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Introducción
El objetivo principal es medir la densidad de la formación, al conocer la densidad de una matríz y del fluído de las rocas, se puede estimar su porosidad.
Conjuntamente a ello se mide el factor de absorción fotoeléctrica que se usa para identificar el tipo de litología de las formaciones.
La relación entre la densidad y el conteo es inversa; conforme se incrementa la densidad, el conteo disminuye y viceversa.
Principio de medición
El sistema de medición consta de una fuente radiactiva y dos detectores montados en un patín, el cual los mantiene pegados a la formación con un brazo mecánico.
La cápsula radiactiva emite hacia la formación rayos gamma de energía constante (662 Kev).
Los rayos gamma en función de su energía, interactúan con los diferentes componentes de las rocas, después regresan al pozo donde son contados por los detectores.
MEDIO MUY DENSO (MUCHOS ELECTRONES)
FUENTE
Detector lejano
MEDIO POCO DENSO (POCOS ELECTRONES)
FUENTE
Detector lejano
ENERGÍA RAYOS GAMMA
0.2 A 0.6 MeV
Principio de medición
Principio físico de medición
Interacciones de los Rayos Gamma con la Materia.
Al pasar a través de la materia, los rayos gammas sufren una perdida de energía debido a colisiones con otras partículas atómicas. Estas colisiones se pueden dividir en tres categorías básicas:
Producción de pares (energia > 1.02 MeV).
Dispersión Compton (energía 75 KeV a 2 MeV)
Absorción fotoeléctrica (energía < 75 KeV)
La probabilidad de que ocurran estas colisiones se relaciona con el nivel de energía actual del rayo gamma. Es absolutamente posible que un rayo gamma pase a través de los tres tipos de colisiones antes de que sea absorbido.
Principio físico de medición
La fuente emite rayos gamma de 662 KeV
Algunos rayos gamma viajan a través de la formación y llegan al detector con menos energía (kev) que la original
Durante su trayectoria algunos rayos gamma son capturados
Una cantidad insignificante de rayos gamma son emitidos por la formación.
Interacciones de los Rayos Gamma
"
Fuente de
Rayos Gamma GSR
Detector de
centelleo
• Después de que los rayos gamma son emitidos (662 keVs) sufren varias difusiones Comptón y cuando menos una interacción fotoeléctrica.
• Si el rayo gamma no es absorbido (efecto fotoeléctrico) puede llegar hasta el detector.
• En el detector se registra su energía
Interacciones de los Rayos Gamma
Fuente de Rayos Gamma
GSR
Detector de centelleo • Si la energía de los rayos gamma decae
hasta un valor suficiente-mente bajo, puede que ocurra la absorción fotoeléctrica.
• De ser así el detector no registrará ningún rayo gamma.
• Entre más ocurra la absorción foto- eléctrica menos rayos gamma llegan al detector.
Interacciones de los Rayos Gamma
A CADA ÁTOMO SE ASOCIA UN NÚMERO DENOMINADO MÁSICO CUYO VALOR ES IGUAL A LA SUMA DE LOS PROTONES Y NEUTRONES CONTENI- DOS EN EL NÚCLEO.
DE ESTA MANERA LOS ÁTOMOS SE IDENTIFICAN DE LA SIGUIENTEFORMA:
E
A
Z
NÚMERO MÁSICO
TOTAL DE PARTÍCULAS EN EL NÚCLEO.
NÚMERO ATÓMICO
NÚMERO DE PROTONES EN EL NÚCLEO O ELECTRONES EN LA PERIFERIA
Identificación de los átomos
Medición de la Densidad
EN EL REGISTRO DE DENSIDAD SE MIDE LA DENSIDAD ELECTRÓNICA DE LAS FORMACIONES.
ρ e = ρ b
2 Z A
EN LA QUE :
PARA UN MEDIO FORMADO POR UN SOLO TIPO DE ELEMENTOS LA DEN- SIDAD DE ELECTRONES ESTÁ RELACIONADA A LA DENSIDAD DEL MEDIO POR LA ECUACIÓN :
ρ
ρ e
DENSIDAD ELECTRÓNICA
b DENSIDAD TOTAL REAL
Z NÚMERO ATÓMICO ( NÚMERO DE ELECTRONES POR ÁTOMO )
A PESO ATÓMICO
Identificación de los átomos
En la interpretación se hace la suposición de que:
Esto se cumple para la mayoría de los elementos comúnmente encon- trados, excepto para el hidrógeno el cual tiene poco efecto en la me- dición.
Por lo tanto ρe = ρb
Z/A = 0.5
ELEMENTO A Z 2 A / Z H 1.008 1 1.9841 C 12.011 6 0.9991 O 16.0 12 8 1.0000 Na 22.990 11 0.9569 Mg 24.320 12 0.9868 Ca 40.080 20 0.9980
PARA LA MAYORÍA DE LAS ELEMENTOS DE LAS FORMACIONES EL VALOR DEL COCIENTE DEL PARÉNTESIS DE LA ECUACIÓN ANTERIOR ES PRÁCTICA- MENTE IGUAL A LA UNIDAD .
Identificación de los átomos
Densidad Electrónica → Densidad del Material
Peso atómico (A) - de la masa de un átomo (gramos/átomo-gramo). Número atómico (Z) - electrones/átomo neutral Número de Avogadro (Na ) - es el número de átomos en un átomo-gramo (6.02 x 1023 ) • Electrones por gramo = Z * Na / A • Rhob: es la densidad real del material • Densidad Electrónica de la formación = Rhob * Z * Na / A • Indice de densidad electrónica: Rhoe = 2 * Ne / Na. • Ne = Rhob * Z * Na / A) Rhoe = Rhob * (2Z / A) • Y puesto que en la mayoría de los casos 2Z/A = 1 entonces: Rhoe = Rhob
Identificación de los átomos
Densidades de tipos de formación
COMPUESTO FÓRMULA DENS. REAL 2 Σ Z / PESO MOL ρe ρe (reg) CUARZO Si O2 2.654 0.9985 2.650 2.648 DOLOMITA CaCO3 MgCO3 2.870 0.9977 2.863 2.876 ANHIDRITA CaSO4 2.960 0.9990 2.957 2.977 CALCITA CaCO3 2.710 0.9991 2.708 2.710 AGUA DULCE H2O 1.000 1.1101 1.110 1.000
Comparación de valores de densidades de componentes de las formaciones obtenidas mediante mediciones de laboratorio y el registro
Modelo para la determinación de Φ
MODELO DE UNA FORMACIÓN LIMPIA
ρ
m
MATRIZ
FLUÍDO ρ
F
1 - Φ
Φ
ρ b
= ( 1 - Φ ) ρ
m +
ρ F Φ
MODELO DE UNA FORMACIÓN CON HIDROCARBUROS
ρ m
MATRIZ
FLUÍDO ρ
F
1 - Φ
Φ ρ
H
Sxo
1 - Sxo
ρ b
= ( 1 - Φ ) ρ m + Φ ρ Sxo + ( 1 - Sxo )
F ρ
H
Modelo para la determinación de Φ
Equipo PGT para registro de densidad compensada
DETECTOR LEJANO
DETECTOR CERCANO
FUENTE DE RAYOS GAMMA 1.5 Ci, CESIO 137 662 KeV
PGH CARTUCHO
PGS SONDA
PATÍN
No se puede mostrar la imagen. Puede que su equipo no tenga suficiente memoria para abrir la imagen o que ésta esté dañada. Reinicie el equipo y, a continuación, abra el archivo de nuevo. Si sigue apareciendo la x roja, puede que tenga que borrar la imagen e insertarla de nuevo.No se puede mostrar la imagen. Puede que su equipo no tenga suficiente memoria para abrir la imagen o que ésta esté dañada. Reinicie el equipo y, a continuación, abra el archivo de nuevo. Si sigue apareciendo la x roja, puede que tenga que borrar la imagen e insertarla de nuevo.
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Formación Que se va A medir
Volúmen investigado Por la herramienta
Zona invadida
Zona Virgen Zona
Virgen
Profundidad de investigación de la medición de densidad
Profundidad de investigación del FDC
22% de porosidad
35% de porosidad
FDC
0 2 4 6 8 10 12 pulg. Distancia a la pared del pozo
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Fact
or J
Resultados experimentales indican que la herramienta FDC investiga solo algunas pulgadas dentro de la formación, la mitad de la se respuesta
proviene de una región comprendida dentro de 2 pulgadas
Profundidad de investigación del FDC
RESPUESTA DE LOS DETECTORES CERCANO Y LEJANO EN FORMACIONES DE DIFERENTE DENSIDAD (SIN ENJARRE)
(n1,f1)
(n2,f2)
(n3,f3)
2.0 gr/cc
2.5
3.0
1.5 gr/cc
colu
mna
f1
f2
f3
n3 n2 n1
Cps detector lejano
Cps detector cercano
ρb = 3.0 gr/cc
ρb = 2.5 gr/cc
ρb = 2.0 gr/cc
Formaciones con valores de densidad determinados en el laboratorio
Gráfico de la columna
ρb =2.5 gr/cc
hmc=0 hmc=3/4”
ρmc = 1.5 gr/cc
2.0
2.5
3.0
1.5
1/4”
1/2”
3/4”
hmc
ρmc = 1.5 gr/cc
costilla
Cps detector cercano
Cps detector lejano
Efecto del espesor del enjarre (baja densidad) en la medición
Efecto del enjarre en la medición de Densidad
hmc=1/2” hmc=1/4”
Cps detector cercano
Cps
det
ecto
r lej
ano
Cps detector cercano
Cps
det
ecto
r lej
ano
EFECTO DE LA DENSIDAD DEL ENJARRE EN EN LAS RESPUESTAS DE LOS DETECTORES
EFECTO DE LA DENSIDAD DE LA FORMACIÓN EN LAS RESPUESTAS DE LOS DETECTORES LEJANO Y CERCANO EN PRESENCIA DE ENJARRE.
Gráfico de la columna y las costillas
PULSOS DEL DETECTOR CERCANO
PULS
OS
DEL
DET
ECTO
R L
EJA
NO
Enjarre con barita
Aumenta el espesor del enjarre
Enjarre sin barita
Aumenta el espesor del enjarre
Gráfico de la columna y las costillas
Punto definido por el conteo de los dos detectores
ρls Valor de densidad no compensado definido por el conteo del detec- tor lejano
Δρ Compensación que hay que aplicar por efecto del enjarre, siguiendo la tra- yectoria de una costilla
ρb = ρls + Δρ
Gráfico que ilustra el método de compensación por efecto de agujero (lodo relativamente poco denso)
ρls
ρb
Δρ
3.5
2.5
1.5
ρb gr/cc
costilla
Cps detector lejano
Cps detector cercano
columna
Gráfico de la columna y las costillas
Punto definido por el conteo de los dos detectores
ρls Valor de densidad no compensado definido por el conteo del detec- tor lejano
Δρ Compensación que hay que aplicar por efecto del enjarre, siguiendo la tra- yectoria de una costilla
ρb = ρls + Δρ
Gráfico que ilustra el método de compensación por efecto de agujero (lodo relativamente denso)
ρls
ρb
Δρ
3.5
2.5
1.5
ρb gr/cc
costilla
Cps detector lejano
Cps detector cercano
columna
Gráfico de la columna y las costillas
Gráfico de la Columna y las Costillas
6” 16” 2.0 2.5 3.0
- .1 0 + .1
gr/cc
ρ b
Δρ
SP
DENSIDAD LODO 2.18 gr/cc
R E G I S T R O F D C
9300 9400
9500
R E G I S T R O F D C
2.0 2.5 3.0 6” 16”
- .1 0 + .1
ρ b
Δρ
DENSIDAD LODO 1.27 gr/cc
SP
CAL
Hay permeabilidad pero no muy alta
Poco enjarre
Hay fluido alojado Alta permeabilidad
Registro de Densidad Compensada (FDC)
DRHO RHOB
RAYO GAMMA CALIBRADOR
Carbonato 2.7
Deposito de material reductivo
Brecha o conglomerado
Herramienta LDT para Registro de LITODENSIDAD
La herramienta LDT-D mide la densidad de la formación y el factor fotoeléctrico de la misma lo cual permite efectuar la evaluación de la porosidad y la litología.
Cuando se corre combinada con el CNT permite la identificación de la matríz y diferenciar entre gas o líquido contenido en la porosidad.
Es claro que la separación de los rayos gamma según su energía, es básica para el adecuado funcionamiento del equipo LDT; función que se realiza en el detector foto- multiplicador. Como se ha visto, se usa una fuente de estabilización para diferenciar correctamente los pulsos; suponiendo que el alto voltaje está bien ajustado entonces el conteo debe ser igual en las dos ventanas de estabilización simétricas con respec- to al pico de Cesio. Estas dos ventanas abarcan los rangos de energía de 600 a 662 Kev y de 662 a 724 Kev.
Efecto de la temperatura en los detectores
El Pe está relacionado directamente a Z, el número de electrones por átomo, por lo tanto tiene un valor fijo para cada uno de ellos.
Pe = ( Z/A )3.6 sus unidades son barns/electrón
La medición es prácticamente independiente de la porosidad y del fluído contenido en ella.
Su principal uso es la identificación de litología.
El Pe puede determinarse fácilmente para cualquier litología, suponiendo que está formada por contribuciones elementales de sus componentes.
Efecto Fotoeléctrico
Otra forma de uso es expresarlo en forma volumétrica; esto es:
U = Pe ρe
que se denomina índice volumétrico de absorción fotoeléctrica.
Este parámetro puede usarse en la fórmula para determinar los componentes de un yacimiento.
U = Φ Uf + (1 - Φ ) Uma
Efecto Fotoeléctrico
Efecto del lodo con barita La barita es un mineral pesado que se usa con frecuencia en el lodo de perforación. Tiene una sección transversal fotoeléctrica muy grande (267), comparada con la de los minerales comúnmente encontrados en las formaciones, cuyos valores están en el rango de 2 a 5
Su efecto en la medición del LDT será el de desplazar el umbral del inicio de la ab-sorción fotoeléctrica hacia arriba en el espectro de energía
Efecto Fotoeléctrico
PARÁMETROS DE LA MEDICIÓN DEL Pef
• Resolución Vertical: 4” (estándar)
Valores en:
Caliza 5.08 Arena 1.81 Dolomita 3.14 Lutita 1.8 a 6 Anhidrita 5.05 Sal 4.65
Efecto Fotoeléctrico
FASE SETUP
FASE SETUP
- introducir en el sistema la configuraciòn de herramienta y verificar los puntos de medida.
- adecuar el formato de presentaciòn de acuerdo a las necesidades locales.
- agregar al formato la presentaciòn del volùmen del agujero y del cemento en ell carril de la profundidad.
- seleccionar los valores apropiados de los siguientes paràmetros:
- WMUD - BS - FDC - TD - CD - DHC - BHT
Si durante la adquisiciòn, el paràmetro DHC (Density Hole Correction), se dejò en la opciòn None, no se producen alteraciones severas en la misma.
LECTURAS TÍPICAS EN LA FASE DE REGISTRO
Formación RHOB PEF Anhidrita 2.96 5.1 Carbón 1.3 a 1.7 0.2 Dolomita 2.87 3.1 Caliza 2.71 5.1 Sal 2.03 4.6 Arenisca 2.65 1.8 Lutita Típica 2.12 a 2.77 1.8 a 6.3
El valor de densidad obtenido puede ser mejorado mediante el procesamiento ALPHA para obtener el valor NRHO.
Este se puede utilizar para producir:
- una resolución vertical mejorada con precisión estadística comparable
- una resolución vertical comparable con precisión estadística mejorada
Estas dos opciones se seleccionan eligiendo adecuadamente las constantes:
- De profundidad
- NRDC
en las tablas de entrada.
PROCESAMIENTO ALPHA
La constante DDPM sirve para fijar, automáticamente, las constantes de profundidad a los valores recomendados para las dos opciones de registro estándar o para sele- ccionar el modo de adquisición con resolución vertical mejorada.
El valor de NRHO tiene una resolución mejorada cuando DPPM = STAN
HIRS
Cuando DDPM = HISp se utiliza RHOB como salida primaria y para una velocidad De registro de 3600 piés/hora su precisión estadística es semejante a la obtenida Con la herramienta PGT a una velocidad de 1800 pies/hora
PROCESAMIENTO ALPHA
PROCESAMIENTO ALPHA
Solo como referencia la siguiente tabla muestra el sistema de valores de DPPM. ENTRADA HIRS STAN HISP
muestreo = 6” muestreo = 6 Razón de muestreo = 6” para HiR es =1” Vel >> 1800 p/h vel = 3600 p/h vel ≤ 900
Hi Res NRDC 1* - - HLITH 1* - - HLL 1* - - HLS 1* - - HLU 1* - - HSS1 6* - - HSS2 6* - - LITH 1 1 2 LL 1 1 2 LS 1 1 2 LU 1 1 2 NRDC 0 0 2 SS1 2 2 3 SS2 2 2 3
* Este valor no es accesible y solo se proporciona para información
PROCESAMIENTO ALPHA
Cuando se selecciona el modo de adquisición de alta resolución vertical, dando a DPPM el valor HIRS, se produce un efecto igual al que se obtiene si se da a DPPM el valor STAN y se crea un sistema adicional de entradas y salidas que tengan una Relación de muestreo de 1”.
Es importante recordar que la mediciones para alta resolución se grabará adicio – nalmente a las medidas normales de 6” y no son afectadas por la presencia de las Entradas o salidas del proceso de alta resolución.