Interpretación de registros de Pozos. IV Parte: Registros de Rayos Gamma (GR)

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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

El registro GR mide la radioactividad presente en las formaciones del subsuelo, no en todo tipo de formación litológica se puede medir radioactividad, para este caso son muy propicias las formaciones sedimentarias, en donde el registro GR puede medir la radioactividad en lutitas arcillosas.

Generalmente las formaciones limpias poseen un nivel muy bajo de radioactividad, al menos que existan elementos radioactivos como cenizas volcánicas o residuos de granito presentes en las aguas de formación, por lo que de ese modo se pueden conseguir sales radioactivas disueltas en el sistema.

Tipos de pozos en los que puede ser corrido los registros GR

El registro GR puede ser corrido en pozos que revestidos (hoyos entubados), esta es una razones que hace que este tipo de registros sea muy útil, ya que por ejemplo si se desea correr este registro en operaciones de terminación de pozos el pozo se encontraría entubado.

A parte de ser bondadosamente útil por permitir ser corrido en pozos entubados, también posee otra bondad, y es que con frecuencia se usa su interpretación para complementar la interpretación que arroja el registro de potencial espontáneo (SP), especialmente para pozos que se hayan perforados con fluidos de perforación con lodos salados, fluidos aireados o lodos base aceite.

También es recomendable correr este tipo de registros GR en pozos donde se desea realizar una correlación estratigráfica generalizada, por lo que para cada caso, resulta útil para localización de capas con y sin arcilla.

Propiedades de los Rayos Gamma – GR

Antes de estudiar y evaluar las propiedades de los rayos gamma, debemos entender que los rayos gamma son ondas electromagnéticas de alta energía que se emiten espontáneamente por algunos elementos radioactivos.

¿Quiénes son estos elementos y donde se encuentran?

Son diversos los elementos que pueden emitir rayos gamma, para el propósito del registro GR solo nos interesa los elementos que se puedan encontrar en el subsuelo, ya que cuando se haga la corrida del registro será a altas profundidades del pozo donde interactuara las herramientas del perfil, por ejemplo isótopo de potasio radioactivo con un peso atómico de 40 (K40) y todos los elementos radiactivos de la serie del uranio y del torio emiten radiación gamma que se encuentra en la tierra, por ende muchos de estos elemento podrán ser encontrados en el subsuelo mientras se esté corriendo el registro GR.

Cada uno de los elementos nombrados anteriormente emite radioactividad, para saber o tener una idea de la energía irradiada por estos elementos quiero mostrar la siguiente figura, la cual muestra la cantidad de energía de los rayos emitidos por estos elementos:


Imagen elaborada y editada por @carlos84 utilizando las herramientas de microsoft powerpoint. Fuente de imagen. Wikimedia Commons

En el gráfico anterior podemos apreciar como por ejemplo el potasio (K40) emite rayos gamma de una sola energía con una medida media de 1.46 MeV, en cambio las series del uranio y del torio emiten rayos gamma de diferentes energías.

Comportamiento de los rayos gamma en las formaciones del subsuelo

Cuando los rayos gamma traspasan la materia logran adquirir una sucesión de colisiones con los átomos del material de las formaciones del subsuelo, perdiendo así energía en cada choque o colisión, una vez que los rayos gamma han perdido suficiente energía, un átomo de la formación lo absorbe por medio de un efecto fotoeléctrico. Consecuentemente, los rayos gamma naturales se absorben poco a poco, reduciéndose así su energía cuando realiza su paso a través de la formación.

Cuando estudiamos y evaluamos este comportamiento, quizás nos preguntemos:

¿Cómo es la tasa de absorción respecto a las características de la formación?

Lo primero que debemos tomar en cuenta es que el único impedimento de absorción del material radiactivo es el espesor de la formación, por lo que la tasa de absorción de los rayos gamma puede variar dependiendo de la densidad de la formación, para entender esto podemos citar los siguientes ejemplos:

[1] En el caso que dos formaciones tengan la misma cantidad de material radioactivo por volumen de unidad, pero con diferentes densidades, mostraran diferentes niveles de radioactividad.

[2] Las formaciones menos densas aparecerán algo más radioactivas.

[3] La respuesta del registro GR después de las correcciones apropiadas para el registro de pozos resulta proporcional a las concentraciones de peso del material radioactivo en la formación, y se puede estimar mediante la siguiente ecuación:


Esta ecuación puede aplicarse para formaciones sedimentarias, teniendo en cuenta que la profundidad de investigación del registro GR es de cerca de 1 pie.

En la ecuación se multiplican la sumatoria de todas las densidades de los minerales radioactivos por los factores de volumen total de los minerales por los factores de proporcionalidad correspondientes a la radioactividad del mineral, toda esta sumatoria se divide entre la densidad global de la formación.

Curvas de corrección por condiciones de pozo

La deflexión que pueda mostrar el registro GR es función no solo de la radioactividad y densidad de las formaciones sino también de las condiciones del pozo, es por ello que se deben realizar ciertas correcciones al registro GR debido a las condiciones que se presenten en el pozo al momento de correr el registro. Ahora bien, quizás te puedas preguntar:

¿Cuáles son las condiciones del pozo que hacen que se tenga que realizar corrección?

Entre los elementos que condicionan la operación de registro GR están el diámetro del pozo, densidad del lodo de perforación, tamaño y posición de la herramienta que registra el GR, por lo que es de suponer que al estar ante pozos con gran diámetro y lodos pesados tenemos que corregir.

Aplicaciones del GR

La aplicación general que tiene el registro GR es que con él se puede definir las capas arcillosas cuando el registro de potencial espontáneo (SP) está particularmente distorsionado, sobre todo cuando se está en formaciones muy resistivas.

El registro GR refleja la proporción de arcilla y, en muchos casos se puede emplear cuantitativamente como un indicador de arcillosidad.

Es necesario saber que dentro de sus aplicaciones, no solo está el de poder distinguir arcillas en el fondo del subsuelo, sino que también podemos emplearlos cuando necesitamos detectar y evaluar la cantidad de minerales presentes que poseen una alta radiactividad como es el caso del potasio y el uranio.

La respuesta del GR una vez que se realizan las correcciones por pozo es casi proporcional al contenido de K2O, y en esta misma proporción el Gr también se puede utilizar para delinear minerales no radioactivos.

Interpretación del Registro GR

Generalmente la interpretación del registro GR se hace de un tipo de registro GR llamado registro NGS o registro de espectrometría de rayos gamma naturales, que mide la radioactividad natural de las formaciones.

La diferencia del registro NGS al GR es que el GR solo mide la radioactividad total, el registro NGS mide el número de rayos gamma y el nivel de energía de cada uno y permite determinar las concentraciones de potasio, torio y uranio radiactivos en la formación.

Antes de la interpretación del registro, es importante saber cómo es su presentación, el registro NGS por lo general se presentan en la pista 2 y 3 del registro generalizado. A continuación presento la siguiente imagen donde se puede ver la forma en la que se presenta:


Autor de la imagen: @carlos84

En la imagen se puede apreciar que las concentraciones de uranio y torio se expresan en partes por millón (PPM), mientras que la concentración de potasio en porcentajes (%).

En la pista 1 podemos apreciar la curva GR total (estándar), por lo que se puede decir que una combinación general de los dos registros se determina tomando en cuenta una concentración lineal de las concentraciones de potasio, torio y uranio, lo otro a considerar es que la curva generalizada del GR (medido en grados API), aunque si se desea también se puede proporcionar una medición libre de uranio, mejor conocido como (CGR), en donde solamente se suma y promedian la radiación gamma que aporta el torio y el potasio.

Ahora si podemos entrar en las consideraciones netas que reflejan una correcta interpretación del GR, por lo que cabe mencionar por ejemplo que las curvas del registro NGS (las de la pista 2 y3 de la imagen anterior) con frecuencia se pueden emplear individualmente o colectivamente para la identificación de minerales cuando toman valores directamente de las curvas registradas.

Conclusiones y aportes

[1] Si englobamos todos los registros mostrados en la imagen donde se muestran 3 pistas, podemos deducir que el Gr generalizado se puede combinar perfectamente con el registro NGS pudiendo obtener así resultados favorables cuando nos encontramos en casos particulares donde necesitamos detectar, identificar y evaluar minerales radioactivos, sin dejar al lado la capacidad existente del poder identificación de las arcillas que estos registros poseen.

[2] Referente a la identificación de las arcillas, con estos registros se puede profundizar detectando el tipo de arcilla y los volúmenes del mismo, esto a su vez nos proporciona a los ingenieros de petróleo la posibilidad de obtener una perspectiva petrofísica del yacimiento productor.

[3] La respuesta que brindan ciertos minerales al momento de realizar el registro como el torio y el potasio por medio del registro NGS resulta ser un buen indicativo cuando existe presencia de arcilla comparado con lo que se nos pueda suministrar con el registro GR generalizado.

[4] La combinación del registro NGS con otros registros que sean sensibles a la litología de la formación nos puede ayudar, permitiendo realizar un análisis volumétrico a las muestras litológicas de carácter complejo, permitiendo así que los minerales se identifiquen con un mayor índice de certeza y los volúmenes se calculan con mayor precisión.

En conclusión amigos en la comprensión del presente artículo podemos reflejado la capacidad que se puede obtener al combinar los conocimientos de la física con la ingeniería, para de esta manera poder nutrirnos de todo lo referente a los rayos gamma naturales, la reacción que estos tienen en el subsuelo, la forma como reaccionan ciertos minerales en formaciones litológicas arcillosas, como es el caso de las lutitas, y lo importante de poder interpretar correctamente los registros GR y NGS para afianzar las características petrofísicas de la formación productora y de esta manera cañonear de manera exitosa los intervalos candidatos a poseer petróleo.

“Gracias a todos los que han hecho posible mi desenvolvimiento en steemit, sobre todo gracias por su especial apoyo, desde lo más profundo de mi corazón un Feliz y productivo 2020 para todos, y que todo sea del disfrute junto con sus seres queridos.


Referencias Bibliográficas consultadas y recomendadas

[1] Principios/Aplicaciones de la interpretación de registros por Schlumberger.

[2] Registro GR. Análisis teórico y principios de interpretación. Doll, H.G.


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