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

ENJARRE

FORMACIÓN

COMPENSACIÓN POR EFECTO DEL ENJARRE

Principio de medición del FDC

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.

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.

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.

LS CALI SS

25 “ 31 “

32 “ PDH-L PGD-G

DRS-C

ECH-MKA NCS-E

CARTUCHO DE TELEMETRÍA

Herramienta LDT-D

Efecto de la temperatura en los detectores

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

PLATEAU DEL DETECTOR

REGISTRO LDT TÍPICO

Arcilla porosa pero no es permeable

Contaminación radioactiva

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.