Evaluación de Yacimientos Petrolíferos mediante registros de imágenes de Resonancia Magnética Nuclear. Herramienta MRIL.

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Las herramientas de perfilaje de resonancia magnética nuclear por pulsos (RMN) ha sido recibida en la última década con gran satisfacción por su capacidad de resolver problemas difíciles en la evaluación de las formaciones. Las compañías de servicios continúan realizando importantes inversiones en tareas de investigación tendientes a perfeccionar las mediciones de RMN. El resultado de estos esfuerzos se refleja en las continuas mejoras introducidas a la herramienta y las nuevas aplicaciones para la misma.

Con la introducción de técnicas de pulsación a mayor frecuencia, a mediados de la década del 90, se ampliaron las posibilidades de estas herramientas con respecto a la caracterización de la movilidad de los fluidos en el yacimiento y recientemente, se han obtenido extraordinarios adelantos en las posibilidades de adquisición de datos, lo cual representa un significativo aumento en las velocidades de adquisición de registros.

Una ventaja fundamental que presenta la última generación de herramientas de RMN, es su capacidad de proporcionar un espectro más amplio de información acerca de los yacimientos. Los datos de RMN permiten responder muchas preguntas claves a casi todos los profesionales relacionados con la exploración y producción, incluyendo los ingenieros de yacimiento, los ingenieros de producción y los geólogos. Por ejemplo, los ingenieros de producción ahora utilizan las mediciones de RMN para diseñar los tratamientos de estimulación de yacimientos por fracturación hidráulica. Los ingenieros de yacimiento, evalúan las cualidades de la roca con datos de RMN de alta resolución, para localizar barreras de permeabilidad vertical y mejorar el manejo de la producción. Los geólogos adquieren un mejor conocimiento de la geometría del poro, para el análisis depositacional a partir de las distribuciones del tiempo de decaimiento.

La caracterización de los hidrocarburos también se ha perfeccionado gracias a la interpretación de registros de RMN, combinados con otras mediciones. En definitiva, se obtiene una evaluación más precisa de la producibilidad del yacimiento.

Nuevos avances en las herramientas

La herramienta Combinable de Resonancia Magnética CMR, introducida por Schlumberger en 1995, se opera apoyada contra las paredes del pozo por medio de un eje descentralizador. Una antena corta direccional, ubicada entre dos imanes optimizados, enfoca la medición de la herramienta CMR en una zona vertical de 6 pulgadas y hasta 1.1 pulgadas dentro de la formación. Estas características y los adelantos electrónicos incorporados en la herramienta que mejoran la relación señal-ruido en la secuencia de adquisición de datos, permiten obtener un alto grado de precisión en las mediciones de la formación con gran resolución vertical.

La posibilidad de obtener mediciones de RMN de alta precisión en forma rápida, hace que los ingenieros perciban la producibilidad de los pozos desde otra perspectiva. Por ejemplo, hay zonas que podrían haber sido consideradas improductivas, debido a la elevada saturación de agua y la posibilidad de que produjeran agua en exceso.

La Corporación NUMAR, subsidiaria de Halliburton, desarrolló la herramienta de Imágenes por Resonancia Magnética MRIL, que incorpora un imán largo permanente para crear un campo estático lateral en la formación. Esta herramienta se corre en la parte central del pozo y el volumen de medición consiste de una cápsula resonante cilíndrica y concéntrica de 24 pulgadas de longitud y aproximadamente 0.04 pulgadas de espesor. El diámetro promedio de la cápsula resonante es de unas 15 pulgadas y se determina por la frecuencia de operación de la herramienta. En un pozo de 10 pulgadas puede alcanzar una profundidad de investigación de 2.5 pulgadas.

Cuando se cuenta con una elevada profundidad de investigación, es posible reducir la sensibilidad a la rugosidad en muchos huecos. La última versión de la herramienta de NUMAR es la MRIL-Prime, que incorpora mejoras que permiten aumentar la velocidad y la eficiencia del perfilaje.

Está equipada con imanes prepolarizadores de 3 pies ubicados por encima y por debajo de la antena, lo cual permite registrar hacia arriba y hacia abajo, y ofrece una capacidad de medición con multicápsulas de nueve frecuencias. Cada cápsula de medición se puede programar con una secuencia de pulsación diferente, y la medición se puede alternar entre las distintas cápsulas a través del cambio de frecuencia. La variación total en la profundidad de investigación de las nueve cápsulas, es de aproximadamente 1 pulgada. La operación multifrecuencia permite realizar una medición de la porosidad total y adquirir datos multiparámetros con diferentes secuencias de pulsado en cada cápsula.

Herramienta MRIL

1 El servicio MRIL proporciona una medida directa de la porosidad total del yacimiento mientras perfora.
2 El registro T1 de esta medida permite la disección de los fluidos del poro en fluidos movibles y agua asociada con arcillas y capilaridad, proporcionando también indicaciones de la permeabilidad del yacimiento así como también ayuda a distinguir los tipos de hidrocarburos.
3 La velocidad o tasa de decaimiento de la señal se denomina tiempo de relajación transversal, T2, y es la segunda medición clave de RMN, por que depende del ambiente en el que se encuentra el fluido, es decir, de la distribución de tamaño de poros. La variable T2 es la constante de tiempo que caracteriza el decaimiento de la componente transversal de la magnetización. Depende de tres factores: la relajación intrínseca del fluido; la relajación superficial, que es un efecto ambiental; y la relajación derivada de la difusión en un gradiente de B0, que es una combinación de efectos ambientales y de la herramienta.

Aplicaciones del servicio MRIL

1 Las principales aplicaciones de la herramienta MRIL son en pozos exploratorios costa-afuera de alto costo y pozos en desarrollo. En estos pozos, los avances en caracterización de yacimiento se han logrado al determinar directamente los volúmenes de hidrocarburos, pies netos de permeabilidad y tipo de hidrocarburo, superando así los problemas asociados con la obtención de datos de cable y la cantidad considerable de tiempo de equipo requerido.

2 El MRIL proporciona información importante sobre el fluido del yacimiento antes de una invasión significativa de filtración de lodo en la perforación

3 La herramienta MRIL se puede utilizar en secuencias de litología compleja o mixta para proporcionar medidas de porosidad que son independientes de la mineralogía.

4 Identificación en tiempo real de volúmenes de fluido irreducible y libre

5 Identificación del tipo de fluido libre: gas, aceite agua

6 Indicación de permeabilidad

7 Evaluación completa del yacimiento en pozos horizontales y de alto ángulo.

Especificaciones del sensor MRIL
Diámetro exterior de la herramienta nominal
6-3/4 pulg (con estabilizador)

Rango del tamaño de orificio
8-1/2 pulg – 10-5/8 pulg

Longitud
37 pies
(39 pies para tiempo real)

Especificación de temperatura estándar
302°F (150°C)

Presión de operación estándar
18.000 psi

Velocidad máxima de caudal
10.0000 lb masa/mín

Exactitud de porosidad
±5%

Capacidad de repetición de la porosidad
±5%

Resolución vertical
5 pies

Velocidad máxima de registro
180 pies/hora
120 pies/hora

Frecuencia de funcionamiento nominal
500 kHz

Diámetro de volumen sensitivo
14 pulg

Altura del volumen sensitivo
24 pulg

Máxima duración de viaje
200 horas

Velocidad de acceso a la memoria
3 MB/seg

Velocidad máxima giratoria
0 RPM – 180 RPM

Tipos de lodo
Todos

Uso actual de la Herramienta en Noruega


El servicio MRIL®-WD™ se utilizaba para medir la porosidad y saturación de agua en esta formación de yeso en Noruega. Las distribuciones T1 registradas mostraron tendencias claras y definidas en las diferentes secciones del yacimiento, confirmando que mientras perfora, los registros T1 son en realidad alternativas viables para registros NMR de cable, permitiendo la evaluación exacta de los tipos de fluido y porosidad. La información obtenida de estos registros mejora la confianza en la evaluación de propiedades de un yacimiento. Rayos gama y ROP (curva azul) se presentan en la primera pista, resistividad y permeabilidad en lecturas a mayor profundidad y a poca profundidad (curva roja) en la segunda pista. La porosidad de la herramienta MRIL-WD se compara favorablemente con la densidad de MWD y la porosidad de neutrón (curvas roja y azul, respectivamente). La parte sombreada representa fluidos movibles (amarillo), agua inmovil capilar (gris) y microporosidad (verde), que a menudo se asocia con arcillas. La distribución T1 en la pista de la extrema derecha, con la media logarítmica T1 en sobreposición (curva azul).