Monografia Final

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA Escuela Académico Profesional De Ingeniería Geológica.

TEMA: IMPORTANCIA DE LA EVALUACION DE PERFILES Y SONDEOS GEOFISICOS EN LA EXPLORACION PETROLERA ASIGNATURA: GEOLOGIA DE LOS HIDROCARBUROS DOCENTE: ING. MORALES CESPEDES, Wilver ALUMNO: TASILLA LLANOS, Melvin FECHA: Cajamarca, 10 de mayo de 2017

IMPORTANCIA DE LA EVALUACIÓN DE PERFILES Y SONDEOS GEOFISICOS EN LA EXPLORACIÓN PETROLERA

AGRADECIMIENTO Primero y, antes que nada, dar gracias a Dios, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente, a mis padres por su apoyo incondicional, al profesor del curso por inculcarnos este tipo de trabajos con la única finalidad de enriquecer cada día más nuestros conocimientos, para nuestro buen desenvolvimiento en la sociedad.

RESUMEN

Los métodos sísmicos, dado su gran poder de resolución y penetración, son las técnicas geofísicas más usadas en el mundo. Se utilizan en la búsqueda de acuíferos, en ingeniería civil, principalmente para calcular la profundidad a la que se encuentra la roca firme; en la exploración y explotación del carbón mineral; y como método imprescindible en la exploración y producción de hidrocarburos. En este trabajo trata de la importancia de la evaluación de los diferentes tipos de perfiles de pozo como: perfil electromagnético, perfil de resistividad, perfiles gravimétricos; los cuales sirven para ver la estructura interna de la tierra, determinar las propiedades de las rocas como su resistencia, permeabilidad, etc. Tambien trata de los sondeos geofísicos loa cuales sirven para elaborar dichos perfiles.

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ABTRAC

Seismic methods, given their great power of resolution and penetration, are the most widely used geophysical techniques in the world. They are used in the search of aquifers, in civil engineering, mainly to calculate the depth to which the firm rock is found; In the exploration and exploitation of coal; And as an essential method in the exploration and production of hydrocarbons.

This paper deals with the importance of the evaluation of the different types of well profiles such as: electromagnetic profile, resistivity profile, gravimetric profiles; Which serve to see the internal structure of the earth, determine the properties of the rocks as their resistance, permeability, etc. It also deals with geophysical surveys that serve to elaborate these profiles.

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INDICE DE CONTENIDO RESUMEN ....................................................................................................................................... i ABTRAC .......................................................................................................................................... ii CAPITULO I: ASPECTOS PRELIMINARES ......................................................................................... 1 1.1.

Introducción .................................................................................................................. 1

1.2.

Planteamiento del problema ........................................................................................ 2

1.2.2. Formulación del problema .......................................................................................... 2 1.3.

Objetivos ....................................................................................................................... 2

1.4.

Justificación de la investigación .................................................................................... 2

Capitulo II: DESARROLLO DEL TEMA ............................................................................................. 3 2.1.

Importancia de la evaluación de perfiles ...................................................................... 3

2.2. Importancia de los sondeos geofísicos .............................................................................. 6 2.2.1. importancia del sondeo geotécnico ............................................................................ 6 2.2.2. importancia de la gravimetría ..................................................................................... 7 2.2.3. importancia de la sísmica ............................................................................................ 8 2.2.4. importancia de la sísmica por refracción .................................................................... 8 2.2.5. importancia de la sísmica por reflexión ...................................................................... 9 2.2.6. importancia del método geoeléctrico ....................................................................... 10 ❖

OTROS METODOS DE SONDEO ....................................................................................... 11 2.2.7. importancia de sondeo por cáliper ........................................................................... 11 2.2.8. importancia de un sondaje eléctrico ......................................................................... 12 2.2.9. importancia de un sondaje cross-hole ...................................................................... 13 2.2.10. importancia del televiewer acústico ....................................................................... 14 2.2.11. importancia del televiewer óptico .......................................................................... 14

CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 15 LINKOGRAFIA............................................................................................................................... 16

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INDICE DE IMAGENES Imagen n° 1: Resumen de los principales tipos de perfiles ______________________________________ 4 Imagen n° 2: Perfil del subsuelo obtenido a base de un sondeo sísmico por reflexion ________________ 5 Imagen n° 3: modelo del perfil del suelo a base de testigos geotécnicos. __________________________ 7 Imagen n° 4: Modelo de un estudio gravimétrico. ____________________________________________ 7 Imagen n° 5: Método de la sísmica para determinar las capas del subsuelo. _______________________ 8 Imagen n° 6: Modelo de la sísmica por refracción. ____________________________________________ 9 Imagen n° 7: modelo de sísmica por reflexión. ______________________________________________ 10 Imagen n° 8: modelo del método geoeléctrico para la obtención de perfiles. _____________________ 10 Imagen n° 9: Posibles causas y litologías según el diámetro del hoyo por el método cáliper. _________ 11 Imagen n° 10: obtención de datos según el método cáliper. ___________________________________ 12 Imagen n° 11: Esquema de un sondaje eléctrico para determinar la resistividad aparente. __________ 12 Imagen n° 12: Resistividades conocida según el tipo de roca. __________________________________ 13 Imagen n° 13: Modelo de sondeo tipo cross-hole para elaborar perfiles. _________________________ 13 Imagen n° 14: Imagen del subsuelo proporcionada por el televiewer acústico. ____________________ 14 Imagen n° 15: Imagen del sub suelo proporcionada por el televiewer óptico. _____________________ 14

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

CAPITULO I: ASPECTOS PRELIMINARES

1.1.

Introducción

Determinar lugares donde exista reservas de petróleo es una tarea compleja, que requiere de la participación de diversos especialistas en ciencias de la tierra como por ejemplo en el área de la geofísica que estudia la tierra en su composición y dinámica, sobre la base de medidas de tipo físico que normalmente se realizan desde la superficie. Se utiliza como método imprescindible en la exploración y producción de hidrocarburos. En la actualidad, es muy raro que se perfore algún pozo exploratorio y/o de desarrollo, sin haber analizado primero con los métodos geofísicos. Es evidente que no todos los métodos tienen igual protagonismo en los estudios de exploración para la determinación del petróleo, ni todos ellos están igualmente divulgados entre los profesionales de este sector de las Ciencias de la tierra, pero su importancia es necesaria, así como la interpretación perfiles obtenidas a base de dichos sondeos.

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1.2.

Planteamiento del problema Localizar reservas de petróleo en alguna parte de la corteza de la tierra es muy complejo es por ello que debemos saber si la evaluación de perfiles y sondeos geofísicos en la exploración petrolera son importantes.

1.2.2. Formulación del problema ¿Cuál es la importancia de la evaluación de perfiles y sondeos geofísicos en la exploración petrolera?

1.3.

Objetivos ➢ Determinar la importancia de evaluar un perfil de sondeo geofísico en la exploración de petróleo. ➢ Investigar los métodos de sondeo geofísico y su importancia en la exploración geofísica.

1.4.

Justificación de la investigación

Los métodos geofísicos son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento geotécnico. Intentan evaluar las características del terreno basándose en la medida de ciertas magnitudes físicas tomadas generalmente en la superficie del terreno. Si las características de los terrenos son tales que las magnitudes físicas medidas son bastante diferentes entre sí, es posible localizar los contactos entre las distintas capas de terreno, así como posibles reservas de hidrocarburos.

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Capitulo II: DESARROLLO DEL TEMA

2.1.

Importancia de la evaluación de perfiles

❖ Historia del perfilaje En 1931, la medición del potencial espontaneo (SP) se incluyó con la curva de resistividad en el registro eléctrico. En ese mismo año, los hermanos Schlumberger, Marcel y Conrad, perfeccionaron un método de registro continuo y se desarrolló el primer trazador gráfico. Las herramientas de perfilaje fueron desarrolladas sobre los años midiendo propiedades eléctricas, acústicas, radioactivas, electromagnéticas, y otras relacionadas no solo a las rocas, sino también a sus fluidos.

❖ Perfilaje de pozos El perfilaje de pozos es una actividad muy importante dentro de la exploración y producción de hidrocarburos (petróleo y gas), la cual consiste en la toma y monitoreo de los perfiles o registros del pozo. Un registro o perfil de pozo quiere decir “una grabación contra profundidad de alguna de las características de las formaciones rocosas atravesadas, hechas por aparatos de medición herramientas) en el hoyo del pozo”.

❖ Algunos procesos aplicados a los perfiles de pozo ➢ Validación de los Perfiles: Se realiza para verificar la calidad de los datos y la velocidad de perfilaje. ➢ Normalización de las Curvas: La normalización de los perfiles es realizada por un petrofísico. ➢ Digitalización de los Perfiles: Existen perfiles de pozos antiguos que no se encuentran en formato digital. Estos pueden vectorizarse mediante el programa LogDB.

❖ Tipos principales de perfiles de pozo ➢ Perfil de inducción electromagnética: es un sistema de medición simultanea ala perforación, utiliza ondas electromagnéticas para comunicarse con la superficie. ➢ Perfil de resistividad: mide la resistividad del fluido a través de cuatro pequeños electrodos colocados en la punta de la herramienta, protegidos por un envoltorio de acero; Se usa en pozos llenos de lodos conductivos. ➢ Perfil sísmico: consiste en crear un sonido el cual se propaga dentro de la tierra, los ecos son registrados en geófonos que registran el movimiento en la superficie.

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Imagen n° 1: Resumen de los principales tipos de perfiles

Cuando el terreno no presenta una estructura igual en su superficie que en el subsuelo (por ejemplo, en desiertos, en selvas o en zonas pantanosas), los métodos geológicos de estudio de la superficie no resultan útiles, por lo cual hay que emplear la Geofísica, ciencia que estudia las características del subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie. Aparatos como el gravímetro permiten estudiar las rocas que hay en el subsuelo. Este aparato mide las diferencias de la fuerza de la gravedad en las diferentes zonas de suelo, lo que permite determinar qué tipo de roca existe en el subsuelo.

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Con los datos obtenidos se elabora un “mapa” del subsuelo que permitirá determinar en qué zonas es más probable que pueda existir petróleo. También se emplea el magnetómetro, aparato que detecta la disposición interna de los estratos y de los tipos de roca gracias al estudio de los campos magnéticos que se crean. Igualmente se utilizan técnicas de prospección sísmica, que estudian las ondas de sonido, su reflexión y su refracción, datos éstos que permiten determinar la composición de las rocas del subsuelo. Así, mediante una explosión, se crea artificialmente una onda sísmica que atraviesa diversos terrenos, que es refractada (desviada) por algunos tipos de roca y que es reflejada (devuelta) por otros y todo ello a diversas velocidades. Estas ondas son medidas en la superficie por sismógrafos.

Imagen n° 2: Perfil del subsuelo obtenido a base de un sondeo sísmico por reflexion Fuente: https://usmpetrolero.wordpress.com/category/exploracion-petrolera-equipo-1/

Más recientemente, las técnicas sísmicas tridimensionales de alta resolución permiten obtener imágenes del subsuelo en su posición real, incluso en situaciones estructurales complejas. Pero, con todo, la presencia de petróleo no está demostrada hasta que no se procede a la perforación de un pozo. Las evaluaciones de perfiles son importantes por las siguientes razones: ➢ Las secciones geológicas surgen para percibir tridimensionalmente las estructuras, que es uno de los problemas que se plantean al interpretar posibles reservas de hidrocarburos. ➢ Nos da una visión clara de la estructura del subsuelo para determinar las posibilidades de la existencia de hidrocarburos.

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➢ En un perfil se puede observar la morfología del subsuelo, así como los niveles estratigráficos, plegamientos, fallas que pueden actuar como almacenadores de petróleo. ➢ A través de un perfil de sondeo geofísico se puede determinar anomalías del subsuelo, el comportamiento de la roca matriz, el comportamiento de los fluidos presentes entre las capas del subsuelo. ➢ Permite determinar los espesores de la roca del subsuelo. ➢ La evaluación de perfiles determina el lugar más propicio para hacer una perforación.

❖ Métodos Actuales de la Exploración El desarrollo y los adelantos hasta ahora logrados, tanto teóricos como prácticos, en la toma de perfiles de los pozos han acrecentado enormemente el poder de investigación de los geólogos, geofísicos e ingenieros petroleros para interpretar las características de las rocas y los fluidos depositados en sus entrañas, desde el punto de vista cualitativo y cuantitativo. Esta parte de la Geofísica, por sus fundamentos científicos y tecnológicos, se ha convertido en una rama especializada de la industria se le denomina Petrofísica. Tiene aplicación en muchos aspectos de los estudios y trabajos de campo de exploración.

2.2. Importancia de los sondeos geofísicos Los sondeos geofísicos consisten en una serie de mediciones obtenidas por medio de una sonda con varios sensores o antenas transmisoras y receptoras que se introduce en una perfo ración para obtener distintas clases de parámetros físicos de la formación a diferentes profun didades.

2.2.1. importancia del sondeo geotécnico El sondeo geotécnico es un tipo de prospección manual o mecánica, perteneciente a las técnicas de reconocimiento geotécnico del terreno, llevadas a cabo para conocer sus características. Se trata de perforaciones de pequeño diámetro, (entre 65 y 140 mm) que, aunque no permiten la visión "in situ" del terreno, de ellos se pueden obtener testigos del terreno perforado, así como muestras, y realizar determinados ensayos en su interior.

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Imagen n° 3: modelo del perfil del suelo a base de testigos geotécnicos. Dejando aparte los sondeos manuales con barrena o cuchara, los sondeos mecánicos son importantes por: ➢ Alcanza profundidades superiores a las que se consiguen con calicatas. ➢ Nos permite reconocer el terreno bajo el nivel freático. ➢ Atraviesa capas rocosas o de suelo muy resistente.

2.2.2. importancia de la gravimetría Es un método que permite caracterizar el subsuelo a través de la distribución de la densidad de la masa de los distintos materiales del subsuelo, haciendo mediciones del campo natural gravimétrico terrestre. Permite caracterizar el subsuelo desde algunos metros hasta decenas de kilómetros de profundidad; tiene algunas aplicaciones como: ➢ Como resultado nos entrega las densidades de las rocas del subsuelo. ➢ Permite determinar la geometria de una cuenca sediemntaria. ➢ Ayuda a la evaluacion de campos de petroleo en apoyo ala exploracion sismica.

Imagen n° 4: Modelo de un estudio gravimétrico.

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2.2.3. importancia de la sísmica Los métodos sísmicos son utilizados para medir velocidad de propagación de ondas en el subsuelo permitiendo caracterizar el subsuelo desde la superficie a centenas de metros. Dentro de sus aplicaciones tenemos: ➢ Determina las propiedades delas rocas (blandas, duras, permeables,etc.) ➢ Determinación de la profundidad de la roca inalterada. ➢ Determinación de la estratigrafía y geometría del subsuelo. ➢ Evaluación de bancos de material (arena, grava, roca, etc.)

Imagen n° 5: Método de la sísmica para determinar las capas del subsuelo. Fuente: https://i.ytimg.com/vi/_2dA6hXF-zQ/hqdefault.jpg

2.2.4. importancia de la sísmica por refracción Es probablemente el método geofísico más utilizado para obtener datos para geotecnia del Estudia el comportamiento de las ondas elásticas refractadas críticamente. También se puede completar el estudio analizando el comportamiento de las ondas directas y superficiales, que nos darán información de los primeros metros del subsuelo. Este método se considera importante por las siguientes razones: ➢ En las décadas de los años 30 a 50 se utilizó en prospección de hidrocarburos, principalmente para ubicar domos salinos a los cuales suelen estar asociadas trampas de petróleo.

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➢ Obtener perfiles del espesor de sedimentos hasta el basamento en una cuenca sedimentaria. ➢ Localizar fallas, paleo cauces, zonas de fracturas en el basamento rocoso somero. ➢ Obtener un perfil de espesores y velocidades hasta la roca fresca, diferenciando suelo, roca meteorizada, roca submeteorizada y roca inalterada. ➢ Calcular volumen de material explotable principalmente en minas de arena, caliza, oro de aluvión, ocre, caolín.

Imagen n° 6: Modelo de la sísmica por refracción. Fuente, http://www.geodatos.cl/images/sis1.jpg

2.2.5. importancia de la sísmica por reflexión Es el más empleado en prospección petrolífera ya que permite obtener información de capas muy profundas. Permite definir los límites del acuífero hasta una profundidad de 100 metros, su saturación (contenido de agua), su porosidad. Permite también la localización de los saltos de falla. Estudia el comportamiento de las ondas elásticas reflejadas. Con este método se llega a grandes profundidades, y su interpretación permite obtener información de todas las capas en las que se reflejen las ondas. También se utiliza con fines geotécnicos principalmente en agua, por ejemplo, para determinar las condiciones del fondo marino para el anclaje de plataformas petroleras o el tendido de tuberías.

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Imagen n° 7: modelo de sísmica por reflexión. Fuente: http://www.eve.eus/EVE/media/EVE/infografias/accesibles/extraccion-hidrocarburos/09-extraccionhidrocarburos.jpg

2.2.6. importancia del método geoeléctrico Los métodos geo eléctricos han sido utilizados en infinidad de aplicaciones y en la actualidad han tenido mucho éxito, permitiendo investigar la distribución de resistividades eléctricas o conductividades en el subsuelo desde unos pocos metros hasta decenas de kilómetros. Este método se considera importante ya que tiene muchas aplicaciones como: ➢ Detección de agua subterránea (acuíferos y corrientes subterráneas). ➢ Determinación de intrusión salina asociados a hidrocarburos. ➢ Detección de plumas contaminantes por hidrocarburos o lixiviados. ➢ Determinación de la estratigrafía del subsuelo.

Imagen n° 8: modelo del método geoeléctrico para la obtención de perfiles. Fuente: http://www.geofisicaargentina.com/imagenes/tomografia-electrica.png

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❖ OTROS METODOS DE SONDEO 2.2.7. importancia de sondeo por cáliper Puede detectar partes donde el ancho de la perforación se reduce por la acumulación de lodo, llamado “pastel de lodo”. Estas acumulaciones se crean por suspensiones sólidas del lodo perforado y se forman cuando encuentran una cama porosa y permeable que permite que se filtre el fluido y deja el lodo que no se filtró en las paredes de la perforación. La sonda tiene brazos que pueden moverse hacia adentro o hacia afuera, al sacarse la sonda de la perforación el movimiento es convertido en una señal eléctrica por un potenciómetro. Según el ancho del hoyo perforado se puede describir las posibles causas y el tipo de litología:

Imagen n° 9: Posibles causas y litologías según el diámetro del hoyo por el método cáliper. Fuente: chrome-extension://mhjfbmdgcfjbbpaeojofohoefgiehjai/index.html

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Imagen n° 10: obtención de datos según el método cáliper. Fuente:https://encryptedtbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRFyDHepgPFErj2M4K9yo07A7AdNH1D 9gqo0zpliTQ7ctKyZToz0Q

2.2.8. importancia de un sondaje eléctrico Se basan en el principio de que la distribución del potencial eléctrico en el suelo alrededor de electrodos con corriente, depende de las resistividades y la distribución de los suelos y rocas c ircundantes.Las limitantes de este método está en que el valor obtenido de cualquier punto re presenta un promedio de los efectos producidos sobre una gran cantidad de material. ➢ Los sondeos de resistividad son útiles para detectar lechos de roca a profundidades considerables. Los datos de sondeos de este tipo se presentan y se interpretan como un resultado de la resistividad aparente. ➢ Se utilizan electrodos de diferentes tamaños para investigar cambios en la resistividad con respecto a la profundidad, los comúnmente usados son los electrodos Schlumberg er, Wenner y el dipolo dipolo.

Imagen n° 11: Esquema de un sondaje eléctrico para determinar la resistividad aparente. Fuente: http://www.molinostobo.com.co/img/geoelectrico.png

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Imagen n° 12: Resistividades conocida según el tipo de roca.

2.2.9. importancia de un sondaje cross-hole El ensayo Cross Hole tiene como objetivo detectar los tiempos de transmisión de las ondas tan genciales SV (vibración de las partículas del terreno en la dirección vertical), también sirve para detectar la existencia de zonas con anomalías de velocidad entre los sondeos. Este ensayo se realiza a través de trayectorias horizontales directas entre dos puntos situados, cada uno en el interior de un sondeo, a la misma profundidad: ➢ Sondeo emisor: se sitúa la fuente de energía ➢ Sondeo receptor: se sitúa el geófono de pozo

Imagen n° 13: Modelo de sondeo tipo cross-hole para elaborar perfiles.

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2.2.10. importancia del televiewer acústico Consiste en un scanner que genera una imagen de la pared del pozo a partir de la transmisión de pulsos de ultrasonidos emitidos desde un sensor rotativo, el registro de la amplitud y el tiempo de llegada de la sonda reflejada. Es importante porque nos permite tener una visión detallada de las paredes del pozo y del estado de los materiales, así mismo determinar discontinuidades en el interior del subsuelo. Este método solo es aplicable en condiciones de pozo saturados.

Imagen n° 14: Imagen del subsuelo proporcionada por el televiewer acústico. 2.2.11. importancia del televiewer óptico Genera una imagen escaneada al detalle de la parte interior de la pared del pozo siendo capaz de mostrar las fracturas más estrechas de hasta 0,1 mm con una resolución de 1 grado. Nos permite tener una visión clara de cómo es la estructura de la tierra por medio de un pozo, determinando las diferentes capas, así como discontinuidades.

Imagen n° 15: Imagen del sub suelo proporcionada por el televiewer óptico.

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CONCLUSIONES ➢ Un registro o perfil de pozo quiere decir; una grabación contra profundidad de alguna de las características de las formaciones rocosas atravesadas, hechas por aparatos de medición (herramientas) en el hoyo del pozo. ➢ Las secciones geológicas non permiten percibir de manera tridimensional las estructuras, que es uno de los problemas que se plantean al interpretar posibles reservas de hidrocarburos; nos da una visión clara de la estructura del subsuelo para determinar las posibilidades de la existencia de hidrocarburos. ➢ Los sondeos geofísicos consisten en una serie de mediciones obtenidas por medio de una sonda con varios sensores, los cuales nos permiten elaborar un perfil del subsuelo para su posterior interpretación en la búsqueda de yacimientos de hidrocarburos.

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LINKOGRAFIA

➢ http://mineraypetrolera.blogspot.co.id/2013/01/la-exploracion-petrolera_23.html ➢ http://oilproduction.net/files/apunte-perfilaje-es.pdf ➢ http://www.monografias.com/trabajos100/exploracion-petrolera/exploracionpetrolera.shtml ➢ http://usuarios.geofisica.unam.mx/cecilia/CT-SeEs/Billarent-SondGeof-1.pdf ➢ http://aguas.igme.es/igme/publica/libro51_54/pdf/lib51/in_02.pdf ➢ https://es.slideshare.net/ghsterlingm/interpretacion-de-registros-de-pozospetroleros ➢ http://www.ingeodav.fcen.uba.ar/Curso/prospeccion%20geofisica/perfilaje%20de %20pozos/teoricas/PERFILAJE%20GEOF%CDSICO%20DE%20POZOS%20clase%201-2010.pdf ➢ https://es.slideshare.net/luiscarlitos100/2-generalidadesregistro-de-pozos ➢ https://registrosdepozosumsa.files.wordpress.com/2012/05/registro-deimagen.pdf ➢ http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/mvictoria/materia/PERFILAJEDEPOZOS/T EMA%201.%20INTRODUCCI%D3N.pdf

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Monografia Final

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