4. Metodología

4. Metodología
Este capítulo muestra las diferentes etapas de trabajo que se realizaron durante el
desarrollo de esta investigación para poder cumplir
con cada uno de los objetivos
propuestos. Así mismo el principal logro de esta metodología es construir un modelo
tridimensional del área Cira-Este poblado con facies y propiedades petrofísicas el cual
mostrará una imagen del subsuelo de forma más realista donde se puede observar la
geometría de los cuerpos de arena (roca reservorio) y las arcillas (roca sello), para de
esta forma entender el movimiento de los fluidos en el yacimiento Zona C-Formación
Mugrosa. Adicionalmente se calculará el aceite original “in situ” (OOIP) y las reservas, lo
cual permitirá generar un desarrollo más eficiente del yacimiento.
Este proyecto se desarrolló mediante ocho actividades, las cuales están ordenadas
cronológicamente y de forma lógica con el fin de cumplir con los objetivos específicos
propuestos y alcanzar las metas y objetivo general de este estudio:
• Recopilación y análisis de la información existente.
• Construcción del modelo estructural de la Zona C en el área Cira-Este.
• Construcción del modelo estratigráfico para los Depósitos Fluviales de la Zona C de la
Formación Mugrosa en el área Cira-Este.
• Análisis del comportamiento de los fluidos (agua, aceite y gas) en el área.
• Características petrofísicas y saturación de agua inicial en los tipos de roca de la
Zona-C en el área Cira-Este.
• Generación del modelo geológico tridimensional para los yacimientos de la Zona-C
en el área Cira- Este.
• Determinación del aceite original “in situ” y las reservas existentes en la Zona-C del
área.
• Elaboración de informe final.
76
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
Recopilación y análisis de la información existente. En el desarrollo de este proyecto
se hizo una revisión detallada de los estudios realizados en el área de interés y que se
encuentran referenciados anteriormente.
Construcción del modelo estructural del área La Cira Este. Con la interpretación de la
información de registros de pozos y el amarre de la sísmica 3D del área se construyó el
modelo estructural y se identificaran cada uno de los bloques que compartimentalizan el
área Cira-Este, este modelo se usará para crear la malla tridimensional en el
modelamiento geoestadístico.
Construcción del modelo estratigráfico de los depósitos fluviales de la Zona C de
la Formación Mugrosa. Mediante la interpretación los datos de corazones y registros de
pozos se construyó el modelo estratigráfico de los Depósitos fluviales de la Zona-C. Este
modelo se usará para poblar con los tipos de roca o facies definidos la malla
tridimensional en el modelamiento geoestadístico.
Análisis del comportamiento de los fluidos (agua, aceite y gas) en el área. Para
definir los contactos agua-aceite en cada bloque del área se analizaron las pruebas
iníciales de cada pozo y la información de registros del mismo, esta información se usara
posteriormente en el cálculo de volúmenes de aceite en el área Cira-Este.
Características petrofísicas y saturación de agua inicial en los tipos de roca de la
Zona-C en el área Cira-Este. Mediante el uso de los datos de porosidad y permeabilidad
medidos en Laboratorio sobre muestras de núcleos se definieron las características
petrofísicas de las rocas que constituyen la Zona-C. Adicionalmente se usaron los datos
de pruebas especiales (presiones capilares) hechas sobre los mismos núcleos para
definir la saturación de agua inicial en estas rocas de los Depósitos fluviales de la ZonaC. Estos datos fueron usados para poblar con propiedades petrofísicas la malla
tridimensional en el modelamiento geoestadístico.
Generación del modelo geológico tridimensional para los yacimientos de la Zona
C en el área La Cira- Este. Con el modelo estructural construido a partir de la
información sísmica y pozos se construyó la malla tridimensional del área la Cira-Este.
Capítulo (4)
77
Esta malla fue poblada con las facies definidas en el modelo estratigráfico de la Zona-C y
las propiedades petrofísicas de acuerdo a las correlaciones que se encontrarón entre
porosidad-permeabilidad y los tipos de roca del área.
Determinación del aceite original “in situ” y las reservas existentes en la Zona-C.
Estos volúmenes fueron calculados con la siguiente información: malla tridimensional
poblada geoestadísticamente con facies y propiedades petrofísicas, contactos aguaaceite definidos para cada bloque y propiedades de los fluidos tomadas de pruebas de
laboratorio (PVT) realizadas a los fluidos de la Zona C en estudios anteriores.
Elaboración de informe final. Con el fin de que las actividades realizadas durante el
desarrollo de este proyecto queden documentadas y soportadas se realizó un informe
final el cual incluye mapas, tablas y gráficos, y describió los procesos, metodologías y
teorías aplicadas.
Adicional al análisis de la información existente de estudios anteriores, durante las
diferentes etapas de este proyecto se hizo uso de los conceptos, teorías, y metodologías
propuestas en los diferentes textos y artículos consultados.
Estos conceptos explican la aplicación de técnicas geoestadísticas en la industria del
petróleo. Estas técnicas deben ser adaptadas al estudio de acuerdo a los recursos
tecnológicos y la información existente.
4.1 Recopilación y análisis de la información existente
Durante el desarrollo de este trabajo se revisó y analizó la información de estudios
anteriores realizados por diversos autores que trabajaron en el área desde Mulholland20
(1943) quien trabajo con la “Tropical Oil Company” hasta Gómez et al. (2005). La
información usada fue:
• Historias de pozos (Base de datos técnica ECOPETROL S.A.)
• Bases de datos de historia de producción de fluidos: Aceite en Barriles/día (BOPD),
Agua en barriles/día (BWPD) y gas en pies cúbicos/día (SCF).
• Presiones del área (libra por pulgada cuadrada, PSI).
78
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
Curvas de registros eléctricos de pozos (la periodicidad de estos datos es cada 0.5 pies).
Los principales registros usados fueron:
• Gamma-Ray en unidades API.
• Potencial espontáneo en unidades de milivoltio (mv).
• Registro de resistividad en unidades de Ohmio-metro (ohm-m).
• Registro de densidad en unidades de gramo/centímetro cúbico (gr/cc).
• Registro neutrón-porosidad en unidades de porosidad (fracción o porcentaje (%)).
Volumen sísmico 3D del área (ECOPETROL, 1994) el cual tiene unidades de superficie
de metros (m) y en la vertical o profundidad en milisegundos (ms).
Descripciones sedimentológicas del Laboratorio de sedimentología del ICP-ECOPETROL
de los núcleos de los pozos corazonados (unidades de profundidad en pies).
Datos de laboratorio de básicos y especiales de los núcleos (Laboratorio de Básicos y
especiales del Instituto Colombiano del Petróleo-ECOPETROL. Los parámetros medidos
fueron:
• Porosidad (la unidad es fracción o porcentaje (%)).
• Permeabilidad (milidarcys, mD).
• Saturación de agua (Sw) (la unidad es fracción o porcentaje (%)).
Para el análisis, elaboración de gráficos, correlación e interpretación de los datos se
usaron los siguientes programas:
• OPENWORKS Versión 2003.12.1.4-Landmark; el cual tiene diferentes aplicaciones
para la correlación de datos de pozos, elaboración de mapas y análisis e interpretación
de información sísmica 3D.
• PETREL Versión 2008–Schlumberger: el cual es una herramienta especializada para
construir estructuras tridimensionales y hacer modelamiento geoestadístico.
Capítulo (4)
79
• PANAGON-técnico, base de datos que almacena informes escaneados y registros
eléctricos en archivos ASCII. Se usó para la consulta de historias de pozos y registros de
pozos históricos en medio magnético.
El total de esta información y los programas para la interpretación de datos fueron
suministrados por las compañías operadoras del Campo ECOPETROL-Occidental
Andina LLC, puesto que son los directos interesados en el desarrollo de este estudio.
4.2 Construcción modelo estructural de la Zona-C en el
área Cira-Este
Para la construcción del modelo estructural se siguieron las siguientes actividades:
• Se hizo correlaciones estructurales y estratigráficas tanto regionales como detalladas
de la Zona-C.
• Se identificaron los pozos fallados en el área.
• Se hizo la calibración pozo-sísmica de los horizontes y fallas
interpretadas por
geología y geofísica.
• Se elaboraron mapas estructurales al tope de las diferentes unidades.
El trabajo de correlación estructural y estratigráfica se hizo mediante la interpretación de
registros eléctricos e información sísmica 3D. Este análisis fue dividido en las siguientes
etapas:
4.2.1 Correlación regional
Durante esta primera etapa se desarrollaron cuatro actividades para la interpretación de
horizontes, identificación de fallas y definir el carácter sellante o no sellante de las
mismas.
La primera actividad fue interpretar en cada pozo dos topes históricos. El primer
marcador fue “Los Fósiles de Mugrosa” (MFOSM), nivel fosilífero identificado en las
80
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
muestras de zanja de cada pozo por los grupos de geólogos que trabajaron en las
diferentes época de la historia del campo. Este horizonte aparece descrito como:
“Fragmentos calcáreos de gasterópodos” y se identifica claramente por su buena
continuidad lateral en diferentes campos del Valle Medio del Magdalena como en el área
Cira-Este. Los Fósiles de Mugrosa marcan el Tope de la Zona B de la Formación
Mugrosa y se uso como “datum” estratigráfico. El segundo marcador fue el “Tope de la
Zona C de la Formación Mugrosa” (MTOMC) caracterizado un paquete de arenas con
excelente impregnación de aceite y de fácil identificación en los registros eléctricos de los
pozos (Ver Figura 4-1).
La segunda actividad fue la interpretación de 11 marcadores estratigráficos regionales en
las formaciones Colorado, Mugrosa y Esmeralda-La Paz (Ver Figura 4-1). Adicionalmente
en los pozos interpretados como fallados se coloco un marcador de falla. En esta etapa
se interpretaron 427 pozos mediante la realización de correlaciones de rumbo como de
buzamiento (ver Figuras 4-2, 4-3 y 4-4). Los pozos interpretados corresponden al total del
área Cira-Este y los que limitan con Cira-Sur, Cira-Norte y parte de Infantas Norte
(estudio y análisis de 427 Historias de Pozo). Esta interpretación incluyó: pozos con
objetivo de producción de aceite en las la Zona A (Formación Colorado), B (Formación
Mugrosa) y Zona C (Formación Mugrosa).
La Tercera actividad fue el amarre sísmica-pozo usando la información de registros de
velocidades sísmicas (VSP y chek-shot) y los marcadores interpretados en los pozos. La
Figura 4-5 muestra la localización de los pozos en el campo La Cira-Infantas con
información de registros de velocidades sísmicas.
Durante el trabajo de correlación sísmica-pozo realizado con el Geofísico del área se
definió la interpretación de tres horizontes en la sísmica 3D: A/B, B4 y la Discordancia del
Eoceno. Estos tres horizontes fueron escogidos debido a su alta calidad en la
información sísmica y al buen amarre con los pozos. Cada uno de estos marcadores
tiene característica muy distintiva a nivel de litología y registros eléctricos lo cual permitió
interpretar y crear un modelo estructural confiable para el campo.
Capítulo (4)
Figura 4-1:
81
Registro Tipo y marcadores regionales interpretados área Cira-Este.
Registro Tipo
Pozo Tipo
MFOSM
MTOMC
82
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
Figura 4-2:
Mapa localización secciones de correlación de Rumbo y Buzamiento.
1
5
17
1
15
1
15
31
31
5
1
Correlación:
Buzamiento
Rumbo
17
Capítulo (4)
Figura 4-3:
83
Correlación de Buzamiento (Sección 15-15´).
ESTE
OESTE
15
15
UP2_A4
A4
A/B
FORMACION COLORADO
ZONA -A
UP_A4
MFOSM
B3
ZONA -B
B2
B4
C1-C
Figura 4-4:
5
ZONA –
C
MTOMC
FORMACION MUGROSA
B1-C
Correlación de Rumbo (Sección 5-5´).
SUR
NORTE
5
ZONA -A
FORMACION COLORADO
UP_A4
UP2_A4
A4
A/B
MFOSM
B1-C
B4
C1-C
ZONA –
C
MTOMC
FALLA CIRE035NWE
ZONA -B
FORMACION
MUGROSA
B2
B3
El trabajo de amarre sísmica-pozos validó el modelo estructural propuesto por autores
como Morales (1958). Se pudo observar como la estructura de La Cira es un anticlinal
afectado tectónicamente por fallas de Rumbo tipo “Wrenching”. La Figura 4-6 muestra
una línea sísmica arbitraria A-A´ en dirección SW-NE donde se observa como el anticlinal
La Cira es cortado por La Falla La Cira de carácter inverso. Adicionalmente es importante
84
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
anotar que en esta estructura tanto el bloque yacente como el bloque colgante son
productores. Este modelo fue corroborado por los pozos, información del subsuelo en la
sísmica y datos de producción.
Figura 4-5:
Pozos con información VSP o Check-shot campo La Cira-Infantas.
VSP / CHECK-SHOT
Capítulo (4)
Figura 4-6:
85
Amarre pozo-sísmica. Línea arbitraria A-A´ programa sísmico 3D.
A
GR RT
SP
A
GR RT
SP
A/B
B4
A´
A
A´
A
W
E
A/B
B4
Eoceno
03/10/2010
7
Adicionalmente se identificaron fallas secundarias perpendiculares a la falla principal, las
cuales compartimentalizan el campo La Cira en varios bloques. En la Figura 4-7 la línea
sísmica arbitraria B-B´ muestra como la falla normal (perdida de sección) identificada en
los pozos de un bloque del área Cira-Este fue también identificada en la información
sísmica.
La cuarta actividad fue el análisis del comportamiento de Inyección-Producción en cada
uno de los bloques del área, este análisis fue hecho con el Ingeniero de yacimientos.
Este trabajo permitió definir la verdadera posición estructural de los pozos cercanos a las
86
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
fallas. La actividad se basó en el análisis histórico del comportamiento de la inyección de
agua en el área. Durante el estudio se definió que pozos inyectores afectaban a los
pozos productores, por lo cual se pudo delinear con mayor precisión los planos de las
fallas.
Figura 4-7:
Línea sísmica Arbitraria B-B´.
B
B
B
N
S
B
N
S
B
A/B
B
F
F
B4
Discordancia Eoceno
La Figura 4-8 muestra como se definió la posición de la falla normal que separa los
bloques 3E y 4 del área Cira-Este. El pozo productor Cira-1072 está evidentemente en el
bloque 4, pues responde inmediatamente a la inyección del pozo Cira-1076 que inició
inyección en 1969 mientras, el mismo pozo productor no muestra ningún efecto a la
inyección del pozo inyector Cira-1778 del bloque 3E que inició inyección en el año 1965.
Con este análisis se concluye que la falla tiene un carácter sellante y está separando los
dos bloques. Los gráficos de los datos históricos Inyección-producción versus tiempo que
aparecen en la misma figura evidencian lo anteriormente expuesto.
4.2.2 Correlación detallada Zona C
Se realizó con base en la información de los registros eléctricos de cada pozo. La
información sísmica no pudo ser usada debido a su baja resolución sísmica
Capítulo (4)
87
(aproximadamente 100 pies), lo cual no permitió visualizar las diferentes unidades en que
fue subdividida la zona C (espesor promedio 20 pies por unidad).
Figura 4-8:
Definición de Planos de falla a través del sistema de inyección.
Area 3E
Area 4
Inicio de inyección en el área 3E en 1965 sin ningún efecto en el pozo productor LC-1072.
Inicio de inyección en el área 4 en 1969 y respuesta en el pozo productor LC-1072.
La figura 4-9 muestra los marcadores definidos para la correlación detallada de la Zona-C
de la Formación Mugrosa. En este trabajo se usó la misma malla de correlación definida
en las correlaciones regionales (Ver figura 4-2) y se interpretaron 11 marcadores. Estas
correlaciones son litoestratigráficas y como datum estratigráfico se utilizó la Unidad C1Ab
la cual está delimitada entre los topes C1Ab-C a C2-C y se caracteriza por ser una lutita
de gran continuidad lateral.
88
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
Durante este trabajo de correlaciones detalladas en la Zona C de la Formación Mugrosa
se presentaron los siguientes inconvenientes:
• No todos los pozos en el área perforaron la secuencia completa de la Zona-C. La
Tabla 4-1 muestra el porcentaje de pozos que perforaron
cada unidad y se puede
observar el bajo cubrimiento de la parte inferior de la Zona-C.
• Únicamente se interpretaron 314 pozos de los 369 que fueron perforados para la Zona
C en el área Cira Este y parte de Infantas Norte debido a que los restantes 55 pozos no
tenían ninguna información de registros. Para estos 55 pozos se tomo solo el Tope
histórico “MTOMC” de la Zona-C reportado en las historias de pozo.
Figura 4-9:
Registro Tipo para Zona C en el área Cira-Este.
POZO TIPO ZONA C: “CIRA1653”
Capítulo (4)
Tabla 4-1:
89
Porcentaje de penetración pozos en Zona C.
La Figura 4-10 muestra el mapa de Cira-Este con la localización de unos ejemplos de
correlaciones de detalle por bloque para la Zona-C y en la Figura 4-11 se muestra la
información de los pozos correlacionados con sus respectivos topes. En las correlaciones
se visualiza la poca penetración de los pozos en las unidades inferiores de la Zona C.
Figura 4-10: Mapa localización ejemplos de correlaciones Zona-C área Cira-Este.
3E
5
6a
4
6b
MAPA CORRELACIONES
DETALLADAS ZONA-C
90
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
Figura 4-11: Correlación de detalle Zona-C en los Bloques de Cira-Este.
6b
W
E
50 pies
C1
6a
W
E
50 pies
C1
5
4
W
E
C1
C1Ab
C2
C2Dt
Gtb
C3
C3Cb
50 pies
C4
3E
W
50 pies
C1
E
Capítulo (4)
91
4.2.3 Modelo estructural Cira-Este
Con base en las correlaciones regionales y detallas de la Zona C-Formación Mugrosa, se
definió el modelo estructural para el área. La figura 4-12 muestra una sección sísmica
donde se observa como el campo La Cira corresponde a un anticlinal fallado en su parte
media por una falla inversa con componente de rumbo llamada “Falla La Cira”, en el cual
el bloque colgante forma la estructura de Cira Sur-Norte y en el bloque yacente se
encuentra localizada la estructura de Cira Este.
El área Cira-Este está limitada al occidente por la falla La Cira y su cierre hacia el oriente
es por buzamiento. La estructura se encuentra compartimentalizada por fallas normales
las cuales tiene una dirección preferencial SW-NE. Adicionalmente se presenta otra
familia más pequeña de fallas normales en dirección SE-NW las cuales también ayudan
a compartimentalizar el yacimiento.
Figura 4-12: Imagen sísmica “Line 5603” muestra estructuras y la Falla La Cira.
92
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
La Figura 4-13 muestra un mapa con los puntos de control para el seguimiento de la
Falla “La Cira” hecho a nivel de pozos. Los puntos de color naranja indican los pozos
donde se interpretó la falla. A partir de esta información se construyó el plano de falla y
se hizo el amarre con la información sísmica. Esta metodología fue aplicada en cada una
de las fallas de Cira-Este.
Figura 4-13: Falla “La Cira”: puntos de control en pozos y plano construido.
La Tabla 4-2 y la Figura 4-14 muestran el mapa y el inventario de fallas interpretadas
mediante el trabajo de correlación pozo-sísmica para el área Cira-Este. La Figura 4-15
muestra el mapa estructural al tope de la Zona C (marcador C1) construido con
información de pozos y usando como tendencia estructural el horizonte sísmico “B4”
debido a que es el horizonte interpretado más cercano al marcador C1. Adicionalmente el
tope C1 fue interpretado en todos los pozos del área Cira-Este por lo cual se tiene un alto
control sobre la estructura.
Capítulo (4)
Tabla 4-2:
93
Inventario fallas área Cira-Este.
NOMBRE FALLA
CIRE001RWE
CIRE037NSO
CIRE035NWE
CIRE034RWE
CIRE022NSE
CIRE020NNO
CIRE032NSE
CIRE029NSO
CIRE009NSE
CIRE024NNO
INFE026REA
INFE032REA
TIPO
INVERSA CON COMPONENTE DE RUMBO
NORMAL
NORMAL
INVERSA
NORMAL
NORMAL
NORMAL
NORMAL
NORMAL
NORMAL
INVERSA DE CABALGAMIENTO
INVERSA DE CABALGAMIENTO
NOBRE
LA CIRA
INFANTAS
INFANTAS
La Figura 4-16 muestra los bloques que dividen el área Cira-Este de acuerdo a los
compartimentos encontrados por las diferentes fallas y al comportamiento de los fluidos
en cada uno de ellos. La estructura Cira-este se dividió en los Bloques 3E (1, 2 y 3), 4, 5
y 6 (6a-6b), conservando la nomenclatura de Ecopetrol.
La Figura 4-16 muestra el mapa estructural al tope de la Zona C, donde se puede
observar como las partes más altas de la estructura están localizadas en los Bloques 3E,
4, y al sur en limites con Infantas Norte. El Bloque 6a se caracteriza por presentar una
gran depresión estructural en forma de un rectángulo elongado paralelo a la falla
“CIRE032NSE”.
4.3 Construcción modelo estratigráfico de la Zona C en
el área Cira-Este
En la construcción del modelo estratigráfico se realizaron las siguientes actividades:
• Revisión de los núcleos y la descripción sedimentológica de los pozos corazonados en
la Zona C que se encuentren en el área La Cira Este.
• Calibración roca-registro.
94
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
Figura 4-14: Esquema estructural y fallas en el área Cira-Este.
Capítulo (4)
95
Figura 4-15: Mapa Estructural al Tope C1 área Cira-Este.
• Elaborar mapas de isopacos, arena neta y electro facies para cada una de las
unidades de la Zona C.
96
Modelamiento geoestadístico de los depósitos fluviales de la Zona C-Formación
Mugrosa en el área la Cira-Este del Campo La Cira
Figura 4-16: Bloques área Cira-Este.
3E (2)
3E (3)
3E (1)
5
4
6a
6b