Interpretación del Rayos Gamma (GR) - Sección Práctica

Cuando hablamos del registro de rayos gamma en la evaluación petrofísica, estamos observando mucho más que simples números. Este registro nos ofrece una ventana a la historia geológica de las formaciones, reflejando su respuesta radioactiva. Pero, ¿cómo utilizamos esta información para obtener parámetros cruciales como el volumen de arcilla? A continuación, exploramos cómo se puede derivar este valor y su importancia en la caracterización de los yacimientos.

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Metodología de interpretación litológica

Volumen de Arcilla ($V_{cl}$)

El volumen de arcilla, comúnmente representado como $V_{CL}$, es un parámetro esencial que obtenemos del registro de rayos gamma, de forma similar a cómo lo hacemos con el SP (Potencial Espontáneo). La fórmula básica nos permite estimar la cantidad de arcilla presente en una formación a partir de los valores del registro:

$V_{cl} = \frac{GR_{log} - GR_{min}}{GR_{max} - GR_{min}}$

Donde:

$GR_{log}$, es el valor medido por el registro

$GR_{min}$, es el valor del registro en una formación limpia (sin arcilla)

$GR_{max}$, es el valor del registro en una formación sucia (completamente arcillosa)

Sin embargo, no todas las formaciones son iguales. Para pasar de $V_{cl}$ o también conocido también como Índice de arcillosidad ($I_{sh}$), existen modelos que introducen correcciones basadas en la geología específica de la zona, obteniendo como resultado $V_{sh}$.

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Modelos de Corrección: Adaptando el Cálculo del Volumen de Arcilla

Ecuación de Larionov: Esta ecuación introduce una corrección vital dependiendo de la edad de las formaciones. Para formaciones jóvenes (Cenozoicas y Mesozoicas), la ecuación suaviza el impacto del rayos gamma sobre el cálculo de arcilla, mientras que para formaciones antiguas (Paleozoicas), ajusta las proporciones de forma distinta.

• Para formaciones jóvenes:

$V_{sh} = 0.083*(2^{3.7*V_{cl}}-1)$

• Para formaciones antiguas:

$V_{sh} = 0.33*(2^{2*V_{cl}}-1)$

Ecuación de Stieber: Ideal para formaciones laminadas y mixtas, este modelo ajusta el volumen de arcilla al considerar la proporción de arena y arcilla en las formaciones. Aunque empírica, ha demostrado ser una herramienta poderosa en la interpretación de registros

$V_{sh} = \frac{V_{cl}}{0.5+0.5*V_{cl}}$

Ecuación de Clavier: Si lo que buscamos es una corrección más compleja, Clavier nos ofrece un modelo exponencial que refina el cálculo, reduciendo el margen de error cuando las arcillas presentan comportamientos no lineales.

$V_{sh} = 1.7 - \sqrt{3.38 - (V_{cl} + 0.7)^2}$

Ecuación de Stieber modicada: Este modelo ajusta el volumen de arcilla en formaciones con arcillas laminadas, corrigiendo la sobreestimación que ocurre con el modelo lineal.

$V_{sh} = \frac{V_{cl}}{2+(2*V_{cl})}$

Ecuación de Stieber y Amyx: Estos modelos adaptan las ecuaciones básicas para casos específicos, como formaciones laminadas o arcillas dispersas. En formaciones donde la mezcla de arena y arcilla es constante, estas fórmulas nos brindan mayor precisión.

$V_{sh} = \frac{V_{cl}}{(1.5+V_{cl})}$

Cada formación tiene su propia historia, y ningún modelo único puede ajustarse a todas las situaciones. El uso de diferentes ecuaciones para el cálculo del volumen de arcilla nos permite abordar esta diversidad geológica con mayor precisión. Ya sea que estemos analizando formaciones paleozoicas llenas de historia o formaciones jóvenes y activas, la correcta interpretación del volumen de arcilla es clave para una evaluación petrofísica robusta.

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EJEMPLO DE METODOLOGÍA POZO KORA-1A

La imagen muestra el registro de rayos gamma (GR) del pozo Kora-1A en función de la profundidad.  En la siguiente sección, se procederá a la interpretación detallada de las litologías presentes en el pozo estudiado.

Definición de líneas base (Formaciones limpias y sucias)

La imagen presentada muestra el registro de Rayos Gamma (GR). En este caso, se han asignado dos líneas base clave: una para formación limpia (Arenas) y otra para formaciones sucias (Arcillas).

• Línea Base de Arcillas: Esta línea base representa el valor típico del registro GR en zonas donde predominan las arcillas, que generalmente son rocas sedimentarias finamente granuladas. En el gráfico, se observa que cuando el valor del GR se encuentra por debajo de esta línea, se está atravesando una formación predominantemente arcillosa.

• Línea Base de Arena: De manera similar, esta línea base indica los valores de GR característicos de rocas sin arcilla, que suelen ser rocas sedimentarias más gruesas y porosas. Los valores de GR por encima de esta línea base señalan la presencia de una formación arenosa.

CLASIFICACIÓN LITOLÓGICA A PARTIR DE LÍNEAS BASE

En la figura siguiente se presenta el registro de rayos gamma (GR). Este registro ha sido seccionado según la litología identificada, basada en las líneas base de arena y arcilla que definimos previamente.

La curva de rayos gamma, ha sido seccionada de acuerdo con la litología correspondiente, siguiendo las líneas base que establecimos:

Arena (Amarillo Oscuro):  Estos valores indican la presencia de formaciones arenosas, las cuales suelen tener bajos valores de rayos gamma debido a la escasa cantidad de minerales radiactivos.

Arcilla (Verde Oscuro): Estos valores indican la presencia de formaciones arcillosas, que típicamente exhiben altos valores de GR debido a la abundancia de minerales radiactivos como el potasio.

Arena Arcillosa (Amarillo Verdoso): La zona intermedia, donde los valores de GR se encuentran entre las líneas base de arena y arcilla, se ha colocado en un tono amarillo verdoso. Esto representa las formaciones de arena arcillosa, que contienen una mezcla de ambos tipos de litología, reflejando una transición entre formaciones arenosas y arcillosas.

Las ecuaciones que hemos explorado nos permiten obtener un volumen de arcilla específico para este pozo, que puedes ver ilustrado en la siguiente imagen. Este cálculo es fundamental para entender cómo las formaciones arcillosas afectan el comportamiento de los yacimientos y las posibles oportunidades de extracción.

Al comparar el volumen de arcilla obtenido con el registro de SP, observamos diferencias importantes respecto al registro de rayos gamma. En la sección superior, el SP sugiere una formación arcillosa, pero el GR cuenta una historia diferente. Esto se debe a que el SP es sensible a factores como el lodo de perforación y el tipo de fluido, lo que puede distorsionar la interpretación.

Si miramos con más detalle, notamos que aunque las tendencias generales del SP y GR se alinean, el SP tiene limitaciones: no logra detectar capas delgadas de arcilla con precisión. Este defecto se hace evidente en las secciones inferiores del pozo, donde las variaciones de arcilla son más sutiles, pero igualmente importantes para la evaluación.

Por último, se realizaron los cálculos de cada tipo de $V_{sh}$  con el objetivo de resaltar las tendencias específicas que cada método captura y observar su comportamiento estadístico. Es fascinante cómo cada ecuación responde de manera única según la naturaleza del yacimiento y la distribución mineralógica.

El registro de rayos gamma sigue siendo una herramienta esencial para identificar zonas limpias y sucias en las formaciones. Sin embargo, al calcular los volúmenes de arcilla, es crucial considerar la composición mineralógica y las características del yacimiento para lograr una interpretación precisa y confiable.

¡Y esto es solo el comienzo! El próximo miércoles daremos un paso más en los registros geofísicos de pozo, profundizando en la teoría de los registros resistivos. Prepárate para descubrir cómo estos registros nos permiten leer las propiedades eléctricas de las formaciones y qué secretos nos revelan sobre los fluidos en el subsuelo. ¡No te lo pierdas!

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BIBLIOGRAFÍA

[1] Schlumberger. (2010). Log Interpretation Principles / Applications. Schlumberger.

[2] Asquith, G., & Krygowski, D.. (2004). Geologic and Petrophysical Interpretation of Well Logs. Springer.

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[4] Rider, M. (2002). The Geological Interpretation of Well Logs. Whittles Publishing.

[5] Ellis, D. V., & Singer, J. M. (2005). Well Logging for Earth Scientists. Springer.

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Publicación realizada por Hiram Arias y Emiliano Flores

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