cap05 registro sónico
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8/14/2019 Cap05 Registro Snico
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1Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Ing. Andrs E. Mantilla Z., Ph.D.Geol. Ricardo Bueno Silva, M.Sc.
Registro Snico
PETROFSICA E INTERPRETACIN DE REGISTROS DE POZOHerramientas Control de Calidad - Principios de Interpretacin
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2Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Aplicaciones de los Registros Snicos
Determinar porosidad y litologa , en conjunto con otrasherramientas (nucleares)Determinar las propiedades mecnicas de la formacin,como la relacin de PoissonIdentificar zonas sobrepresionadas , y determinar lamagnitud de la sobrepresinEvaluar fracturas , y en condiciones favorables,permeabilidad, a partir de la atenuacin de la energaacstica paraEn zonas de porosidad alta, en sistemas agua-aceite degravedad API media a alta, puede servir para monitoreo defluidos .Combinados con los registros de densidad sirven paragenerar trazas ssmicas (sismogramas sintticos)
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3Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Principios del Registro Snico
Generar el sonido, e.g. , el pulso
Detectar el sonido, e.g. , registrar el tren de onda enlos receptoresAnalizar el tren de onda
Tipos de onda detectados (P, S, Stoneley)Tiempo entre la generacin del pulso, y el arrivode la onda al receptor, conocido como tiempo de
trnsito ( t)Amplitud / atenuacin de la onda
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4Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Principios del Registro Snico
Principio de Refraccin
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5Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Ondas Compresivas ( Pressure Waves , o P-Waves )Viajan a travs de roca & fluidoSe propagan mas rpido que las ondas decorte (ondas S)
V P depende de
LitologaPorosidadFluido(s) en el Medio PorosoPresin EfectivaSensibles a fracturas en rocas de bajaporosidad
Son las ondas mas rpidas:Lodo: 5200 ft/sec (190 s/ft)Roca: 18-25 kfps (55-40s/ft) Tomado de Halliburton 1991
4.26.1 S
V PV
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6Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Halliburton, 1991
Ondas de Corte ( Shear Waves o S-Waves )Viajan a travs de la roca solamente
V S depende de:LitologaPorosidadPresin Efectiva
Son ondas ms lentas que las ondas P11-14 kfps (90 70s/ft)
Pueden polarizarseOndas S rpidas y ondas S lentas
Sensible a FracturasSensible a Shale Mud-filledfractureShear wave
Mode conversion
Direccin de
Propagacin
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Ondas de Corte ( Shear Waves o S-Waves )Viajan a travs de la roca solamente
V S depende de:LitologaPorosidadPresin Efectiva
Son ondas ms lentas que las ondas P11-14 kfps (90 70s/ft)
Pueden polarizarseOndas S rpidas y ondas S lentas
En FracturasEn Shales
Schlumberger, 2002
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8Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Ondas Stoneley
Viajan a travs de la interfase Lodo + Roca
Son las ondas ms lentas ( V St )
3.3-5 kfps (300 - 200s/ft)Sensibles a la PermeabilidadSensibles a las Fracturas
Schlumberger, 2004
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9Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Principios del Snico Herramienta Convencional de Cable
Mandril sin patines
Transmisores de pulsoDisparan alternadamenteAmplio Ancho de BandaOmnidireccionales
Mltiples receptoresPara compensacin por huecoVentana de tiempoOmnidireccionalesMltiples modos
Halliburton, 1991
Transmisor
Transmisor
Receptores
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10Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Principios del Snico - LWD
Transmisores de pulso ( pulsed transmitters )Banda anchaTodas las direcciones (azimuts)Mltiples receptoresCompensacin por hueco
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Evolucin del Snico
Snico de Dos Receptores (1950s)
Mide velocidad del sonido en 2 ft de rocaUn transmisor y dos receptores, a 3 y 5 ft dedistancia
Cada receptor registra la primera llegadaLa diferencia t |5 ft t |3 ft (seg) correspondeal tiempo de viaje en 2 pies de roca
Se obtiene t (seg/ft) dividiendo t |5 ft t |3 ftentre 2 ft.Problemas con geometra del hueco
After Schlumberger, 1989
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Evolucin del Snico
Snico Compensado por Hueco (BHC)Herramienta estndar entre los 50s y mitad de los
70sDos transmisores, con dos juegos de receptoresEspaciamiento R-T: 3 ft & 5 ftResolucin Vertical 2 ft.Mide solamente t c (compresional, ondas P)Prof. de investigacin: ~3 a 4 in
Lecturas superficiales, afectadas por zonas con daode formacin por invasin de slidos
El t reportado es el promedio de los dos tiempos detransito, para compensar por la inclinacin de laherramienta dentro del hueco Schlumberger, 1989
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Evolucin del Snico
Snico de Espaciamiento Largo (1970s)
Espaciamiento R-T: 8 a 12 ftResolucin Vertical 1 a 2 ftMayor profundidad de investigacin
(~6 in o ms)Lee mas all de la zona de dao porinvasin
t c (compresional) t s (shear) en formacionesconsolidadas ( t s formacin < t c lodo ) Schlumberger, 1989
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Evolucin del Snico
Snico Digital (1980s)
Alta resolucin: Usa arreglo de 8receptores @ ft
Los mltiples receptores, y lagrabacin digital del tren deonda permitieron la introduccindel procesamiento digital, y dealgoritmos ms confiables comoel slowness-time coherence
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Evolucin del Snico
Snico Digital (1980s)
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Grfico de Contornos de Slowness Time Coherence
ST Plane(Semblance Contour Plot)
Depth Z
Arrival time
Slowness
STC Dot LogComp Shear
Z S l o w n e s s
D e p
t h
Slowness
Schlumberger, 2005
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18Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Cartridge
Receiver section
Isolation joint
9 ft tomonopoletransmitter
11 ft toupper dipoletransmitter
11.5 ft tolower dipoletransmitter
Transmitter section16.5 ft
18 ft
13 ft
42 in.
6 in.
Evolucin del Snico
Schlumberger, 2005
DSISnico Dipolar (1990s)
Dipole Shear Sonic Imager , DSI
Gran espaciamiento R-TLectura mas profunda (cerca6 a 18 in)Alta resolucin vertical (6 in)Procesamiento en tiemporeal
t y amplitudes para todoslos tipos de onda, en todotipo de rocas, gracias al usode ondas flexurales
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19Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Evolucin del Snico
Sonic Scanner (2000s)
DSI Mejorado13 grupos dereceptores,R-T: entre 8 y 17 ft.
8 receptores porgrupoFuente: Sweep (chirp ) con ancho debanda ms amplio(300Hz a 9KHz)Perfilaje Radial /Azimutal
Schlumberger, 2006
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20Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Grficos de Dispersin de Velocidad
Schlumberger, 2006
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21Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Velocidad e Impedancia vs. Porosidad, @ P eff = cte
9.0
9.5
10.010.5
11.0
11.5
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
0 0.05 0.1 0.15 0.2
Porosity (fraction)
I p ( k m
/ s * g m
/ c c
)
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
0 0.05 0.1 0.15 0.2
V p
( k m
/ s )
Porosity (fraction)
Este efecto hace posible la prediccin de porosidad a partir del snico
35 MPa35 MPa
Mantilla , 2002
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22Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Interpretacin t c - 1
Tiempo de Trnsito t , o slowness, es el inverso de lavelocidad
Los dos modelos de porosidad mas conocidos
Tiempo Promedio de Wyllie
Raymer-Hunt-Gardner
matfltma
tlog
ts
=
log
malog7.0s t
t t
=
-
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23Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Interpretacin t c - 2
Valores tpicos para la ecuacin de Wyllie (s/ft)- t de la Matriz : 51-55 SS; ~47.5 LS; ~43.5 DOL- t del Fluido : ~189
Valores tpicos para la ecuacin de Raymer-Hunt- Gardner (s/ft)
- t de la Matriz : ~56 SS; ~49 LS; ~44 DOL
matflt
matlogt
s
=
log
malog7.0s t
t t
=
-
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24Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Interpretacin t c - 3
Correccin por Compactacin:
Correccin por Arcillosidad:
-Laminada
-Dispersa
Cp
1
matflt
matlogt
s
=
matflt
matsht
matflt
matlogt
s
= Vsh
Vsh
=
matflt
matlogt
s
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25Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Cartas del Snico
Por-3 (S)Por-11 (H)
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26Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Concepto de Porosidad Crtica
Marion , 1990
La tendencia de
velocidad vs. porosidadde las rocas noconsolidadas (relacinde Woods) sigue unpatrn muy diferente alde las rocascementadas.
Water Saturated Samples
Porosidad Crtica
Apiay K2
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Tendencias de V P vs. :::: Problemas de Wyllie y RHG
Marion , 1990
Las tendencias de
velocidad vs. porosidaddependen de losPROCESOSGEOLOGICOSquecontrolan la porosidad,e.g. , Cementacin ,Compactacin ,
Seleccin .Water Saturated Samples
Apiay K2
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Tendencias de V P vs. :::: Problemas de Wyllie y RHG
Han, 1986 Mavko , 2005Mantilla , 2002
Las ecuaciones de
Wyllie y Raymer HuntGardner solo logranreproducir lastendencias de V
P vs
de rocas compactadasy cementadas; yrequieren correcciones
por arcillosidad. Water Saturated Samples
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29Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Velocidad vs. Contenido de Arcilla en Areniscas
3
4
5
6
0 0.1 0.2 0.3
C = 0
C = 3-7%
C = 8-11%
C = 18-51%
V p
( k m
/ s )
Porosity
Porosity, fraction
V p ,
k m
/ s
Han , 1986
Modelos de Han para Areniscas:
Areniscas Limpias Saturadas con Agua
40 MPa: Vp = 6.08 - 8.06 Vs = 4.06 - 6.28
Areniscas Arcillosas Saturadas con Agua
40 MPa: Vp = 5.59 - 6.93 - 2.18C Vs = 3.52 - 4.91 - 1.89C
30 MPa: Vp = 5.55 - 6.96 - 2.18C Vs = 3.47 - 4.84 - 1.87C
20 MPa: Vp = 5.49 - 6.94 - 2.17C Vs = 3.39 - 4.73 - 1.81C
10 MPa: Vp = 5.39 - 7.08 - 2.13C Vs = 3.29 - 4.73 - 1.74C
5 MPa: Vp = 5.26 - 7.08 - 2.02C Vs = 3.16 - 4.77 - 1.64C
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Velocidad vs. Presin Efectiva
Las velocidades de las ondas P y S dependen del ESFUERZOEFECTIVO, que tambin se denomina PRESIN EFECTIVA:
pconf eff P =
Este efecto hace posible laprediccion de presionesanormales de poro(sobrepresiones) a partir dedatos de velocidad
Mantilla , 2002
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31Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Velocidad vs. Porosidad y Presin Efectiva
Mantilla , 2002
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32Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Deteccin de Sobrepresiones
Velocity, m/s1000 6000
Depth, meters
800
1600
2400
3200
4000
4800
5600
20013040 .tpTrend1 .Vel
20013040 .ts
OFFSHORE CHINAP & S VELOCITIES
Compressional Velocities
P Velocity TrendPhi = f( eff ),P Vel = f( Phi, Vcl, eff).
Shear (PS)Velocity
S Vel. TrendPhi = f( eff)S Vel = f( Phi,Vcl, eff)
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33Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Cambios en V P con Saturacin
La sustitucin del fluido queoriginalmente ocupaba el espacioporoso, por otro de compresibilidaddiferente puede inducir cambios enV P particularmente en rocas blandas(e.g. , de alta porosidad)
V S sufre un cambio muy pequeocuando se reemplazan los fluidos
Gutirrez y Mantilla , 1997
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Relacin V P - V S vs. Saturacin
Mavko , 2005
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Relacin V P - V S vs. Saturacin
With OilVs = -0.5842 + 0.7345Vp
DRY
Vs = -0.1182 + 0.6343Vp
With Brine
Vs = -1.0630 + 0.8275Vp
1.8
1.4
1.0
V s (
k m / s )
2.0 3.0Vp (km/s)
Gutirrez y Mantilla , 1997
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36Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
0 10 20Effective Pressure, MPa
V P vs. P eff y Saturacin en Yacimientos No Consolidados
Este efecto hace posibleel monitoreo ssmico 4D
La sustitucin de gas y/oaceite liviano por agua
incrementa la velocidad dela onda P.
La deplecin del
yacimiento incrementa lavelocidad de la onda P, yvisceversa ..
Gutirrez y Mantilla , 1997
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La sustitucin de gas y/oaceite liviano por agua
incrementa la velocidad dela onda P.
La deplecin del
yacimiento incrementa lavelocidad de la onda P, yvisceversa ..
AreniscaArenisca gasgas ferafera, con, coninyecciinyeccinn dede aguaagua paraparadisposicidisposici nn
La sustitucin de gas y/oaceite liviano por agua
incrementa la velocidad dela onda P.
La deplecin del
yacimiento incrementa lavelocidad de la onda P, yvisceversa ..
Arenisca gasfera, coninyeccin de agua paradisposicin
V P vs. P eff y Saturacin en Yacimientos No Consolidados
Mavko , 2005
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38Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Interpretacin t c - 4
Estimacin de R w : El Mtodo de R wa Requiere registros de porosidad y resistividad
Asume:Ecuacin de Archie
S w
< 1
Define R wa = R t /F Calcula R wa Toma R w = (R wa )min
w Rwa R
w RF t R
F t
Rw RS nw
=
luego,
o,1 /
t Rm
waRnwS
=
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39Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Ejemplo de R wa 140 t 40
0.2 R ILD 20
SS @ 156 ft:R ILD = 0.32-m
t = 83 s/ft
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40Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Ejemplo de R wa
Carta: = 23%
Asumiendoa = 0.8m = 2
F = 15R wa = R ILD / F = 0.32/15 = 0.021
SS @ 156 ft:R ILD = 0.32-m
t = 83 s/ft
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Deteccin de Fracturas
En presencia defracturas, las ondasStoneley y de lasondas de corte ( shear )se atenan.
Rojo menosatenuadoAzul altamente
atenuado
Fracturas
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43Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Viajan a travs de la interfase Lodo + Roca
Son las ondas ms lentas ( V St )3.3-5 kfps (300 - 200s/ft)
Sensible a la PermeabilidadSensible a las Fracturas
Interpretacin de DSI : Ondas Stoneley
Schlumberger, 2004
Energy
Attenuation
Chevronpattern
Openfracture
??
d d h
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44Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Interpretacin de DSI : Mapas de Coherencia
Zonas de CoherenciaBimodal
Incertidumbre en t
Zonas de CoherenciaUnimodal
Baja Incertidumbreen t
(en general)
I i d M d C h i
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45Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Interpretacin de DSI : Mapas de Coherencia
Edicin del Procesadoren Zonas donde la
Coherencia es, en sucriterio, poco confiable.
En este caso, larespuesta puede estarasociada a Fracturas
Naturales Abiertas
Solicitar la curva deinterpretacin
automtica, y la editadapor el procesador, eintegrar con UBI/FMI,
PEF, microresistivo, etc.
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I t t i d l P fil R di l
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47Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Interpretacin del Sonic Scanner : Perfil Radial
DeformacinPlstica(derrumbe)
alrededor del pozoPresencia deFracturasNaturales Abiertas
Invasin de
SlidosDesplazamientode Gas porFiltrado
Cuatro posibilidades:
I t t i d l S i S P fil R di l
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48Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Interpretacin del Sonic Scanner : Perfil Radial
DeformacinPlstica(derrumbe)alrededor del pozoPresencia deFracturasNaturales Abiertas
Invasin de
SlidosDesplazamientode Gas porFiltrado
Solucin:
xx
Mantilla , 2006
Resumen
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49Petrofsica Bsica e Interpretacin de Registros
Resumen
Principios Fsicos del SnicoVarios modos (ondas P , S fast , S slow , Stoneley)Compensacin por hueco
Herramientas y espaciamientos
Procesamiento digital: Slowness Time Coherence
InterpretacinVarios modelos de t vs. Debe ser calibrada con de las herramientas nuclearesMtodo de R wa