Fundamentos de los registros Eléctricos - Funcionamiento.

 ¡Hola, lector!

Esperamos que estés teniendo un excelente día, sea mañana, tarde o noche. En esta ocasión, como cada viernes, te traemos un tema fascinante del mundo de las geociencias. Hoy, nos adentraremos en los fundamentos de los registros eléctricos, explorando cómo estos registros capturan información crucial sobre las propiedades del subsuelo. Te explicaremos por qué los registros eléctricos son esenciales en la interpretación geológica.

 Registros Eléctricos

Principio de Funcionamiento

• Se introduce una corriente eléctrica en la formación a través de un electrodo emisor.

• La corriente se dispersa a través de la formación y se recoge mediante electrodos receptores colocados a diferentes distancias del emisor.

• La resistencia al flujo de corriente se mide y se convierte en un valor de resistividad, generalmente expresado en ohm-metros (Ω·m).

 Ventajas

• Simplicidad y bajo costo: El equipo es relativamente sencillo y económico en comparación con otros métodos.

• Sensibilidad en ambientes de alta resistividad: Funciona bien en formaciones con alta resistividad, como rocas compactas y secas.

• Datos de alta resolución vertical: Proporciona detalles finos de las variaciones de resistividad a lo largo del pozo.

Limitaciones

• Sensibilidad al lodo de perforación conductivo: El fluido de perforación puede afectar las mediciones, especialmente si es altamente conductivo.

• Profundidad de investigación limitada: La corriente eléctrica tiende a seguir el camino de menor resistencia, lo que limita la profundidad de investigación y puede no representar adecuadamente la formación más allá de la zona invadida.

• Efectos de polarización: En ciertas condiciones, pueden ocurrir efectos de polarización que distorsionan las mediciones.

Ecuaciones y Variables Clave

Los registros eléctricos, también conocidos como registros de resistividad, se basan en la medición directa de la resistencia eléctrica de las formaciones geológicas al paso de una corriente eléctrica continua o de baja frecuencia. El equipo consta de electrodos que se introducen en el pozo y que emiten y reciben señales eléctricas para determinar cómo se comporta la corriente al atravesar diferentes materiales.

Proceso:

La ley de Ohm es fundamental para interpretar los registros eléctricos:

$$R=\frac{V}{\mathrm{I}}$$

Donde:

• $R$ = Resistencia (ohmios)
• $V$ = Voltaje (voltios)
• $I$ = Corriente (amperios)

La resistividad aparente ($\rho_a$) se calcula considerando la geometría del arreglo de electrodos y la resistencia medida:

$${\rho }_a=K\cdot R$$

Donde:

• $K$ = Constante geométrica del arreglo de electrodos
• $R$ = Resistencia medida

Tipos de arreglos comunes:

• Normal: Un electrodo emisor y uno o varios receptores a diferentes distancias.
• Lateral: Diseñado para investigar mayores profundidades lateralmente en la formación.

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Registros de Inducción

Principio de Funcionamiento

Los registros de inducción utilizan campos electromagnéticos alternos para medir la conductividad eléctrica de las formaciones, siendo especialmente útiles en pozos perforados con lodos no conductivos, como aceites o aire.

Proceso:

• Una bobina transmisora genera un campo electromagnético alterno que induce corrientes eléctricas en la formación circundante.
• Estas corrientes secundarias generan su propio campo electromagnético, que es detectado por bobinas receptoras.
• La magnitud y fase del campo recibido se analizan para calcular la conductividad, que luego se invierte para obtener la resistividad de la formación.

Ventajas

• Menor afectación por el lodo de perforación: Ideal para pozos con lodos no conductivos o de baja conductividad.
• Mayor profundidad de investigación: Puede investigar formaciones más allá de la zona invadida.
• Aplicable en formaciones de baja resistividad: Proporciona mediciones precisas en rocas con alta conductividad, como lutitas o zonas saturadas de agua salada.

Limitaciones

• Sensibilidad a efectos de skin y Groningen: Anomalías en la respuesta debido a la conductividad de la formación y la frecuencia utilizada.
• Resolución vertical menor: Puede no detectar capas delgadas debido a la naturaleza difusa del campo electromagnético.
• Complejidad y costo: El equipo y la interpretación de datos son más complejos y costosos que en registros eléctricos.

Ecuaciones y Variables Clave

La medición de conductividad ($\sigma$) está relacionada con los campos electromagnéticos medidos:

$$E=-j\omega \mu H$$

Donde:

• $E$ = Campo eléctrico inducido
• $H$ = Campo magnético primario
• $\omega$ = Frecuencia angular
• $\mu$ = Permeabilidad magnética
• $j$ = Unidad imaginaria

La resistividad ($\rho$) es el inverso de la conductividad:

$$\rho =\frac{1}{\mathrm{\sigma }}$$

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Diferencias entre Registros Eléctricos e Inductivos

Característica	Registros Eléctricos	Registros de Inducción
Medio de medición	Corriente eléctrica directa o de baja frecuencia	Campos electromagnéticos alternos
Sensibilidad al lodo de perforación	Altamente sensible si el lodo es conductivo	Menos sensible, ideal para lodos no conductivos
Profundidad de investigación	Limitada, influenciada por la zona invadida	Mayor, puede investigar más allá de la zona invadida
Aplicabilidad	Mejores en formaciones de alta resistividad	Mejores en formaciones de baja resistividad
Resolución vertical	Alta, detecta detalles finos	Menor, puede pasar por alto capas delgadas
Complejidad y costo	Menor	Mayor

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Efecto Groningen y su Impacto en la Inducción

¿Qué es el Efecto Groningen?

El Efecto Groningen se refiere a una distorsión en las mediciones de resistividad obtenidas mediante registros de inducción causada por la presencia de formaciones altamente conductivas, especialmente cuando estas son delgadas en comparación con la profundidad de investigación de la herramienta.

Origen del nombre:

• Proviene del campo de gas de Groningen en los Países Bajos, donde se identificó y estudió por primera vez este fenómeno debido a las anomalías observadas en los registros de inducción.

Impacto en la Inducción

Consecuencias del efecto:

• Subestimación de la resistividad: Las capas delgadas conductivas parecen más conductivas de lo que realmente son, llevando a interpretaciones erróneas sobre la saturación y calidad del reservorio.
• Distorsión lateral: Las corrientes inducidas se dispersan lateralmente más allá de la capa objetivo, afectando la precisión espacial de la medición.
• Problemas en la interpretación: Dificulta la identificación precisa de contactos agua-hidrocarburo y la evaluación de zonas productivas.

Mitigación del Efecto

Técnicas empleadas:

• Uso de frecuencias múltiples: Permite comparar respuestas y corregir distorsiones.
• Modelado y corrección numérica: Aplicación de algoritmos que consideran la geometría y propiedades de las capas para ajustar las mediciones.
• Combinar con otros registros: Integrar datos de registros eléctricos tradicionales o de imágenes para una mejor interpretación.

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Curvas de Profundidad de Investigación

Los registros de resistividad generalmente proporcionan varias curvas que representan mediciones a diferentes profundidades de investigación, lo que ayuda a entender la distribución de fluidos y la invasión del lodo de perforación.

Curva Profunda

• Descripción: Mide la resistividad más allá de la zona invadida por el lodo, representando la formación virgen.
• Uso: Determinar la resistividad real de la formación, crucial para evaluar la saturación de hidrocarburos.
• Herramientas asociadas: Dispositivos de inducción profundos o arreglos eléctricos con gran separación entre electrodos.

Curva Media

• Descripción: Proporciona mediciones en una zona intermedia entre la formación virgen y la zona invadida.
• Uso: Ayuda a entender el gradiente de invasión y la transición entre la formación afectada y no afectada.
• Herramientas asociadas: Arreglos con separación intermedia entre electrodos o bobinas.

Curva Somera

• Descripción: Mide la resistividad muy cerca de la pared del pozo, representando principalmente la zona invadida.
• Uso: Evalúa el grado y profundidad de invasión del lodo, información útil para correcciones y análisis de permeabilidad.
• Herramientas asociadas: Arreglos con poca separación entre electrodos o dispositivos especiales para mediciones superficiales.

Curva del Lodo de Perforación

• Descripción: Mide la resistividad del fluido de perforación presente en el pozo.
• Uso: Información esencial para corregir y calibrar otras mediciones de resistividad, ya que el lodo influye en la invasión y en la interpretación general.
• Herramientas asociadas: Sondeos específicos realizados en el fluido dentro del pozo o en muestras recolectadas en superficie.

Importancia de las Diferentes Curvas

La comparación entre estas curvas permite:

• Identificar zonas de hidrocarburos: Diferencias significativas entre la resistividad profunda y somera indican posibles acumulaciones de hidrocarburos.
• Evaluar la invasión del lodo: Entender cómo el lodo afecta la formación y ajustar interpretaciones en consecuencia.
• Estimar la saturación de agua e hidrocarburos: Utilizando modelos petrofísicos que consideran las resistividades medidas a diferentes profundidades.

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Aplicaciones y Cálculos Derivados

Saturación de Agua (Sw)

Utilizando la Ecuación de Archie:

$$S_w = \left( \frac{a}{\phi^m} \cdot \frac{R_w}{R_t} \right)^{1/n}$$

Donde:

• $S_w$ = Saturación de agua
• $a$ = Constante empírica (generalmente cercana a 1)
• $\phi$ = Porosidad de la formación
• $m$ = Exponente de cementación
• $R_w$ = Resistividad del agua de formación
• $R_t$ = Resistividad de la formación (medida por registros)
• $n$ = Exponente de saturación

Interpretación:

• Valores bajos de $S_w$ indican altas saturaciones de hidrocarburos.
• Es esencial contar con mediciones precisas de resistividad y porosidad para obtener estimaciones confiables.

Evaluación de Porosidad

Aunque la porosidad se mide directamente con otros registros (como sónicos o de neutrones), las variaciones de resistividad pueden ayudar a inferir cambios en la porosidad, especialmente cuando se combinan múltiples registros.

Identificación de Litologías

Diferentes rocas tienen rangos característicos de resistividad:

• Areniscas: Generalmente moderada a alta resistividad.
• Lutitas: Baja resistividad debido al contenido de arcillas y agua.
• Calizas: Pueden variar ampliamente dependiendo de la porosidad y saturación.

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Herramientas de Profundidad de Investigación

ILD (Induction Log Deep) - Registro de Inducción Profunda

• Descripción: La herramienta ILD es una herramienta de inducción diseñada para medir la resistividad en la formación virgen, más allá de la influencia directa del lodo de perforación.
• Aplicación: Se utiliza en formaciones con baja conductividad, como en areniscas con hidrocarburos, donde es crucial obtener una medición precisa de la resistividad de la formación no invadida.
• Ventaja: Proporciona una medida confiable de la resistividad de la formación virgen, lo que es fundamental para calcular la saturación de hidrocarburos.
• Limitación: Menor resolución vertical en comparación con otras herramientas, lo que puede dificultar la identificación de capas delgadas.

LLD (Laterolog Deep) - Registro Lateral Profundo

• Descripción: El LLD es una herramienta de resistividad eléctrica que mide la resistividad profunda, similar al ILD, pero es más efectiva en formaciones de alta resistividad, como calizas y dolomitas.
• Aplicación: Ideal para pozos perforados con lodos conductivos, donde las herramientas de inducción pueden ser menos efectivas.
• Ventaja: Ofrece una mejor medición en formaciones de alta resistividad y con lodos de perforación conductivos.
• Limitación: Afectado por el lodo de perforación en menor medida que otras herramientas, pero aún puede ser influenciado por la zona invadida.

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Herramientas de Investigación Media

LLS (Laterolog Shallow) - Registro Lateral Somero

• Descripción: La herramienta LLS mide la resistividad en una profundidad media, entre la zona invadida y la formación virgen. Es complementaria al LLD.
• Aplicación: Se utiliza para evaluar la transición entre la zona invadida y la formación no afectada.
• Ventaja: Proporciona información valiosa sobre el grado de invasión del lodo, lo que ayuda a corregir las lecturas del LLD y otros registros profundos.
• Limitación: La interpretación puede ser complicada en formaciones heterogéneas, ya que mezcla información de diferentes zonas.

MSFL (Microspherically Focused Log) - Registro Microesférico Focalizado

• Descripción: La MSFL es una herramienta diseñada para medir la resistividad muy cerca de la pared del pozo, específicamente en la zona invadida.
• Aplicación: Se utiliza para evaluar la resistividad de la formación justo en la zona afectada por el lodo de perforación.
• Ventaja: Proporciona una medición precisa de la resistividad de la zona invadida, crucial para corregir los registros de resistividad profunda y media.
• Limitación: Solo mide resistividad en la zona invadida, por lo que no representa la formación virgen.

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Herramientas de Investigación Somera y del Lodo

Microresistividad (Microlog)

• Descripción: Las herramientas de microresistividad, como el microlog, están diseñadas para medir resistividad a muy corta distancia de la pared del pozo, generalmente en la zona invadida.
• Aplicación: Utilizadas para obtener detalles finos de la invasión del lodo y la permeabilidad de la formación en la zona cercana al pozo.
• Ventaja: Alta resolución vertical, permitiendo la identificación de capas delgadas y variaciones sutiles en la resistividad.
• Limitación: Solo mide la resistividad en la zona invadida, por lo que su interpretación debe combinarse con herramientas más profundas.

Curva del Lodo (Rmf)

• Descripción: Esta curva mide la resistividad del lodo de perforación que ha invadido la formación.
• Aplicación: Fundamental para corregir y calibrar las mediciones de resistividad, ya que el lodo influye directamente en las mediciones de la zona invadida.
• Ventaja: Proporciona un punto de referencia para la invasión del lodo y permite ajustar las lecturas de otras herramientas.
• Limitación: No proporciona información sobre la formación, solo sobre el lodo de perforación.

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Comparación entre Herramientas y su Importancia

Herramienta	Z	Aplicación Principal	Limitación Principal
ILD	Profunda	Medir resistividad de la formación virgen	Menor resolución vertical
LLD	Profunda	Medir resistividad en formaciones de alta resistividad	Afectado por la zona invadida
LLS	Media	Evaluar transición entre zonas invadidas y virgen	Interpretación compleja en formaciones heterogéneas
MSFL	Somera	Medir resistividad en la zona invadida	Solo representa la zona invadida
Microlog	Somera	Identificación de capas delgadas y variaciones en la zona invadida	No refleja la formación virgen
Rmf	N/A	Calibrar y corregir mediciones de resistividad	No proporciona información sobre la formación

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Bibliografía

[1]Asquith, G., & Krygowski, D. (2004). Basic Well Log Analysis. AAPG Methods in Exploration Series.

[2] Schlumberger. (1989). Log Interpretation Principles/Applications. Schlumberger Educational Services.

[3] Rider, M., & Kennedy, M. (2011). The Geological Interpretation of Well Logs. Rider-French Consulting Ltd.

[4] Serra, O. (1984). Fundamentals of Well-Log Interpretation. Elsevier Science Publishers.

[5] Ellis, D. V., & Singer, J. M. (2007). Well Logging for Earth Scientists. Springer.

[6] Hilchie, D. W. (1978). Applied Openhole Log Interpretation. DW Hilchie Inc.

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Publicación realizada por Hiram Arias y Emiliano Flores

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