relevante, y esta línea vertical es la de las lutitas, y es que la deflexión que hace la curva SP hacia la línea vertical de la izquierda (Arenisca) es la que guarda relevancia, ya que la arenisca es porosa y permeable y representa los paquetes de arenas contentivos de los hidrocarburos potencialmente explotables y comerciales.

En lo que al comportamiento de la curva del SP podemos concluir también que debido al contraste de salinidad entre el agua de formación y el filtrado del lodo, es necesario que se corra este registro con un lodo base agua, por lo que un lodo base aceite no sería operacionalmente funcional para una correcta interpretación del registro.

Técnicamente la razón por lo que se debe correr este registros SP con un lodo base agua es que con un lodo base aceite no va existir ese medio conductivo, y al ser no conductivo no proporciona la continuidad eléctrica entre el electrodo del SP y la formación. Además, si la resistividad del filtrado del lodo y del agua es muy igual, no existirán deflexiones de la curva del SP, por lo que será casi imposible realizar una interpretación del registro SP que vaya acorde con la realidad.

Componente Electroquímico del SP

Son diversos los aspectos que debemos considerar hipotéticamente idóneos para estudiar los componentes electroquímicos que actúan para que pueda actuar la curva del SP, entre estos aspectos se deben considerar:

- Una formación permeable con capas gruesas de lutita arriba y abajo.

- Tienen que existir dos electrolitos presentes, filtrado del lodo y agua de formación intersticial, los cuales solo deben contener cloruro de sodio (Nacl).

Estas condiciones ideales hacen que la estructura laminar de las arcillas como las lutitas y a las cargas las láminas, hacen que las lutitas sean permeables a los cationes Na+ pero impermeables a los aniones Cl-, estas condiciones propicias hacen que solo los cationes (Na+: cargas positivas) puedan moverse por medio de la solución del cloruro de sodio (NaCl), desde la más concentrada a la menos concentrada.

El movimiento de estos iones cargados son la base esencial de la corriente eléctrica y la fuerza que causa que se muevan y constituyan un potencial eléctrico a través de las lutitas.


En la imagen anterior podemos apreciar la dirección que sigue el flujo de la corriente con el paso de iones Na+ a través de las lutitas adyacentes desde el agua de formación más salina en la capa hasta el lodo menos salino. Debido a que las lutitas dejan pasar a los cationes, parecen membranas selectivas de iones, esto hace que el potencial eléctrico a través de la lutita se le llame potencial de membrana.

En la imagen también se puede apreciar como existe otra interacción electroquímica, esta interacción ocurre en el filtrado del lodo de perforación, es decir en el límite de la zona invadida por el lodo de perforación, en esa zona el filtrado del lodo y el agua de formación están en contacto directo, en este los casos iones Na+ y Cl- pueden moverse de cualquiera de las soluciones hacia la otra, también como el ion Cl- tiene una movilidad mayor que el ion Na+, resulta un flujo de cargas negativas iones Cl- desde la solución más concentrada hacia la menos concentrada.

Comportamiento de la Línea base de lutitas

La línea base de lutita bajo la cual se puede medir la capacidad de deflexión de la curva del SP, su comportamiento generalmente se puede ver bien definido en la primera imagen donde se puede visualizar en la primera pista el registro SP medido en mili voltios y centrado entre las dos líneas verticales, la de arenisca y la de lutita. Sin embargo para algunos casos existen pozos donde se observan cambios en la línea base.

¿Por qué pueden ocurrir estos cambios del comportamiento común?

Estos cambios comparados con el comportamiento normal, pueden ocurrir debido a que una capa de lutitas que no sea una membrana catiónica perfecta puede separar aguas de formación de diferentes salinidades, por lo que pueden existir cambios grandes que dificulten la definición de la línea base de lutitas y la determinación del SP.

Ejemplo de cambios en la línea base de lutitas

Para explicar un caso sencillo quiero mostrar la siguiente imagen y su posterior explicación:




En la figura anterior se muestra un ejemplo de un pozo que tiene una serie de arenas (A,B,D,F,H) que están separadas por capas de lutitas delgadas o areniscas arcillosas (C,E,G).

Se tiene que la curva SP del intervalo B y debido a la deflexión mostrada debe ser de -42 mV, mientras que la lutita C no es una membrana catiónica perfecta, razón por la que no egresa a la línea base de la lutita A.

En el caso del intervalo D, la deflexión de la curva SP medida desde la arcilla E, indica que es una mejor membrana que C.

En modo concluyente amigos cuando no exista una capa arcillosa que separe las aguas de diferentes salinidades dentro de una capa permeable puede darse un cambio en la línea base de la curva del SP, para el caso del ejemplo la curva del SP muestra poca o ninguna variación en el nivel donde ocurre el cambio de salinidad, aunque las deflexiones del SP que ocurren en los límites superior e inferior de la capa permeable muestran amplitudes bastantes diferentes.

Conclusiones y aportes a la búsqueda del petróleo y gas natural

[1] Resulta conveniente acompañar el registro de la curva de potencial espontáneo (SP) de otro registro que ayude a complementar su interpretación correctamente, para el caso del presente artículo se puede observar en la figura en la que se muestra el SP en la primera pista (pista izquierda) acompañado del registro de resistividad. La razón por la que se recomienda es para descartar cualquier cambio de anomalía que puede presentarse dado las condiciones químicas en formación y del lodo de perforación existente en el pozo.

[2] Por medio del registro SP y debido a su potencialidad de medir el potencial eléctrico podremos diferenciar las rocas que tienen una alta porosidad y permeabilidad de las que no la tienen.

[3] Para poder entender el sentido y comportamiento del registro SP y su posterior interpretación efectiva es necesario que entendamos su comportamiento en base a la potencialidad eléctrica y las reacciones que se dan en el subsuelo en base a los elementos químicos que interactúan con el agua de formación, la litología presente como areniscas y arcillas, y sobre todo la potencialidad que brinda el lodo de perforación base agua que se use para correr el registro.

[4] Es importante poder tomar referencia la línea base de lutita, esto sin obviar las razones explicadas en este artículo bajo los cuales puede variar este comportamiento.

En general amigos, el registro de potencial espontaneo SP resulta muy importante para la ingeniería petrolera, ya que nos proporciona una alternativa más para poder interpretar otros registros que nos ayudan a descifrar las características litológicas de las formaciones del subsuelo, y de esta forma cuantificar los intervalos prospectivos que pueden ser candidatos a cañonear en la completación del pozo en el que se esté realizando la corrida de los perfiles y su debido análisis para su interpretación.

Para hoy 24 de Diciembre del 2019 quiero desear a todos mis amigos y seguidores de steemit una feliz navidad y una feliz noche buena al lado de sus familiares y amigos.


Bibliografía Consultada y Recomendada

[1] Una nueva contribución a los estudios del subsuelo por medio de mediciones eléctricas en los taladros. Schlumberger, C. Schlumberger, M. y Leonard, E.G.

[2] El registro SP. Análisis teórico y principios de interpretación. Doll, H.G.


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