Source: https://de.scribd.com/document/351384306/Introduccion-a-Interpretacion-Registros
Timestamp: 2020-05-29 00:45:58+00:00

Document:
Introduccion a Interpretacion Registros | Desintegración radioactiva | Rayo gamma | Kostenlose 30-Tage-Testversion | Scribd
Introduccion a Interpretacion Registros
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2.- Radiactividad HEMO
TRABAJO DE QUIMICA Nº 02
decaimiento radiactivo a partir de aproximaciones analogicas
RIESGOS RADIALOGICOS
Densimetros Funciones
Accion de Las Radiaciones Ionizantes en Microorganismos (1)
Radiaciones.docx
modelosatmicos409-091109162642-phpapp01.pptx
Ex3ªEvFIS2ºBACH2011-2012.pdf
Trabajo Quimica (2) Radioac
radiacion ionizante.pdf
CIENCIA y Yo Quiero Ser Cientifico
Introduction to Log Interpretation
Introducción a Interpretación de Registros
Petrofísica: Que es?
• Objetivos de la Petrofísica:
Identificación y cuantificación de los reservorios de hidrocarburo Evaluación del fluido y propiedades de la roca
Descripción del Reservorio Dinamico y Estatico Distribución del Fluido fuera del diametro de hoyo
El dilema de la Petrofisica …
El petrofisico tiene que medir las propiedades de la roca y de los fluidos en el hoyo. Las medidas que se puede hacer son indirectas. Casi el completo rango de la física (resistividad, nuclear, acústica, resonancia magnética, etc) se usan para intentar lograr la meta de cuantificar la roca y las propiedades del fluido abajo en el hoyo.
Dimensiones Implicadas
El petrofísico no sólo usa datos que cubren el rango completo físico, sino también usa una gama amplia en la escala de resolución, el analisis microscópico de los nucleos y la sísmica de pozo con resolucion de hasta cien metros.
Los registros de hoyo abierto son la fuente más importante de la información de la evaluacion del hoyo. Consiste en bajar un juego de sensores en el pozo para grabar las propiedades de la formación con función de la profundidad. Se puede realizar:
Después de que el pozo se ha perforado. Se baja un juego de sensores en un cable eléctrico (Wireline logging)
perforacion (LWD)
Los datos registrados a hoyo abierto vía Wireline o LWD se interpretan para revelar la propiedades de la roca y las propiedades del fluido y su complejidad pueden variar dependiendo de la formación
Cómo registramos:Wireline…
Después de una sección de un pozo que
se ha perforado o se ha entubado se
bajan las herramientas en el hoyo abierto
en la sección del hoyo entubado al final
de un cable eléctrico. Al ir sacando la
herramienta del pozo las propiedades
diversas de la formación o del
revestimiento son continuamente
medidas como una función de
profundidad. Las curvas de la grabación
se llaman registros de Wireline. Las
mediciones de las propiedades físicas
pueden interpretarse por lo que se refiere
la litología, porosidad, saturacion de
hidrocarburo, etc. Este proceso se llama
evaluación de registro o interpretación.
Cabina de Registros
La unidad de superficie de registros hoy en dia es un laboratorio sumamente eficaz el cual posee computadoras para la adquisición, procesamiento y transmisión de los mismos, un alto poder hidráulico (bajar y subir las herramientas que registran el pozo) y una unidad de cable para medir la profundidad. La unidad de registro tiene un sistema de cable doble. Un cable con 7 conductores electricos para registro en hoyo abierto y un monocable para muchos servicios en hoyo entubado.
Como registrar en: Drillpipe
En pozos altamente desviados y horizontales las herramientas no pueden bajar en el fondo del pozo por su propio peso. En tales casos las herramientas de registros se bajan al fondo del pozo por la tuberia del taladro con las herramientas conectadas a la punta de la sarta. Esto es conocido como registro sob condiciones extremas (TLC). En los pozos productores se bajan las herramientas de pozo entubado o las herramientas de perforacion enroscadas al final de un tubo flexible. Esto está conocido como el registro sob tuberia flexible (CTL).
Registro Mientras Perforamos
También pueden adquirirse los registros del hoyo abierto mientras los pozos están taladrándose, bajando los sensores como una parte de la junta de la sarta de perforacion. Ésto se conoce como registros mientras se esta perforando (LWD). LWD se hace más común particularmente en todas las categorías de pozos desviados, pozos horizontales y de alcance extendido aunque todas las medidas disponibles con la tecnología del Wireline no están todavía disponibles con la tecnología de LWD. Cada vez más se están agregándo nuevos sensores con tecnología que progresa rápidamente.
Profundidad: Primer medicion
La profundidad es medida a lo largo del hoyo y por debajo del suelo de la torre de perforación. En los pozos verticales: la profundidad verdadera vertical (TVD) = la profundidad del registro - la elevación de la Torre de perforación (DFE) En los pozos desviados: El TVD necesita ser computado de un estudio de desviación aplicado a la profundidad del registro y corrigido para DFE
Que aparese en el Registro ?
Dibujo herramienta y hoyo
El registro principal contiene los datos del intervalo grabado contra la profundidad. La seccion repetida contiene los datos de aproximadamente 60 m que han sido una vez más registrados para verificar la repetibilidad de los datos con el registro principal para confirmar el funcionamiento apropiado de la herramienta.
Parametros de Aquisición
La sección del registro principal también contiene la lista de parámetros que se usaron para la adquisición del registro.
Las calibraciones de la herramienta se realizan antes de la salida del registro y después del final del registro. Ellas se comparan con las calibraciones hechas en el Laboratorio para confirmar el funcionando apropiado de la herramienta.
Combinacion de herramientas
Las herramientas de registro tipicamente corren en combinación y esto se hace para reducir el tiempo consumido de registro en el pozo. En este ejemplo la densidad, Neutrón y Rayos Gamma se corren juntos en el pozo. Este resultado es la diferente posicionamiento de los sensores de la herramienta en el fondo. los sensores que no están en el fondo del cordón de la herramienta no podrá grabar datos del fondo del pozo. mientras planeando la profundidad total del pozo. Se debe tener cuidado para que la cima del sensor en el cordón de la herramienta pueda grabar datos de la zona de interés. con el ataque de tecnología de la transmisión digital, es muy común correr las herramientaas de Resistivity. Micro-resistivity, densidad, Neutrón, sónico, rayos gamma en un solo descenso en el hoyo con la posición de los sensores mas altos de la herramienta están a más de 30 m del fondo
Combinación Moderna: PEX
El Platform Express (Pex) es el
nombre de Schlumberger para
de re-ingeniería. La cual usa la
más avanzada ingeniería
electrónica y un plan
mecánico innovador. La
combinacion tradicional
resistivity, densidad, neutrón,
micro y rayos gamma estara
reducido de 90 pies a 38 pies
La herramienta incorpora los sensores más fiables para ser más capaz de obtener alta calidad
de los datos (alta resolución) a una velocidad de registro (3600 ft/hr) que es el doble de la
velocidad con los registros convecionales.
Un registro de mejor calidad, la eficiencia de registrar a una velocidad significativamente superior, la reduccion significativa del tiempo del taladro, del equipo abajo y la herramienta que requiere mucho menos agujero del promedio para ser perforado.
La calidad de los datos bastante mejorada por los nuevos sensores.
La profundidad de investigación de un registro es definida por la distancia fuera del Hoyo que puede ser registrado por la herramienta. La resolución de un registro se define como su capacidad para distinguir y medir apropiadamente las capas finas. La herramienta adquiere registros de datos de la formación usando la exitación del medio físico particular de
la resistividad, radioactividad, acústica,
resonancia magnética y nuclear.
Dependiendo del diseno de los sensores
y de la medida física utilizada, la
profundidad de investigación y resolución del registro puede variar de unos milli-
metros a unos metros.
Resolución y Investigacion dependen…
La profundida y resolución de
investigacion de los reguistros en
general es relativo a :
- El tamaño de los sensores
En una herramienta la resolución o
tienen que ser sacrificadas, cuando
se gana en uno se pierde en el otro.
Un tamaño y espaciamiento pequeño de los sensores significa una resolución mejor y
la profundidad de investigación mas pobre.
El tamaño y espaciamiento grande de los sensores significa la resolución más pobre pero la profundidad de investigacion buena.
La física de medida también dictan la resolución y profundidad de investigación para algunas herramientas
El potencial espontáneo es una medida contra la profundidad de la diferencia de potencial entre el voltaje de la pared del hoyo y un electrodo en la superficie.
Herramienta Short Normal
Se mide un Voltaje M y es proporcional a la resistividad de la formación. Esta configuración de electrodos es de una herramienta Normal. La distancia entre Los electrodos A y M es el espaciamiento. El espaciamiento determina la profundidad de investigación y resistividad a ser leida.
SP Teoría 3
Ejemplo Registro-1
La medición del SSP es
llevandose en cuenta
la desviación vista en
el SP de la línea base
de arcillas (cero
punto) a la línea base
de arenas (el máximo
de la desviación).
Ejemplo Registro-2
La desviación del SP máxima en este ejemplo ocurre a la misma profundidad de las curvas del resistividad donde hay separación.
El punto mínimo del SP corresponde a dónde toda las curvas de resistividad estan juntas donde no hay invasion, una arcilla.
Uso del SP
Diferencia las rocas del reservorio potencialmente porosas y permeables de las arcillas impermeables.
Define los límites de la cama.
Da una indicación de arcillosidad (la desviación máxima está limpia; el mínimo es arcilla).
Determina Rw en lodos frescos y salados.
Rw a partir del SP
Rw es a menudo conocido por información del cliente o conocimiento local.
El SP puede usarse para verificar el valor o calcularlo cuando no se dispone.
Es especialmente útil cuando hay variaciones a lo largo del Hoyo.
SSP = -k log
K es una constante – depende de la temperatura.
R mfe
Rw SP-1
Conociendo el SSP (la desviación máxima) del registro y la temperatura, la proporción de resistividades se obtiene del mapa de interpretación de registro
Salida =
Rw SP-2
Rmf es medido, usando la composición del lodo. Rmfe se computa del mapa de interpretación de Registro SP-2. Rwe se computa, de la proporción de SP-1 y Rmfe. El mapa SP-2 proporciona como resultado Rw.
SP Efectos de pozo -1
Linea de cambios base:
Éstos cambios pueden ocurrir cuando hay capas de salinidades diferentes separadas por una arcilla que no actúa como una membrana perfecta.
Física de Rayos Gamma para Registros
- El uso de Rayos Gamma en Registros
- La radioactividad y estadística
- Las reacciones y las secciones transversales
- Los principios de interacciones de Rayos Gamma
- La detección de rayos Gamma
Parametros de descripción de Rayos - g
Energia, E – medidas en eV, KeV, MeV
Flujo, f, -- numero de g /cm2 – seg Sección Transversal, s, relacionado a la probalidad de interacción con la matriz Secciones transversales macroscopicas:
m -coeficiente de absorción de masa mr -coeficiente de absorción linear
Basico de Rayos g
Interaccionnes de los Rayos Gamma
Se procesa en dos pasos:
Los rayos gamma actúan recíprocamente con el material de detección
Los rayos gamma transfieren la energía a los electrones vía efecto fotoeléctrico, diispersion Compton o producción de pares (pair prod.)
El material elegido es de alta probabilidad de absorción
El electrón se convierte en una señal notable
Una señal eléctrica directa con detección gaseoso o de estado-solido La conversión (para luz) scintillator / photomultiplicador más común
Naturaleza de los Rayos Gamma
El registro de Rayos Gamma es una medida de radioactividad natural de la formación.
La emisión de rayos gamma es principalmente producida por tres series radiactivas encontradas en la corteza de la Tierra.
La serie de Potasio (K40).
La serie de Uranio (U).
La serie de Torio (TH).
Se retrazan los rayos gamma que atraviesan las rocas y una proporción es absorvida que depende de la densidad de la formación.
Las formaciones menos densas exhiben más radioactividad que las formaciones densas aunque puede haber las mismas cantidades de material radiactivo por unidad de volumen.
Rayos Gamma-La definición del uso de los espesores:
Definición de espesores:
La herramienta reacciona si la arcilla es radiactiva (normalmente es el caso), que ampliamente muestre las arenas y arcillas, las zonas permeables y las zonas non-permeables. También muestra los intervalos radiactivos no- arcillosos.
Estimación de la cantidad de arcillas:
Un valor mínimo conveniente estima el limpio (100%) la zona libre de arcilla, un valor máximo la zona máxima de arcilla. Todos los otros puntos se estiman en una relación.
Algunas preguntas acerca de los registros de rayos gamma*
Los rayos Gamma => Radioactividad
¿De dónde viene? ¿Qué elementos son responsables? ¿La actividad de los rayos Gamma natural puede usarse para identificar los esquistos (arcillas)? ¿De dónde viene la señal?
* Una tecnologia de 70 anos
Fuentes de actividad natural de Rayos Gamma
Usos del GR
Los registros de Rayos Gamma son usados para:
Litología/Mineralogía, e.g. arcillosidad.
El uso mayor de la herramienta es identificar marcadores de capas y así permiter la correlación pozo a pozo.
Los marcadores de capas pueden ser en la cima o en el fondo del yacimiento o en una arcilla específica que
tenga una lectura alta.
Registro de subsidencía:
Se ponen las balas radiactivas con precisión espaciadas en la formación. Una herramienta de rayos gammas con varios detectores precisamente espaciados registra y anota los picos. Los registros subsecuentes mostrarán cualquier movimiento.
El registro de trazadores:
Un fluido radiactivo se arroja con una herramienta a un nivel escogido. El movimiento del fluido se supervisa por el rayos gammas y se muestra donde hay zonas robando fluido o canales en el cemento por detras del revestidor
Espectroscopía Natural de Rayos Gamma
La motivación para la medida
político & físico
El Principio de la medida
Los Efectos medio ambientales
Barita en el lodo KCL en el lodo
(La solución de alta tecnología para un NGT) Una aplicación para registro ambiental
La herramienta NGT mide un espectro que es resultado de tres series naturales radioactivas
El Potasio tiene una forma más aguda que los otros dos elementos porque él decai a través de una sola reacción a un elemento estable. Los otros dos decaimientos son a través de varios elementos hijos donde cada uno provee alguna contribución a la imagen final.
Principio de NGT
La medida normal de la herramienta es hecha por una medición de varias ventanas fijas de energía. Tres de éstas ventanas son a niveles más altos por encima de una cresta característica de cada uno de los elementos. La naturaleza estadística de la medida es mejorada en parte usando otras dos ventanas puestas en un nivel más bajo de energía que tiene una tasa más alta de cuentas.
Registros de NGT
Las salidas son las cantidades relativas de Thorium, Uranio y Potasio en la formación.
Las curvas adicionales son rayos gamma total (SGR) y corregidos por Uranio (CGR).
NGT FIVE WINDOWS RESPONSE EQUATIONS
WNG1= BAR * [ HC(1,1)*Th + HC(1,2)*U+ HC(1,3)*K] + WPMUD(1) * Pmud
WNG2=
HC(2,1)*Th + HC(2,2)*U+ HC(2,3)*K + WPMUD(2) * Pmud
WNG3=
HC(3,1)*Th + HC(3,2)*U+ HC(3,3)*K + WPMUD(3) * Pmud
WNG4=
HC(4,1)*Th + HC(4,2)*U+ HC(4,3)*K
WNG5=
HC(5,1)*Th + HC(5,2)*U+ HC(5,3)*K
WPMUD (i) = A(i) * (1-Exp (B(i)*(Sd-Cali)))* Exp(C(i)*(Mw-8.34)*(Sd-Cali)) HC (i,j) = H(i,j) 8 [A’(i,j)*Exp(-B’(i,j)*Mw*(Cali-Sd))
Cali = Hole Diameter Sd = Sonde Diameter Mw = Mud weight Pmud = Potassium in mud A,B,C,A’,B’ are constants H(i,j) Tool Response Matrix for Mw=1, Cali=7.875, Pmud=0 HC(i,j) Corrected Tool Response Matrix
Photomultiplier tube 1
Stabilization source
Photomultiplier tube 2
Espectro comun
Formation K
Borehole K
Relative Counting Rate
HNGS-La mejor estadistica
HNGS Desviación Comun
NGS Desviación Comun
Radio de Mejoramiento
HNGS y NGS Sensitivo a la Barita
Data Espectral
Calculos de Campo
Natural mud/fresh water
HNGS with correction
Barite mud/fresh water
Natural mud 13.8 lbm /gal
HNGS without correction
Barite mud 13.8 lbm /gal
NGT-D with correction
NGT-D without correction
Usos del HNGT/NGT
Esta herramienta tiene muchas aplicaciones:
El identificación de Litología. El estudio de ambiente depositional. La investigación de tipos de arcillas. La corrección del GR para la evaluación del volumen de arcilla. La identificación de material orgánico y origen de la roca. Identificación de Fracturas. Registro Geomecanico. Estudio de la historia diagenetica de la roca.
Una aplicación mayor era resolver los problemas de la interpretación en arenas del micaceous.
Los tres elementos radiactivos medidos por el NGT ocurren en diferentes partes del yacimiento. Si nosotros sabemos la litología, nosotros podemos obtener una información mas extensa.
En los Carbonatos:
Indica fosfatos, materia orgánica y stylolites.
TH - Indica volumen de arcilla o los minerales pesados.
Indica contenido de arcilla, evaporitas radiactivas.
Clasticos en HNGT/NGT
En las areniscas:
- Indica contenido de arcilla, minerales pesados.
- Indica micas, arcillas micaceas y feldespatos.
En las arcillas:
U - Sugiere roca de origen.
TH - Indica la cantidad de material detritico o grado de arcillosidad.
K - Indica tipo de arcilla y mica.
Crossplots - 1
Los datos de HNGT se interpretan usando tres crossplots principales. En el orden de su complejidad:
Thorium contra el Potasio:
Da el tipo de arcilla
El factor fotoeléctrico, Pe, contra el Potasio:
Da tipo de arcilla y micas
Pe contra la relación de Thorium/Potassium:
Da el tipo de arcilla y micas
Modelo Clasico de arcilla
Parametros del HNGT/NGT/GR
Profundidad de Investigación 6"-8"
Lecturas en:
Ninguna formación está absolutamente limpia, las lecturas del GR variarán. La caliza está normalmente más limpia que las otras dos rocas del yacimiento y normalmente tiene el valor más bajo del GR.
Limites del GR/NGT/HNGT
- Materiales orgánicos (veen el uranio como “arcilla“)
- Micas (ve arenas micaceas como arcillas)
- Barita en el lodo (reduce la proporción de la cuenta pero puede corregirse parcialmente)
- Lodo con KCI (Potasio en el lodo enmascara la respuesta de la formación) - Los Hoyos grandes disminuyen la proporción de cuentas y aumenta la estadística HNGT
- Ningún efecto de barita
- Corrección precisa para el Potasio
- Mejores detectores y estadísticas
Mediciones de Volumen de Densidad
Rayos Gamma Scattering para la densidad y litología
La motivación para la densidad / la medida del lithology
Tecnicas de medición de Densidad Respuesta a Pb Reboque / fuera de compensación Ejemplo de fallo de la compensación El principio de reguistro de litología El factor fotoeléctrico (Pe) La sensibilidad de Pe a las absorciones fotoeléctricas La aplicación geoquimica de Pe TLD (3 -detector la Densidad de Litología) Modelo primario:
cómo conseguir la densidad (y otros parámetros) 3-detectores y dispositivo (Platform Express)
Las complicaciones y beneficios de densidad mientras se perfora es el respuesta de imagines
Volumen de Densidad y Porosidad
Mediciones de Densidad de Volumen
Fisica de Rayos Gamma - densidad -1
Las Herramientas de Densidad usan una fuente del rayo gamma química y dos o tres detectores del rayo gamma. El número de rayos gamma que devuelven al detector depende del número presente de electrones, la densidad del electrón, re. La densidad del electrón puede relacionarse a la densidad de volumen de mineral por una ecuación simple. re = r( 2Z/A )
Donde Z es el numero de electrones por atomo y A es el peso del atomo.
Física de Rayos Gamma-densidad 2
La suposición hecha en la interpretación es:
Z/A = 0.5
Esto normalmente es muy raro para la mayoría de elementos encontrados, excepto el hidrógeno que tiene un efecto pequeño en la medida. Por consiguiente re = r
La herramienta midie la densidad rb, esta se ha relacionado experimentalmente a la densidad del electrón;
rb = 1.0704 re - 0.1883
La herramienta necesita ser calibrada en una condición conocida. Esta condición es el agua fresca y caliza, las densidades, 1.00 y 2.71 respectivamente.
La densidad de volumen contra la ecuación de densidad de electrón encaja para todos los minerales comúnes con unas excepciones:
Sylvite -
Densidad Verdadera Valor de la densidad de la herramienta
El valor representa la línea de densidad de la formación creciente en el plano de la proporción calculada de largo espaciamiento contra la proporción calculada de corto espaciamiento. La presencia de reboque causa una desviación de la línea de una manera predecible. Así una corrección puede hacerse para obtener la verdadera densidad.
with barite
Long Spacing Count Rate
Short spacing Count Rate
Salidas de Densidad
Las salidas son:
RHOZ / RHOB (rb), la densidad de volumen corregida. DRHO (Dr), la corrección a que se ha aplicado rb(solo LDT).
RHOZ / RHOB es la salida principal
DRHO es una curva de control de calidad (solo LDT).
Efectos de Hoyo
El LDT es una herramienta de patín con fuente de collimated y detectores. Experimenta pequeño o ningún efecto ambiental. En los agujeros grandes, la curvatura del patín contra las causadas en el agujero generan un error menor que necesita ser corregido.
Los rugosidad del hoyo pueden afectar la medida.
La fuente y detectores “ ven“ las diferentes formaciones en el pozo.
El efecto es un registro errático e incorrecto.
Parametros de Densidad
Comun Reforzado Profundidad de Investigación
Caliza (0pu) Arena (0pu) Dolomita (0pu) Anhydrita Sal Arcilla Carbon
Interpretación y Usos
La herramienta de densidad es sumamente útil por su alta precisión y exposicion a los efectos de hoyo pequeño.
Sus moyores usos son:
Litología (en combinación con la herramienta del neutrón).
Las propiedades mecánicas (en combinación con la herramienta sónica).
Las propiedades acústicas (en combinación con la herramienta sónica).
Identificación de Gases (en combinación con la herramienta del neutrón).
Densidad de Porosidad (Formación Limpia)
Hay dos entradas en la ecuación de porosidad: la densidad de matriz y la densidad fluido.
La densidad de fluido es del filtrado de lodo.
Escala de Porosidad
La herramienta de densidad normalmente se corre con el neutrón. Para ayudar la interpretación rapida se corren en “escalas compatibles”. Esto significa que las escalas son fijas tal que la litología da un solape de las curvas.
La escala normal es la de "caliza compatible" donde la escala de porosidad del neutrón es:
Para cuadrar los registros de densidad se tiene que tener un punto cero de caliza (2.7 g/cc) la
misma posición como el cero de porosidad del neutrón y el rango de escala debe cuadrar con el
neutrones en 60 unidades de porosidad, esta debe tener la escala:
Cambiando la escala a arenisca compatible pondrían la densidad de arenisca de cero, 2.65, encima
del cero de porosidad de neutrón para dar:
Física del Pef
El efecto Fotoeléctrico ocurre cuando la energía baja incidiendo los rayos gamma esto es completamente absorbido por el electrón.
Este es un efecto de energía bajo en el índice de Absorción Fotoeléctrico, Pe, es medido usando la ventana de energía más baja de la herramienta.
Pe está directamente relacionado a Z, el número de electrones por átomo, se estable para cada elemento.
Pe = ( Z/A )3.6 Estas unidades estan en barns/electron.
Parametros del Pef
Anhydrita
geométria radial para los tres detectores del nuevo dispositivo
Pe la funcion geométrica radial para los tres detectores del nuevo dispositivo
Las densidades aparentes contra el espesor del reboque (mudcake) para los tres detectores del nuevo dispositivo. El LDT que corto- espaciamiento la respuesta se muestra para la comparación
Procesamiento Alfa
La herramienta de densidad Pex usa tres detectores que puede ser procesadores Alfa de la misma manera que CNT, pero a tres resoluciones verticales.
Las presentaciones de los registros resultantes da una mejora en la resolución por encima del rendimiento normal.
Neutron Helium 3 detector
Thermal Neutron Standard Theory
Neutrons are slowed down from their initial "fast" state by collisions with the formation nuclei. At each collision there is some energy lost by the neutron.
The principal element involved in the slowing down is Hydrogen, because it is close in size to the neutron which loses most energy in these collisions. The CNT measures the neutron population in the thermal region. This is why the tool measures the Hydrogen Index.
Hydrogen Index is the quantity of hydrogen per unit volume.
Fresh water is defined as having a Hydrogen Index of 1. Hence oil has a Hydrogen Index which is slightly less than that of water.
The Hydrogen Index of gas is a much smaller than that of water.
In a formation, the fluids contain hydrogen.
Early Neutron Tools
The first neutron tools used a chemical neutron source and employed a single detector which measured the Gamma Rays of capture
They were non-directional.
The units of measurement were API units where 1000 API units were calibrated to read 19% in a water-filled limestone.
The tool was badly affected by the borehole environment.
Neutron Tools
The second generation tool was the Sidewall Neutron Porosity (SNP). This was an epithermal device mounted on a pad.
The third generation tool is the Compensated Neutron Tool (CNT).
The latest tool is the Accelerator Porosity Sonde (APS), using an electronic source for the neutrons and measuring in the epithermal region.
Two neutron detectors are used to produce a ratio eliminating some of the borehole effects experienced by single detectors. The count rate for each detector is inversely proportional to porosity with high porosity giving low count rates.
Ratio to Porosity Transform
The count rates are first corrected for the dead time of the detectors (when the detector is not available to receive counts).
The count rates are calibrated with the master calibration.
A ratio of these is then taken.
The ratio is translated into porosity using a transform. (This is a combination of theoretical and experimental work).
The current field output for the thermal neutron porosity is called TNPH.
Borehole Effects
The logs have to be corrected for the borehole environment:
Borehole size. Mud cake. Borehole salinity. Mud weight.
Temperature. Pressure. Formation salinity. Stand-off.
Formation/Salinity Correction
There are two factors affecting the neutron measurement in the formation:
The chlorine in the formation water. The rock matrix capture cross-section.
The simplest method is to assume that the matrix is clean and that the matrix 'S' known. This leaves salinity (mud filtrate) as the only "variable".
The complete solution is to measure the total formation 'S' and use this to compute the correction.
The correction can be large but is not applied in the field because the lithology is
unknown, hence the 'S'
It is taken into account in the interpretation phase.
Stand off Correction
Any space between the tool and the borehole wall is seen as 100% porosity. The value of the correction depends on the hole size:
Larger holes = more correction Stand-off is rarely measured. One method is to use the SA curve recorded with a PCD.
The chart is entered with the porosity at the top;
Go to the nearest hole size. Go down to the stand-off value, e.g. 0.5". Follow the lines to zero. Read the Df (always negative).
Standoff Correction Chart
Thermal Neutron Parameters
Standard (TNPH) Enhanced Depth of investigation
Readings in zero porosity:
Limestone (0%) Sandstone (0%) Dolomite (0%) Anhydrite Salt
Typical Readings Shale Coal
Thermal Neutron Interpretation/Uses
The tool measures primarily the hydrogen index, along with matrix effects.
Its prime use is to measure porosity.
Combined with the bulk density, it gives a reasonable answer for lithology and porosity interpretation.
Alpha Processing is a method that enhances the
standard measurement. It utilizes the higher resolution of the near detector to increase the resolution of the more accurate far detector.
The first step is to depth-match the two detectors' responses.
The next step is to match the resolution of both
The difference between the two readings now gives the "high frequency" information - which highlights thin beds missed by the far detector.
The "high frequency" information is added to the far detector signal to give the final enhanced log.
APS Configuration
Electronic neutron source
Far epithermal detector
Near-array ratio porosity
• Hydrogen index measurement
• Reduced lithology effect
• No thermal neutron absorber effects
• Reduced environmental effects
• Improved vertical resolution
Epithermal slowing-down time
• Standoff determination
Thermal neutron decay rate
• Formation capture cross section of invaded zone
Near-far ratio
• Lithology indicator
• Stand-alone gas indicator
(cm/msec)
Deuterium -tritium
Elemental Moderating Power
Atomic mass A
(E1/E0)
on count rate
Count Rate Sensitivity to HI and Grain Density
Low grain density
Medium grain density
High grain density
Source-to-detector spacing
Count Rates vs HI and Grain Density
APS Sonde
Near-detector
Far-detector
Effective grain density
g/cm (gas sand)
g/cm (water sand)
g/cm (shale)
Bulk Density (g/cm 3 )
Apparent limestone porosity (p.u.) [APLC]
APS Lithology Effect
APS (APLC)
APS (FPLC)
CNL (TNPH)
Sand and clays
Apparent limestone porosity (p.u.) True porosity = apparent limestone porosity + delta porosity
APS APLC
CNL TNPH
“Core” hydrogen index
Caliper (LCAL) 16
PE (PEFL)
Density (RHOM)
Sand/Shale
GR (HCGR)
(GAPI)
Standoff Detection and Correction
Eccentered run
APS Porosity Limestone Corrected
APS Porosity Limestone Uncorrected
APS Standoff
CNL porosity
1:240 ft
Improved Gas Bed Detection
Producing gas at
1.6 MMcf/D with
12 bbl water/MMcf
APS (APSC)
AIT (AO90)
DIL (IDPH)
U free GR
Neutron Porosities
Gas Detection with Stand-Alone APS
X070m
X090m
Caliper (LCAL)
Ufree GR (HCGR)
Sf (SIGF)
Neutron Porosity Limestone Corrected (APLC)
Gas Detection with APS Neutron-Sonic Logs
AIT resistivities
(DT Comp.FMD)
(G/C3)
(US/F)
(OHMM)
Electrical Resistivity Logs
The resistivity of a substance is a measure of its ability to impede the flow of electrical current.
Resistivity is the key to hydrocarbon saturation determination.
Porosity gives the volume of fluids but does not indicate which fluid is occupying that pore space.
Resistivity Theory 2
Current can only pass through the water in the formation, hence the resistivity depends on:
Resistivity of the formation water. Amount of water present. Pore structure.
Mud Resistivities
The first resistivities encountered are those of the mud, mud filtrate and mud cake.
The surface measurements to obtain these values are often erroneous.
The samples must be identical to the mud
logging interval. Check answers using the Chart Book formulae. Rmf < Rm < Rmc Identify the sample source (measured or charts).
NaCl Concentration (ppm or grains/gal)
Salinities chart
Temperature (ÞF or ÞC)
Resistivity of Solution (ž - m)
10,000 8000 7000 6000 5000 4000 3000
1000 800 700 600 500
at 75ÞF
This chart is used to compute salinities from resistivities of solution e.g. mud, and vice versa. It is also used to find the resistivities at a given temperature.
The voltage measured at M is proportional to the formation resistivity. This electrode configuration is the Normal tool. The distance between the A and M electrodes is the spacing. The spacing determines the depth of investigation and hence the resistivity being read.
Normal and Lateral Tools
The Lateral device used the same
The difference is in electrode
configuration and spacing.
Problems came from "thin beds"
when the signature of the curve
was used to try and find the true
Old Tools 2
This figure shows some of the "signature curves" for the interpretation of lateral and normal devices in thin beds. A library exists plus rules to extrapolate the measured value to the true resistivity of the bed.
Laterolog Principle
A current-emitting electrode, Ao, has guard electrodes positioned symmetrically on either side. Guard electrodes emit current to keep the potential difference between them and the current electrode at zero. This forces the measuring current to flow into the formation of interest.
Various configurations have been used:
The first tool of its type; single guard electrodes.
LL5/LL7
Four extra electrodes added, including a feedback loop to keep the bucking current at an optimal value.
Two more electrodes added, hence a Shallow Laterolog measurement. Deep and Shallow measurements were taken sequentially.
DLT Same as the LL9 but able to run deep and shallow simultaneously.
Laterologs see the borehole environment as:
RLL = Rm + Rmc + Rxo + Rt
Best measurement is in salt-saturated, low resistivity mud. Worst readings obtained in fresh mud. Measurements cannot be taken in oil- based mud.
Usually neglected as very small.
Depends on Rmf, needs to be known.
Parameter to be measured, the higher the better.
Laterolog Corrections
The log must be corrected for the effect of mud resistivity.
There are two possible conditions:
Eccentred.
There is only a small difference between the two in most circumstances for the modern tool DLT-E. The old tool, DLT-B, could only be run centered.
The correction to the shallow is greater than the deep, especially in large hole sizes.
Correction Charts
The next correction accounts for the effects of adjacent beds which still occur despite focusing.
If the shoulder bed is highly resistive, the log has to be reduced. (Squeeze.)
If the shoulder bed is of low resistivity, the log has to be increased. (Anti-squeeze.)
LLS has a better definition because it is a shallow device.
Squeeze/Anti-Squeeze
Rs is the resistivity of the bed above and below the formation of interest.
The chart is entered with the bed thickness, moving up the ratio RLLD/RS.
The correction factor is read on the y-axis.
Squeeze/Anti- Squeeze
The same method is used in this chart for the Shallow Laterolog
Laterolog tools have another problem in conductive beds due to the frequency of the measurement.
In long combination tools, the LLD reads too high.
The effect has been commonly seen in low resistivity formations.
Correction Example
The correction depends on the hole size, Dh, and the mud resistivity, Rm.
This correction has to be applied before any other borehole corrections.
A new chart is needed for each tool combination.
TLC effect
There are two effects occurring when a Laterolog tool is on drill pipe.
1)In TLC operations Laterologs need a special stiff bridle usually made of three sections of tool housing giving a length of 30 feet compared to the normal 80 foot bridle.
2)The total current returns to the pipe which acts as the return electrode.
The relative error is proportional to /Ra (the apparent resistivity).
This can be up to 200% at low Rt/Rm contrasts and low Rm.
The chart is used to transform the TLC reading into the reading theoretically obtained in a vertical well with a bridle.
Pseudo Geometrical Factor
Once corrected, the log can be evaluated to find Rt.
Neglecting the mud and mud cake resistivities the tool response equation is:
Ra = J(di)Rxo + (1-J(di))Rt
(corrected log),
Where J(di) is the pseudo-geometrical factor which is a function of the invasion diameter, di. For large di, J(di) is large reflecting the important contribution of the invaded zone to the measurement.
The plot shows the pseudo-geometrical factor versus di for various tools. The relative depth of investigation is defined as the invasion diameter for which the invaded zone contributes to 50% of the signal (J = 0.5). The relative depth of investigation is computed from the chart.
For example, it is 35" for the LLS.
Laterolog Applications
Measures Rt.
Standard resistivity in high resistivity environments.
Usable in medium-to-high salinity muds.
Good results in high contrast Rt/Rm.
Fair vertical resolution (same as porosity tools).
Laterolog Limits
Cannot be used in oil-based muds.
Cannot be used in air-filled holes.
Affected by the Groningen Effect in some environments.
Difficult to model.
Poor when Rxo > Rt.
Maximum reading:
40000ohm-m LLS 6000ohm-m
Minimum reading:
0.2ohm-m
Dual Laterolog Measurement
Limitation in approach
Does not account for coupling between radial and vertical response
Risk of underevaluating reserves
Overestimated R t in water zones
Underestimated R t in thin hydrocarbon- bearing zones
Shoulder-Bed Squeeze Effects
Deep measurement reads too high and results in erroneous invasion profile.
All resistivities read lower than R t and separation is reduced.
HRLA Solutions Hardware
Multiple depth of investigation Clear indication of invasion Improved vertical resolution No need for deep mode or bridle No Groningen or drillpipe-conveyed- logging effects and reduced shoulder-bed effect
HRLA Solutions Software
Increased inversion with improved formation models
2D earth model
More accurate R t computation
Correction for coupling of radial and vertical response
Hardware Solutions Array Laterolog Principle
mode 0 mode 1 mode 2 mode 3 mode 4
Source Electrodes
Mode 2 current lines
Hardware Solutions: Tool Radial Response
Software Solutions: Answer Products
Borehole corrections + 1D inversion
Maxis (real-time) processing
GeoFrame PrePlus module
2D and 2D+dip inversion
GeoFrame HRLA 2D module
Software Solutions: Inversion Processing
HRLA log data
Compute tool response
To formation model
Does computed
Response match actual
Tool response?
Formation model is updated until there is a good match between modeled tool response and actual log data.
Answer Benefits: No Groningen Effect
HRLA resistivities clearly show zone is not invaded
Curve separation suggests invasion but is due to Groningen effect
Answer Benefits: Thin-Bed and Invasion Profiling
Curve separation
shows invasion
High vertical
Curve separation results from Groningen effect
Groningen effect in indicator curve
HRLA tool
Answer Benefits: Wellsite 1D Inversion
HALS tool
1D-R t comparison
1D radial model
Answer Benefits: Increased Reserves
1D and 2D Inversion Comparison
Standard 1D R t computation
R t using 2D inversion
Microresistivity Devices
Shallow reading versions of resistivity tools; always pad-mounted.
First was the Microlog which is still in use; Second was the Micro Laterolog (MLL), replaced by Proximity (PL) tool, replaced by MicroSpherically Focused Log (MSFL), replaced by Micro Cylindrical Focused Log(MCFL)
Objective is to read Rxo (Invaded Zone Resistivity) only.
Tools are focused to pass through the mud cake.

References: resolución 
 resolución 

Resolución 
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