Datos Geofísicos aplicados a la Estratigrafía de secuencias

El objetivo principal de la mayor parte de los registros de pozos que se toman en la actualidad es, determinar si una formación contiene hidrocarburosasí como también las características litológicas de la formación que los contiene. En el pasado, con anterioridad a la invención de los registros geofísicos de pozos, prácticamente la única manera de conocer estas dos propiedades fundamentales de las rocas, era mediante la inspección y análisisdirecto de las rocas cortadas por las barrenas y pruebas de formación; hoy en día muchas de estas pruebas mecánicas, que llevan tal objetivo, han sido suprimidas obteniéndose la información indirectamente a través de la interpretación de los registros de pozos.
Los orígenes de los registros de pozos se remontan probablemente a al segunda década de este siglo; sin embargo no fue hasta el año de 1927 cuando los hermanos Schlumberger efectuaron algunos registros de resistividad en forma experimental con objeto de localizar formaciones productoras de hidrocarburos. Posteriormente se descubrió la presencia de potenciales eléctricos naturales en los pozos, que tenían relación con la existencia de las capas permeables. La combinación de estas dos curvas, la de resistividad y potencial, constituyo al origen de uno de los registos mas usados. Existen una gran cantidad de tipos de registros; sin embargo podrían clasificarse en dos grandes grupos: a) aquellos que registran propiedades que naturalmente existen en las rocas o debidas a fenómenos que se generan espontáneamente al perforar el pozo. Ej. Rayos Gamma y Potencial Natural.
b) Aquellos que tienen como denominador común el envío de cierta señal a través de la formación, cuyo nivel de energía propia o transformada, se mide al haber recorrido cierta distancia, para obtener indirectamente propiedades de las rocas. Ej. Resistividad, Densidad y Neutrones.
Los registros de pozos representan grabaciones geofísicas de diversas propiedades de las rocas en un sondeo de pozos, y puede ser utilizado para las interpretaciones geológicas. Se utilizan diferentes tipos de registros para el análisis de facies (litología, porosidad, la evaluación de fluidos), y también para hacer correlaciones.
La mayoría de estos tipos de registros pueden ser considerados "convencionales", debido a que han sido utilizados durante décadas, pero a medida que mejora la tecnología, los nuevos tipos de registros de pozos siguen desarrollándose.
Los registros de pozos tienen ventajas y desventajas en relación con lo que ofrecen los afloramientos en términos de datos de facies. Una ventaja importante de los registros geofísicos aporta información continua de los afloramientos, desde sucesiones relativamente gruesas, a menudo en unos cuantos kilómetros del área de distribución. Este tipo de perfil (curvas de registro) permite ver las tendencias en diversas escalas, desde el tamaño de elementos individuales dentro de un sistema de depósito, dentro de la cuenca.
Por lo tanto, las investigaciones del subsuelo de las relaciones de facies y las correlaciones estratigráficas generalmente pueden llevarse a cabo a unaescala mucho más grande que si se estudiara solo el afloramiento. Por otro lado estos los registros geofísicos no pueden sustituir el estudio de rocas reales, para contar con mas detalle estos pueden ser obtenidos de los afloramientos.

¿Qué es un registro geofísico?

Es un muestro eléctrico de los pozos, consiste en una serie de mediciones, obtenidas po: una sonda con varios sensores o antenas transmisoras y receptoras que se introduce en una perforación para determinar las curvas de cada parámetro que se desea conocer.
Con esta técnica se obtiene a diferentes profundidades los parámetros físicos de la formación.
Con estos datos de determina:

• Litología
  
• Resistividad real
  
• Densidad volumétrica
  
• Geometría
  
• Porosidad
  
• Permeabilidad.

El registro se obtiene al hacer pasar los sensores de sonda enfrente de la formación moviendo la herramienta lentamente con el cable.
Objetivos de los Registros Geofísicos:

• Determinar características de la formación (porosidad, saturación de agua, densidad, etc.).
  
• Delimitación (cambios de litología).
  
• Desviación y rumbo del agujero.
  
• Medición del diámetro del agujero.
  
• Dirección y echado de la formación.
  
• Evaluación de la cementación.

Tipos de registros.
Para la toma de características de las formaciones del subsuelo es necesario llevar a cabo la toma de registros. Para esto se utiliza una unidad móvil que contiene un sistema computarizado para la obtención y procesamiento de datos. También cuenta con el envió de potencia de señales de comando (instrucciones) a un equipo que baja al fondo del pozo por medio de un cable electromecánico, el registro se obtiene al hacer pasar los sensores de la sonda enfrente de la formación, moviendo la herramienta lentamente con el cable.

Registros de agujero abierto.

• Inducción,
  
• Doble Laterolog
  
• Neutrón compensado
  
• Densidad compensada
  
• Sónico digital.
  
• Imágenes de pozo

Registros en agujero entubado.

• Evaluación de la cementación
  
• Pruebas de formación
  
• Desgaste de tubería.

Tipos de herramientas.
El equipo de fondo consta básicamente de la sonda. Este es el elemento que contiene los sensores y el cartucho electrónico, el cual acondiciona la información de los sensores para enviar a la superficie, por medio del cable. Además, recibe e interpreta las ordenes de la computadora en superficie. Las sondas se clasifican en función de su fuente de medida en:

• Resistivas (Fuente: corriente eléctrica).
  
• Porosidad (Fuente: capsulas radiactivas).
  
• Sónicas (Fuente: emisor de sonido).

A continuación se describen los registros geofísicos más utilizados en la exploración.
Registros de Potencial Espontaneo (SP).


El potencial espontaneo de la formaciones de un pozo (SP), se define como la diferencia de potencial que existe entre un electrodo colocado en la superficie del suelo, y otro electrodo móvil en el lodo del pozo.
En la práctica, la medida del SP se obtiene mediante un electrodo, que va en la misma sonda con que se obtiene simultáneamente otros registros, y un electrodo colocado en la superficie en un medio húmedo que bien puede ser la presa del lodo de perforación o un agujero en las vecindades del camión de registros.
De esta forma se van obteniendo las variaciones del potencial espontaneo de las formaciones, sobre un negativo de película en el camión de registros en la superficie, frente a la cual va pasando la sonda.
La curva de potencial espontaneo es un registro de fenómenos físicos que ocurren naturalmente en las rocas in situ. La curva SP registra la diferencia de potencial eléctrico de un electrodo móvil en el pozo y el potencial eléctrico de un electrodo fijo en la superficie en función de la profundidad. Elmovimiento de iones que causa el fenómeno de SP es posible solo en formaciones que tengan un mínimo de permeabilidad. Enfrente de lutitas, la curva SP por lo general, define una línea más o menos recta que se llama línea base de lutitas. Enfrente de formaciones permeables, la curva muestradesviaciones con respecto a la línea base de lutitas; en las capas gruesas estas desviaciones (deflexiones) tienden a alcanzar una deflexión esencialmente constante, definiendo asi una línea de arena. La deflexión puede ser a la izquierda (negativa) o a la derecha (Positiva), dependiendo principalmente de las salinidades relativas del agua de formación y del filtrado del lodo. Si la salinidad del agua de formación es mayor que la del filtrado del lodo, la deflexión será a la izquierda. Si el contraste de la salinidad es a la inversa, la deflexión será a la derecha. El registro SP se mide en milivoltios (mV).
En la interpretación de registros se presentan casos, por su frecuencia, en algunas regiones constituyen a veces una parte importante de la materia de interpretación.
Como el área de la sección transversal vertical de una arena delgada en un pozo es comparatiamente menor que la arena de espesor grande, el área disponible para el flujo de corriente en aquella será menor, habiendo por lo tanto una caída de potencial mayor en el sistema eléctrico lodo-arena-lutita. En el registro SP se obtiene una deflexión menor de la curva de potencial frente a una arena delgada que frente a una arena de gran espesor. Ver figura 1.

Fig 1. Comparación del SP en arenas gruesas y delgadas.
También es frecuente el caso de intercalaciones de capas delgadas de lutitas en una arena. Cuando existen estas condiciones, ocurre algo similar al caso de arenas delgadas, es decir hay una considerable caída de potencial, al ser menor el área de flujo en la corriente eléctrica en la lutita. La consecuencia de la caída de potencial en la lutita es que la curva SP no alcanza la línea base de la lutitas, apareciendo como pequeñas variaciones del SP en la arena. Ver figura 2.


Fig. 2. Efecto de intercalaciones delgadas de lutita en arena.

Registros de Resistividad

La resistividad es la propiedad que posee cualquier material de oponerse a que la corriente eléctrica viaje a través de ello. Una roca, por ejemplo una lutita, es altamente resistiva puesto que la permeabilidad que pudiera almacenar fluidos que transportan fácilmente la corriente eléctrica es prácticamente nula. La conductividad es el reciproco de la resistividad. Las tres principales formas de medir la resistividad eléctrica de las formaciones penetradas por un pozo son las técnicas registro normal, registro lateral, y registro de inducción.
Con el registro normal o convencional se mide un potencial eléctrico y un flujo de corriente que se manda entre un electrodo en la sonda y un electrodo en la superficie. Un par de electrodos en la sonda son utilizados para medir la variación en la resistividad de la formación cuando la sonda es elevada hacia la superficie. Este registro puede correrse generalmente con el registro SP.
Registro lateral o de guardia en estos sistemas los electrodos causan la convergencia de la corriente para fluir horizontalmente dentro de la formación. Este flujo horizontal se lleva a cabo colocando dos electrones guardia arriba y abajo del electrodo de corriente. Balanceando la corriente del electrodo guardia con el electrodo generador central, una lamian de corriente penetra a la formación. El potencial de los electrodos guardia y central es medido cuando la sonda se eleva hacia la superficie.
La resistividad eléctrica de las formaciones varía. Las rocas solidas son altamente resistivas, como lo son los poros de la roca saturada de agua dulce,aceite o gas. Las lutitas y las formaciones porosas saturadas con agua salada o salmuera poseen muy bajas resistividades. Cuando se corren simultáneamente, el SP y el registro de resistividad pueden realizar interpretaciones cualitativas de la litología y de la naturaleza de los fluidos de los poros. Las resistividades varían desde el orden de 0.5 hasta 500 Ohms*m2/m.

• Comportamiento en capas resistentes.

Fig. 3. La capa gruesa es más resistente que las capas adyacentes.
La curva que resulta, es simétrica con respecto al plano horizontal de simetría de la capa. Como se puede observar, los límites de la capa no están bien definidos por esta curva de resistividad ya que, debido a la influencia de la resistividad de las capas vecinas, la curva tienede a redondearse, estas curvas de resistividad normal tienden a registrar un espesor menor que el real en capas resistentes y una resistividad menor que la real

• Comportamiento de capas conductoras

Las figuras muestran la diferencia que existe en la forma de las curvas de resistividad en capas resistentes y capas conductoras, gruesas y delgadas. Cuando la capa es gruesa y conductiva el espesor aparente que da la curva de resistividad es mayor que el espesor real de la capa. Si la capa es de espesor critico y conductiva el espesor aparente también es mayor que el real.

La siguientes figuras nos muestra una parasecuecia progradacional, retrogradacional y agradacional, donde se utilizaron los registros SP y Resistivos.




La interpretación de la sección sedimentaria se refiere a:
De mayor a menor identificar las superficies de subdivisión que envuelven y rodean los cuerpos geométricos de los sedimentos de la sección sedimentaria y construir una plantilla que muestre estas geometrías y luego usar la para ver el orden de acumulación.
"Cada unidad estratigráfica se define y se identificaron solo por las relaciones de los estratos, incluyendo continuidad lateral y la geometría de la superficie de unión, patrones verticales de apilamiento y la geometría lateral de los estratos dentro de las unidades." (Van Wagoner et al., 19990).

Registros radiactivos

Existen tres principales registros radiactivos: de rayos gamma, de neutrones y de densidad.
Como es bien sabido, todas las formaciones geológicas contienen cantidades variables de material radioactivo, cuya magnitud depende de sus características individuales. Las lutitas contienen mayor cantidad de material radiactivo que las arenas, areniscas y calizas; por lo tanto su curva de rayos gamma indicara la diferencia de radiactividad entre uno y otro.
Registros de Rayos Gamma
El registro de rayos gamma es una medición de la radiactividad natural de las formaciones. En las rocas sedimentarias, el registro normalmente refleja el contenido de arcilla por que los elementos (uranio, torio y potasio) tienden a concentrarse en arcillas y lutitas. Este registro puede ser corrido en pozos entubados, lo que lo hace muy útil como una curva de correlación en operaciones de terminación o modificación de pozos. Con frecuencia se usa para complementar el registro de SP y como sustituto de la curva SP. En cada caso es útil para la localización de capas con o sin arcilla y, lo mas importante, para la correlación general.
El principal elemento radiactivo de las rocas es el potasio, el cual es encontrado generalmente en arcillas ilíticas y en menor cantidad en feldespatos, micas y glauconita. La materia orgánica adhiere Uranio y Torio, así que las rocas generadoras son radiactivas. Este registro se mide en unidades API.
La siguiente imagen muestra la respuesta de los diferentes registros geofísicos.

• 1. Forma de embudo. Presenta una disminución gradual a la respuesta del gamma. En ambientes marinos poco profundos, esta tendencia refleja un cambio de un esquisto a una arena en cuanto a litología y hacia arriba, aumento de la energía deposicional con somerizacion y engrosamiento hacia arriba. En ambientes profundos refleja el contenido de arena en los cuerpos de turbiditas. Esta tendencia también puede indicar un cambio gradual de depósitos de terrígenos a carbonatos.
  
• 2. Forma de campana. Un aumento gradual a en la respuesta del rayo gamma: esta tendencia refleja cambios de litología por ejemplo intercalaciones de lutitas y arenas, esta implica la disminución de la energía deposicional. En un ambiente no marino grano decreciente es predominante dentro de meandros o depósitos de las mareas del canal con una disminución hacia arriba en la velocidad del fluido dentro de un canal (sedimentos más gruesos en la base del canal). En un ambiente marino somero, esta tendencia refleja una profundización hacia arriba y una disminución de la energía deposicional (retroceso de la costa). En profundidades marinas refleja la disminución de abanicos submarinos (reducción del contenido de arena).
  
• 3. Forma cilíndrica o bloque. Los rayos gamma son bajos y los limites claros y no hay cambio interno, esta tendencia es predominante en las arenas de los canales fluviales, turbiditas (con mayor gamma de grosor), y en las arenas eólicas.
  
• 4. Simétrica. Con una disminución gradual, aumento gradual de la repuesta gamma: esto generalmente el resultado de progradación y retrogradación de sedimentos clásticos.
  
• 5. Irregular. Con falta de carácter, representa una agradación de lutitas o limos y puede ocurrir en otros ambientes

Hay tres tendencias generales o las formas curvas que pueden ser reconocidos cuando se mira en las curvas de registros de pozos. El registro de rayos gamma sigue un cambio ascendente en el contenido de arcilla mineral.


La figura a continuación resume la respuesta de una variedad de sistemas deposicionales clásticos.

La parte transgresiva se identifica por la superposición de facies mas profundas, correspondientes a litologías de grano más fino, sobre otras más someras, de tamaño de grano grueso. Debido a esto, en el perfil de Rayos Gamma se observa un aumento en los valores dela señal, indicando predominancia de la litología de grano fino.
El descenso del nivel del mar, o el exceso en el aporte de sedimentos (progradacion), constituye la parte regresiva de un ciclo. Esta parte representa el avance de la línea de costa hacia el océano y el desplazamiento de áreas de acumulación de sedimentos hacia el mar. Los depósitos así generados se identifican por la superposición de facies mas someras sobre otras mas profundas. En el perfil de Rayos Gamma se observa el decaimiento de la señal, que indica disminución del contenido de arcillas.
Registro de Neutrones.
El registro de neutrones, como su nombre sugiere, es producido por un instrumento que bombardea a la información con neutrones a partir de una fuente radiactiva. El bombardeo provaca que la roca emita rayos gamma en proporción con su contenido de hidrogeno. Esta radiación gamma es registrada por la sonda. El hidrogeno se encuentra presente en todas las formaciones fluidas (aceite, gas o agua), en yacimientos pero no en minerales. Así que la respuesta de este registro es esencialmente correlativa con la porosidad.
El contenido de hidrogeno en aceite o en agua es aproximadamente igual, pero es menor en gas, entonces, el registro de neutrones puede proporcionar lecturas de muy baja porosidad en yacimientos de gas. Este registro es corrido en pozos entubados debido a que el bombardeo de neutrones penetra elacero.
Este registro es útil en la medición de la litología en combinación con el registro de densidad.
El equipo subsuperficial con el cual se obtienen los registros de neutrón, va montado en una sonda; básicamente que consta de una fuente emisora de neutrones y uno de los receptores de la señal de neutrones o rayos gamma que captura.
Interpretación
No todas las formaciones contienen la misma cantidad de hidrogeno; por ejemplo las lutitas tienen en mayor cantidad que las arenas, debido a su alto contenido de agua. En consecuencia, un contraste de valores en la curva neutrón indicara un cambio de litología. La exactitud de la profundidad de esta interfase en el registro, dependerá de la combinación de los factores velocidad del registro, constante de tiempo y longitud del detector.
Para una misma porosidad y concentración de hidrogeno en la formación, la deflexión de la curva de neutrón será mayor mientras menor sea el contenido de material arcilloso.

Registro de densidad
Una fuente radiactiva, que se aplica a la pared del agujero en un cartucho deslizable, emite a la formación de rayos gamma de mediana energía. Se puede considerar a estos rayos gamma como partículas de alta velocidad que chocan con los electrones de la formación. Con cada choque, los rayos gamma ceden algo de su energía a los electrones de la formación y continúan viajando con una energía mejor. Los rayos gamma dispersos que llegan al detector, que están a una distancia fija de la fuente, se cuentan para indicar la densidad de la formación, y la densidad de los fluidos que llenan los poros.
Este registro se utiliza principalmente como registro de porosidad. Otros usos incluyen identificación de minerales en depósitos evaporíticos, detección de gas, determinación de la densidad de los hidrocarburos, evaluación de arenas con arcillas y de litologías complejas, propiedades mecánicas de las rocas y densidad de los hidrocarburos. Se mide en gramos sobre centímetro cubico.
Esta figura nos muestra la superficie máxima de inundación en diferente curvas de registro.