Evaluación de formaciones en pozos horizontales. El rol fundamental de la anisotropía (Parte I)

A partir de la década de 1990 se han venido realizando adelantos en pro del desarrollo tecnológico que conlleve a obtener mejoras en las mediciones realizadas en pozos horizontales y análisis más precisos de los datos adquiridos, para lograrlo se han generado subsecuentes avances en la toma de registros durante las perforaciones y el desarrollo de las herramientas de registros con la finalidad de incrementar la base de datos de pozos horizontales la cual posteriormente se relacionará con la data de pozos verticales. Sin embargo, las correcciones ambientales en las herramientas para pozos horizontales son más complejas que en los pozos verticales debido principalmente a las manifestaciones 3D de invasiones diferenciales de filtrados de lodo y la heterogeneidad de las formaciones.

La interpretación de registros ya corregidos ambientalmente de pozos horizontales de igual forma presenta mayores dificultades que en los registros correspondientes a pozos verticales o incluso de alto ángulo. Un problema primordial al respecto es la naturaleza y escala de la anisotropía de formación y en este sentido son factores claves la anisotropía intergranular, la anisotropía laminar y la anisotropía de estratificación, los cuales pueden coexistir entre ellos.
En vista de tales problemas el desafío para el análisis de dichos registros incluye la captación de diversos volúmenes por diferentes registros y la relación de anisotropías a varias escalas de ocurrencia pero no menos importante es la adquisición de información a partir del análisis de muestras de núcleos y ello sin duda alguna constituye un lógico punto de partida.

Adquisición de data a partir de registros

Un pozo horizontal ha sido definido como aquel cuyo ángulo de inclinación es superior a 80 grados. Bajo esta condición se ha buscado reemplazar los registros estándares por otras formas de transporte de las herramientas o por la realización de registros mientras se perfora (LWD), siendo éste último el de mayor preferencia en la industria ya que se logra una adquisición de data en una sola corrida con la subsecuente reducción de tiempo no productivo. Sin embargo, en pozos horizontales los programas LWD tienen la desventaja de que algunas veces han sido diseñados únicamente con la dirección en mente y esa aproximación ha restringido la data a rayos gamma y registros de resistividad, los cuales son inadecuados para la evaluación de formaciones, además un registro de pozo completo no es posible, ya que la sarta de herramientas esencialmente se sitúa detrás de la mecha.

Para buscar la corrección ambiental de las mediciones hechas en registros de pozos horizontales deben considerarse algunas cosas. La primera, es el modo del desarrollo de la herramienta, el cual puede ser mientras se perfora, manejada por un tractor, conducida por medio de tubería o transportada entre trayectos cortos y regulares. La segunda es la posición de la herramienta. La tercera, la acumulación de materia en forma de ripios en el fondo. Por último, en lodos base agua, la anisotropía de formación puede dar lugar a un perfil de invasión elíptica el cual es distorsionado por la segregación gravitacional de fluidos. Esos efectos hacen más difícil distinguir entre registros de calidad pobre y buenos registros ambientalmente impactados, los cuales necesitan ser corregidos en base a modelos 3D.

Los problemas están condicionados por el hecho de que la mayoría de las herramientas para registros fueron diseñadas para ser usadas en pozos verticales que penetran capas casi horizontales y no pozos horizontales que penetran capas casi horizontales.
En pozos verticales penetrando capas horizontales, se utiliza el concepto de “shoulder beds” (capas por encima o por debajo de la capa que está siendo medida por la herramienta de registro) en el margen de el volumen detectado, y por lo tanto la resolución espacial a lo largo del eje del pozo es un factor clave.

En pozos horizontales el concepto de “shoulder beds” es reemplazado por “stacked beds”, las cuales forman parte integral del volumen detectado, y por lo tanto las funciones geométricas de la herramienta que gobiernan las profundidades radiales de investigación se convierten en parámetros importantes.

Adquisición de data a partir de análisis de núcleos

Los datos del núcleo proveen la base para la interpretación de los registros. Las muestras de núcleos y las prácticas de medición no han cambiado en respuesta a la emergencia de pozos horizontales. Esto debido a que la mayoría de los núcleos todavía son adquiridos en pozos verticales, a pesar de que la tecnología para tomar muestras de núcleos en pozos horizontales existe. Adicionalmente, conexiones cilíndricas de núcleos son frecuentemente cortadas en lugares donde la roca reservorio parece homogénea, así la data medida puede ser muy representativa para una particular litología. Esto significa que mediciones de núcleos direccionales frecuentemente muestran únicamente anisotropía intergranular, aunque algunas veces conexiones de núcleos contienen laminaciones.

Si el análisis de núcleos contribuye a la evaluación de formaciones en pozos horizontales, mediciones direccionales tendrán que ser hechas en la misma pieza de roca. Ello sugiere que las muestras tendrán que ser cúbicas en vez de cilíndricas. Las muestras cúbicas siempre han sido utilizadas para aplicaciones especializadas.

Los principales parámetros de núcleos direccionalmente dependientes son la resistividad (incluyendo factor de formación, exponente de resistividad), permeabilidad (al aire, salmuera, petróleo; y absoluta, efectiva, relativa), y velocidad acústica. La porosidad y la saturación de agua son cantidades escalares, y por lo tanto parámetros derivados como el exponente de porosidad “m”, exponente de saturación “n” y los términos de regresión en la relación porosidad-permeabilidad, también son direccionalmente dependientes.
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