Determinación de zonas permeables I.

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El análisis inicial en un pozo perforado es la determinación e identificación de las zonas permeables, es decir, partes de la formación en las cuales sea posible en movimiento de fluidos para su extracción.

Los registros convencionales para detectar zonas permeables son indicadores de las mismas, no son una medida directa de la permeabilidad de la roca, por este motivo se corren varios registros simultáneamente para que la información que se obtenga sea concreta e interpretable por el analista de registros.

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REGISTRO DE POTENCIAL ESPONTÁNEO (SP)

Generalidades

El potencial espontáneo es una característica propia de cada formación, que está relacionado a propiedades del fluido de perforación que está en contacto con la formación. Este principio fue descubierto accidentalmente por Schlumberger cuando se realizaban los primeros y más sencillos registros eléctricos, ya que estos colocaban un electrodo en superficie y uno en profundidad y al enviar una corriente registraban puntualmente una diferencia de potencial. Este fenómeno se observó cuando el voltímetro registraba una pequeña diferencia de potencial sin que haya sido enviada ninguna corriente, es decir, el contacto de la formación con el lodo provocaba un intercambio electrolítico de iones que generaban naturalmente una diferencia de potencial.

Para que exista una diferencia de potencial espontánea se requiere de cierto ambiente en el pozo:

- Presencia de agua de formación innata.

- Fluido de perforación conductivo.

- Roca selectiva de iones (lutita).

Características del Registro de Potencial Espontáneo

La curva que registra el potencial espontáneo se ubica en la primera pista de nuestro registro, ya que es el primer registro que se corre. La tendencia de esta curva es constante frente a formaciones de lutita, esta tendencia de la curva se la conoce como línea base de lutitas. Frente a formaciones permeables la curva se desvía de la línea base de lutitas, si las capas permeables son de un espesor considerable, las desviación forma otra tendencia de curva casi constante que se la conoce como la línea de arenas, estas dos líneas no se encuentran marcadas en el registro pero el analista puede determinar en donde están ubicadas. También existe una desviación menor de la línea base de lutitas cuando existe presencia de arcillas.[pic 1]

Mediante la curva del SP podemos determinar los límites de una zona permeable y su espesor. Cada límite se encuentra tomando una medida media entre los puntos de desvió de la curva y el espesor es la distancia entre cada límite: superior e inferior.

[pic 2] [pic 3] Ecuación de Nerst

Otra cualidad importante que nos presenta el SP es el cálculo de la resistividad del agua de formación Rw y el cálculo del índice de arcillosidad que se encuentra dentro del espesor de alguna zona de interés.

Origen del Potencial Espontáneo

Las corrientes que producen la diferencia de potencial espontáneo tienen dos orígenes principales: debido a fuerzas electroquímicas, en los cuales se encuentran los efectos del potencial de membrana y el potencial de difusión; y, debido a fuerzas electrocinéticas, dentro de las cuales se da el potencial en las arcillas y el potencial en la costra de lodo.

Potencial Electroquímico

Este potencial es creado por el contacto de dos soluciones de diferente salinidad o por un contacto directo o a través de una membrana semipermeable como las lutitas.

Potencial Electroquímico de Membrana

Este efecto surge cuando dos sustancias electrolíticas intercambian iones debido a la diferencia en sus concentraciones de iones cloro Cl- y sodio Na+. La capa que permite el paso de los iones constituye un medio poroso, de tal manera que un fluido de perforación al invadir una zona permeable entra en contacto con el agua de formación y se produce este flujo de iones que generan la diferencia de potencial. Los iones fluyen desde una solución hacia la otra mediante el contacto directo entre las dos y retornan los iones a través del medio poroso membrana de lutita. Mientras el medio poroso ofrezca mayor oposición al regreso de los iones que se intercambian se generará un mayor diferencial de potencial. Cuando la membrana bloquea de manera total el flujo de iones de regreso se habla de una membrana perfecta y cuando bloque este flujo de manera parcial se la denomina imperfecta, en este último caso se requieren correcciones.[pic 4]

El potencial máximo de membrana puede ser representado por la ecuación Nerst:

[pic 5]

Donde: Em es el potencial de membrana en milivoltios, R es la constante de los gases (8.134 joules), Ta es la temperatura absoluta en ºK, F es la constante de Faraday (96500 coulombios), a1 es la actividad química de la solución de NaCl en las capas móviles y a2 es la actividad química de la solución de NaCl en las capas fijas.

En cualquier caso, es posible que la reducción en movilidad de los aniones y cationes no sea completa y por lo tanto, el potencial obtenido variará de acuerdo con la composición mineral de la roca que causa la adsorción. La variación en la adsorción iónica es particularmente observable en rocas de carbonato, sean calizas o dolomitas.

El potencial está basado en las características de las rocas por eso se ve afectada la actividad química a cuando sucede el flujo de iones. Este fenómeno es sólo superficial; por lo tanto, una arena que se encuentre cubierta por una lámina de arcilla, reaccionaría como una lutita compuesta principalmente de tal arcilla. Esta es la razón por la cual arenas con lutita presentan deflexiones reducidas en la curva del SP.

Potencial Electroquímico de Difusión

Este fenómeno es similar al potencial de membrana, pero aquí no se forma una capa superficial en los poros que ayuda a bloquear el regreso de los iones, sino que la membrana de transferencia constituye un medio poroso limpio por el cual circulan sin problemas los iones. Cuando dos electrolitos de concentraciones diferentes entran en contacto inmediatamente se produce una difusión de sus iones,