Exponentes de Archie en litologías complejas derivadas de análisis digitales de núcleos en 3D

Como se sabe los valores de los exponentes de la ecuación de Archie juegan un papel fundamental en la evaluación de la formación. Por lo general estos valores son asumidos como m=n=2. Fueron encontradas dispersiones significativas en los valores medidos en el laboratorio y se le atribuyeron a la roca heterogénea, a la estructura complicada del poro en litologías complejas y a la humedad característica en la escala de poro. Los intentos de proporcionar y entender el comportamiento de resistividad primaria observada fueron referidas a sistemas ideales los cuales no exhiben la complejidad del núcleo del reservorio. Las imágenes 3D y el análisis de la estructura de la escala de poro dentro de un material de núcleo permiten medir la estructura del poro, los grados de interconexión de los sistemas de poros y la distribución espacial de las fases de los fluidos. Esto puede dar una visión en el comportamiento de los exponentes m y n en geometrías de poros reales.

Este trabajo más que todo presenta resultados del estudio de la escala de poros 3D relacionada con los valores de los exponentes de la ecuación de Archie (m y n) y la estructura de poros en 12 modelos y ejemplos de núcleos de reservorios.

Las muestras son tomadas en 3D a lo largo de un rango de escala de longitud por debajo de los 2.5 micras de resolución. Muestras incluyen paquetes de gotas sintetizadas, arenas homogéneas consolidadas y no consolidadas, muestras de capas delgadas, dolomitas sucrosas, muestras de doble porosidad y carbonatos de núcleos de reservorios heterogéneos. Resistividad como una función de saturación es directamente calculada en los datos de imagen y en la determinación efectiva de los exponentes m y n. Cuando es posible, la información obtenida de la escala de poro en 3D es comparada con los datos obtenidos experimentalmente obtenidos des mismo material del núcleo o del material del núcleo hermano con características semejantes.

Variaciones de valores convencionales de m y n son notados. El exponente de cementación m exhibe una pequeña dependencia con la porosidad de las muestras de carbonatos clásticos y homogéneos y este valor de este exponente varía de acuerdo con la proporción de la porosidad desconectada en sistemas de carbonatos simples. El exponente de saturación n a menudo exhibe una dependencia con la saturación.

Análisis de la capa delgada de arena muestra una fuerte anisotropía en los valores orientados. Los núcleos de carbonatos los cuales incluyen una proporción significativa de microporosidad muestran valores bajos de n. En todos los casos la humectabilidad tiene un efecto fuerte en el exponente de saturación. Se considera también la relativa interconectividad de los poros y las fases de los fluidos en diferentes muestras y su contribución en el transporte eléctrico. Esta posible cuantificación de la escala de poro desde imágenes micro-CT puede ayudar a explicar los valores de m y n observados en el material de núcleo del reservorio.



Ahora se procederá a explicar de manera concreta cada una de los tipos de estudios en diferentes muestras para poder determinar esas anomalías en los valores de los exponentes m y n en la ecuación de Archie:

-Imagen tomografica:

Esta imagen de alta resolución nos permite analizar la estructura en 3 dimensiones de la conexión de los poros en un rango de escala menor a 2,5 micras. Detalles de este equipo y la metodología experimental utilizada para ver la micro estructura de rocas sedimentarias han sido mostrados previamente.

-Rocas archíes:

8 tipos de rocas fueron escogidas para este estudio: una roca monodispersa del paquete de gotas, 3 muestras de arenas fontainebleau y 4 muestras de dolomitas sucrosas.

-Control de calidad de la imagen (coincide con la información MICP):

Una medida basada en la información de la calidad de la imagen han sido llevadas a cabo directamente mediante la comparación de porosidad medida con la información que provee la imagen sacada del porosimetro de helio en el cual se midió dicha porosidad. Una prueba más rigorosa de los datos de la imagen es posible mediante una comparación experimental que consiste en la medida del radio de gargantas de poros la cual se hace por una imagen obtenida por simulaciones MICP.

-Cálculos de la resistividad mediante datos de imagen:

Una micro estructura definida por una imagen digital se presta inmediatamente a la computación numérica de muchas propiedades. En esta subdivisión se describen los métodos numéricos utilizados para calcular las propiedades resistivas mediante imágenes 3D.

Metodología:

Se utilizo un método para estimar la conductividad eléctrica de los modelos del sistema. Este método utiliza una formulación variada de la ecuación de conductividad lineal y resuelve la ecuación de Laplace por minimizar la energía utilizando un método rápido de conjugación del método del gradiente. Mediante estos cálculos se obtienen los distintos valores de resistividad en determinadas rocas.

-Discusión:

Modelos empíricos utilizados en la interpretación de perfiles resistivos no son explícitos en sus predicciones de conductividad eléctrica con respecto a la roca y su estructura poral, distribución espacial de los fluidos, humectabilidad y distribución mineral. La evolución del desarrollo de tecnología de imagen digital y análisis petrofísicos en los datos de imagen digital tienen implicaciones potenciales para ayudar a interpretaciones petrofísicas en el futuro.

La ecuación de Archie es ampliamente utilizada para describir la conductividad eléctrica de rocas libres de arcilla. En este trabajo nos hemos enfocado en muestras donde la desviación de la ecuación de Archie ocurre en muestras libres de minerales de arcilla. Hay una amplia gama de literatura la cual muestra los efectos de minerales hidratados de arcilla y la salinidad del agua en la conductividad eléctrica de rocas de arcillas siliclasticas. Distribuciones de arcilla pueden ser vistas en imágenes 3D (tecnología micro CT) y las conductividades asociadas con minerales hidratados de arcilla para rocas de esquistos granulares pueden ser incorporadas en la imagen basada en cálculos. Este aspecto será considerado en trabajos posteriores.