MX2012014927A - Método para determinar la distribución espacial de un fluido inyectado dentro de formaciones rocosas subsuperficiales. - Google Patents

Abstract

Un método para determinar la distribución espacial de un fluido inyectado dentro de una formación rocosa subsuperficial incluye inyectar el fluido dentro de la formación rocosa. El fluido incluye en él mismo partículas sólidas eléctricamente conductoras dispersas en un electrolito. Se mide una respuesta electromagnética de la formación. La respuesta electromagnética medida se usa para determinar la distribución espacial del fluido inyectado.

Description

MÉTODO PARA DETERMINAR LA DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE UN FLUIDO INYECTADO DENTRO DE FORMACIONES ROCOSAS SUBSUPERFICIALES REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS No aplicable.

DECLARACIÓN RELATIVA A LA INVESTIGACIÓN O DESARROLLO PATROCINADA FEDERALMENTE No aplicable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere generalmente al campo del mapeo de la distribución espacial con respecto al tiempo de los fluidos inyectados dentro de formaciones rocosas subsuperficiales. Más específicamente, la invención se refiere a métodos para determinar la distribución espacial de un fluido inyectado en los espacios de poro de rocas cuando el contraste de la conductividad eléctrica entre el fluido nativo (innato) y el fluido inyectado es insuficiente para el mapeo de fluido basado en la conductividad.

ARTE ANTERIOR Los fluidos se inyectan dentro de formaciones rocosas subsuperficiales para un número de propósitos diferentes, por ejemplo, para descargar los hidrocarburos desde los espacios de poro en las formaciones y para mover la contaminación o ayudar a remediar las formaciones rocosas en situaciones de limpieza medioambiental. Para muchos de tales propósitos, es deseable que la distribución espacial del fluido inyectado se determine o mapee como una función del tiempo. Si hay suficiente contraste de resistividad eléctrica (conductividad) entre el fluido inyectado y el fluido existente en los espacios de poro de la formación rocosa, entonces la resistividad eléctrica de la formación que contiene el fluido inyectado será diferente de la de la formación circundante que contiene el fluido nativo. En tales casos, los métodos de medición electromagnética ("EM") de superficie o de hoyo (por ejemplo, galvánicos o de inducción) pueden usarse para mapear la distribución espacial del movimiento de fluido y del frente de fluido con respecto al tiempo.

Sin embargo, en un número de casos no hay un contraste de resistividad/conductividad suficientemente grande entre el fluido inyectado y el fluido en la formación rocosa circundante a fin de usar las técnicas de mapeo EM conocidas en la materia.

Se conoce además en la materia impartir el fluido inyectado con características detectables para distinguir físicamente el fluido inyectado del fluido ya presente en los espacios de poro de una formación de inyección. Un ejemplo de tal técnica es incluir un radioisótopo en el fluido inyectado que puede monitorearse mediante un detector de radiación adecuado. Sin embargo, el uso de radioisótopos puede estar prohibido en ciertas áreas, y su intervalo de detectabilidad a través de formaciones rocosas es generalmente limitado a una distancia de aproximadamente un pie desde el detector de radiación.

Hay una necesidad de otros métodos que sean capaces de mapear la distribución espacial del fluido inyectado.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Un método de acuerdo con un aspecto de la invención para determinar la distribución espacial de un fluido inyectado dentro de una formación rocosa subsuperficial incluye inyectar el fluido dentro de la formación rocosa. El fluido incluye en él mismo partículas sólidas eléctricamente conductoras dispersas en un electrolito. Se mide una respuesta electromagnética de la formación. La respuesta electromagnética medida se usa para determinar la distribución espacial del fluido inyectado.

Otros aspectos y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la descripción siguiente y las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 muestra un ejemplo de instrumento de medición EM de hoyo en un pozo perforado a través de una formación de inyección, y un sistema de bomba configurado para inyectar un fluido seleccionado dentro de la formación de inyección.

La Fig. 2 muestra un ejemplo de polarización inducida adyacente a una partícula eléctricamente conductora suspendida en un fluido electrolítico.

La Fig. 3A muestra un ejemplo de sistema de medición EM de superficie para mapear la distribución espacial de polarización inducida.

La Fig. 3B muestra la distribución de la corriente eléctrica en la subsuperficie que resulta de la disposición de transmisores mostrada en la Fig. 3A.

La Fig. 3C muestra la sensibilidad del receptor para la disposición mostrada en la Fig. 3A.

La Fig. 3D muestra un ejemplo de disposición de medición de resistividad a través del revestimiento.

Las Figs. 4A y 4B muestran valores de resistividad por inducción de una disposición simulada para varios valores de permitividad dieléctrica en una formación rocosa de 10 ohmio-m.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En la Fig. 1 se muestra esquemáticamente un ejemplo de cómo inyectar un fluido dentro de una formación subsuperficial a través de un hoyo y realizar mediciones EM desde dentro del mismo u otro hoyo. Un hoyo 10 que puede usarse para la inyección de fluido se perfora a través de las formaciones rocosas subsuperficiales, mostradas generalmente en 12, y hacia dentro o a través de una formación de inyección 14. Como se explicó en la sección de Antecedentes en la presente, la formación de inyección 14 es una en la cual el fluido ha de inyectarse, por ejemplo, para desplazar los hidrocarburos o contaminantes, y/o para mantener la presión de fluido en la formación 14. Se prefiere en ciertas circunstancias ser capaz de determinar la distribución espacial del fluido inyectado y su límite o "frente" 22 con respecto a los fluidos ya presentes en los espacios de poro de la formación de inyección 14.

El hoyo ejemplar 10 puede incluir una tubería o revestimiento 24 cementado en el lugar hasta una profundidad seleccionada para proteger las formaciones superficiales de la entrada de fluido y para mantener la integridad mecánica del hoyo 10. En algunos ejemplos, una tubería 26 puede insertarse dentro del interior del revestimiento 24 para aumentar la velocidad del fluido bombeado desde la superficie.

El fluido que se bombea dentro de la formación puede almacenarse, en 40, en un tanque o pozo 38 en la superficie. Una bomba 36 eleva el fluido desde el tanque 38 y lo descarga bajo una presión seleccionada dentro del cabezal de pozo 32 el cual incluye válvulas de control para mantener el control hidráulico del hoyo 10. En el presente ejemplo, el fluido 40 puede viajar a través de la tubería 26 y descargarse desde el hoyo 10 dentro de la formación de inyección 14. En algunos ejemplos, el hoyo puede extenderse, como se muestra en 18, a la profundidad del fondo de la formación de inyección 14, limitada en el fondo por otra formación rocosa 16. Otros hoyos pueden extenderse más profundos y pueden incluir revestimiento en su totalidad hasta el fondo del hoyo 10. La configuración mostrada en la Fig. 1 sólo pretende servir como un ejemplo de inyección de fluido dentro de una formación rocosa subsuperficial y no pretende limitar el alcance de la presente descripción y/o invención.

En algunos ejemplos, la medición de una propiedad electromagnética de la formación de inyección 14 puede realizarse mediante un instrumento 20 extendido dentro del hoyo 10. El instrumento puede ser, por ejemplo, un instrumento de medición de resistividad por inducción EM, por ejemplo uno usado para proporcionar servicios bajo la marca de servicio AIT, la cual es una marca del cesionario de la presente invención. El instrumento de inducción EM 20 en el presente ejemplo puede transportarse dentro del hoyo 10 en el extremo de un cable eléctrico blindado 28. El cable 28 puede incluir uno o más conductores eléctricos aislados para suministrar energía eléctrica al instrumento 20 y para transmitir señales desde el instrumento 20 hacia una unidad de registro en superficie 30, que tiene un registrador/procesador de datos 30A en la misma para registrar e interpretar las señales transmitidas a través del cable 28 por el instrumento 20. Si el instrumento 20 se usa contemporáneamente con la inyección de fluido como se muestra en la Fig. 1 , un empaque/lubricador 32 o una combinación similar de sello de presión de cable y conducto de recepción del instrumento puede acoplarse a la parte superior del cabezal de pozo 32. El empaque/lubricador permite el movimiento del cable 28 mientras que evita el escape de fluido bajo presión desde el cabezal de pozo 32 y el hoyo 10.

El ejemplo mostrado en la Fig. 1 se basa en la superficie de la tierra, sin embargo, los expertos en la materia apreciarán fácilmente que el equipo correspondiente puede usarse para realizar operaciones similares en hoyos debajo del fondo de un cuerpo de agua tal como un lago o un océano.

Como se explicó en la sección de Antecedentes en la presente, la distribución espacial de un fluido, mostrado como dentro del frente de fluido 22, puede fácilmente mapearse usando un instrumento tal como el mostrado y descrito con referencia a la Fig. 1 si hay un contraste sustancial en resistividad entre el fluido bombeado 40 y el fluido ya presente en los espacios de poro de la formación de inyección 14. La presente invención puede además referirse a la situación donde tal contraste de resistividad no está presente. Los métodos de acuerdo con la invención pueden configurarse para crear un fenómeno EM detectable inyectando, junto con el fluido 40, partículas eléctricamente conductoras, de escala micrónica. Las partículas eléctricamente conductoras producen un efecto de polarización inducida ("IP") que puede medirse con un aparato adecuado. Ejemplos de partículas conductoras adecuadas son los polvos metálicos de grano fino o los nanotubos de carbono. Desde la superficie, los métodos inductivos o galvánicos pueden usarse para medir la distribución espacial de IP, y de esta manera el frente de fluido inyectado. Desde dentro de los hoyos, tal como se muestra en la Fig. 1 , las herramientas de inducción que operan en el intervalo de frecuencia de decenas de kHz pueden usarse para mapear la distribución de fluido. La distribución espacial del fluido lleno de partículas conductoras, puede después determinarse por métodos de inversión matemática como las soluciones de las ecuaciones de Maxwell.

El efecto de polarización inducida (IP) se produce en una formación rocosa subsuperficial porosa cuando la formación contiene tanto agua salada como partículas que tienen conductividad metálica. Ver, Anderson, B., Barber, T., Lüling, M., y Sen, P.: Observations of large dielectric effects on induction logs, or, can source rocks be detected with induction measurements?, SPWLA 47,h Annual Logging Symposium, Veracruz, México, 4-7 de junio de 2006. Las partículas eléctricamente conductoras de origen natural que se ajustan a esta descripción incluyen pirita y grafito. Los efectos observados de IP incluyen un efecto dieléctrico aparente grande en las mediciones realizadas mediante herramientas de inducción que tienen una frecuencia de transmisor en el intervalo de las decenas de kHz.

Las señales de cuadratura de Inducción (X) y las señales en fase (R) se perturban por el efecto de IP. Las señales sin procesar R y X pueden invertirse para proporcionar la conductividad aparente y la permitividad dieléctrica aparente de la formación rocosa. Ver, Anderson, B., Barber, T., Lüling, M., Sen. P., Taherian, R., y Klein, J.: Identifying potential gas-producing shales from large dielectric permittivities measured by induction quadrature signáis, SPWLA 49th Annual Logging Symposium, Edimburgo, Escocia, 25-28 de mayo de 2008.

En presencia de partículas eléctricamente conductoras, las reacciones de oxidación-reducción en las superficies de las partículas (las cuales ocurren durante la transición de la corriente eléctrica de moverse como resultado de la conducción iónica en el agua de la formación a moverse por la conducción de electrones dentro de la estructura de electrones de las partículas) pueden resultar en valores similares grandes de permitividades dieléctricas en las mediciones de inducción realizadas en el intervalo de kHz. La Fig. 2 muestra esquemáticamente la fuente de un sobrevoltaje aparente como un resultado de un redox (o IP) en una partícula eléctricamente conductora 50 dispuesta en un esquisto fuente 42. En tales situaciones, los granos metálicos (pirita, etc.) están en contacto con los electrolitos (agua que contiene varias sales). En presencia de un campo eléctrico, las corrientes eléctricas fluyen en el sistema. La conducción es mediante iones en el electrolito, pero mediante electrones dentro del grano de partícula eléctricamente conductora 50. La oxidación se define como la pérdida de un electrón a un ion negativo en la solución, tal como CI". La reducción se define como la captación de un electrón por un ion positivo, tal como Na+. Las permitividades dieléctricas altas se provocan por una acumulación de iones y gases en el lado del electrolito de la interfase entre la partícula conductora y el electrolito. Ver, por ejemplo, Klein, J.D., Biegler, T., y Horne, M.D., 1984, Mineral interfacial processes in the method of induced polarization, Geophysics, vol. 49, núm. 7, pp.1 105-1 1 14.

Usando los datos citados en Wong, J., 1979, An electrochemical mpdel of the induced polarization phenomena in disseminated sulfide ores, Geophysics, vol. 44, núm. 7, pp. 1245-1265 y Wong, J., y Strangway, D.W., 1981 , Induced polarization in disseminated sulfide ores containing elongated mineralization, Geophysics, vol. 46, núm. 9, pp. 1258-1268, las permitividades dieléctricas observadas pueden ser tanto como 1000 para incluso una fracción de volumen pequeña de partículas eléctricamente conductoras dispersas en un electrolito.

La magnitud del efecto de permitividad dieléctrica en las herramientas de inducción puede derivarse a partir de las ecuaciones de respuesta de inducción simple. La herramienta de inducción de disposición de multifrecuencia proporciona mediciones de conductividad profundas (en el sentido de desplazamiento lateral desde el eje del hoyo) usando dos frecuencias de operación: 26 kHz y 52 kHz. Para las frecuencias anteriores, la escala de conductividad s0=?0€? se convierte en = 26kHz => s0(1)= 1.45 pS/m /, = 52kHz => s0(2) = 2.90 pS/m Estos valores son dos órdenes de magnitud por debajo del extremo inferior del intervalo de conductividad: Como un resultado, puede inferirse que las permitividades dieléctricas relativas de er >10000 producirán efectos dieléctricos observables en la respuesta del instrumento de inducción.

Las herramientas de inducción de tres bobinas elementales se diseñan para medir directamente la conductividad eléctrica. Las señales electromagnéticas se describen por un número de onda |_as herramientas de inducción y sus algoritmos de reducción de datos se diseñan de tal manera que el cuadrado de este número de onda se detecta directamente para proporcionar la conductividad como un término real, k2 . = s = s- ??e ??µ En el cálculo de la conductividad de las formaciones a partir de las relaciones anteriores, usualmente la permitividad dieléctrica se desprecia, de manera que cualquier término imaginario sólo proporciona una corrección de "efecto superficial" pequeña, positiva, de orden superior en medios muy conductores.

La Fig. 4 muestra la respuesta de AIT calculada para cinco valores de er: 1 , 10,000, 20,000, 30,000 y 40,000. Estos valores están dentro del intervalo observado en una formación rocosa conocida como el esquisto de Woodford. Rt se estableció a 10 ohmio-m en todas las capas de la formación. La pista izquierda en la Fig. 4 muestra las señales R y X sin procesar para la disposición separada longitudinalmente 21 pulgadas (es decir, la distancia entre el transmisor y el receptor) en la AIT en 26 y 52 kHz. La pista derecha muestra las cinco curvas de resistividad aparente procesadas. Los valores de lecho central de las señales R y X sin procesar se dan en la Tabla 1 . Las curvas de la señal X sin procesar son proporcionales a las frecuencias de operación y difieren aproximadamente en un factor de 2. Las curvas de la señal R sin procesar se cruzan y se separan cuando er aumenta. Las curvas de resistividad aparente procesadas se separan y sistemáticamente se apartan de 10 ohmio-m cuando er aumenta.

Tabla 1 . Señales R y X de lecho central (mS/m) para los cinco valores de er en la Fig. 2 Donde los hoyos se perforan dentro de la formación de interés (es decir, la formación de inyección 14 en la Fig. 1 ), las técnicas de medición de hoyo tales como las mostradas en la Fig. 1 permiten la detección y el mapeo de la distribución de fluido/partículas conductoras que producen IP. Note que los métodos descritos no se limitan a las herramientas de inducción existentes y en particular pueden usarse las herramientas de inducción que operan a frecuencias más altas o más bajas. Como muestran los datos de la Tabla 1 frecuencias más altas conducen a señales más altas. Por otro lado la permitividad dieléctrica aumenta con la disminución de la frecuencia de manera que hay una frecuencia óptima que depende de las propiedades del material inyectado. Además, la presente descripción no se limita a herramientas de inducción en general. Más bien, como se reconocerá por un experto en la materia que tenga el beneficio de la presente descripción, los métodos consistentes con la descripción pueden usarse con herramientas de propagación (tales como ciertas herramientas sin la necesidad de bobinas compensadoras para cancelar el efecto de acoplamiento directo entre una bobina transmisora y una receptora). En ciertas modalidades, las herramientas de propagación pueden ser más adecuadas para métodos que involucran aplicaciones de registro durante la perforación y las herramientas de inducción pueden ser más adecuadas para métodos que involucran aplicaciones de línea de cable, aunque como se reconocería por un experto en la materia, cualquier tipo de herramienta pudiera usarse en cualquier tipo de aplicación. Con el objetivo de producir los efectos de IP requeridos, es necesario hacer que las partículas finas que tienen conductividad eléctrica de fase sólida se dispersen en un fluido electrolítico. Cuando se inyectan fluidos en el fondo del pozo para la mejora de la producción o para un remedio medioambiental, si los fluidos inyectados portan tales partículas eléctricamente conductoras, entonces las técnicas de medición de inducción EM del hoyo como se explica con referencia a la Fig. 1 pueden usarse para mapear la distribución de los fluidos inyectados. La conductividad eléctrica de fase sólida, o el término "partículas eléctricamente conductoras " como se utiliza en la presente, pretende significar cualquier sustancia que conduce electricidad en su fase sólida. Ejemplos de tales sustancias incluyen muchos metales, grafito y pirita, entre otros.

En ciertos casos, no se perforan hoyos a través de la formación de inyección (14 en la Fig. 1) desde dentro de la cual pueden realizarse las mediciones de inducción EM. Para mapear la distribución espacial de los fluidos inyectados en tales casos, pueden requerirse mediciones de superficie. Uno de tales sistemas de medición de superficie se describe en Davydycheva, S., Rykhlinski, N., y Legeido, P.: Electrical-prospecting method for hydrocarbon search using the induced-polarization effect, Geophysics, Vol. 71 , Núm. 4 julio-agosto de 2006; pp. 179-189. La Fig. 3A muestra un ejemplo de un aparato para medir la distribución de polarización inducida desde la superficie. Otro sistema se muestra en Slater, L.D., y Glaser, D.R., 2003, Controls on induced polarizaron ¡n sandy unconsolidated sediments and application to aquifer characterization, Geophysics, 68, Núm. 5, 1547-1558. El método descrito en la publicación de Davydycheva, y otros se adapta particularmente para representar por imagen las capas de formación rocosa que produce IP (por ejemplo, 14 en la Fig. 1 ).

En el método descrito en la publicación de Davydycheva y otros, los transmisores electromagnéticos, orientados a lo largo del eje x horizontal, como se describe en la Fig. 3A en 44A y 44B, tienen una frecuencia seleccionada de corriente alterna o de corriente directa conmutada apropiadamente (por ejemplo, encendida, apagada, de polaridad invertida o una secuencia tal como una secuencia binaria pseudo aleatoria) que pasa a través de los electrodos de puesta a tierra para excitar un campo electromagnético en la formación. En el presente ejemplo, los transmisores pueden ser dipolos eléctricos. Los momentos de los dipolos transmisores son opuestos entre sí. La distancia entre los transmisores 44A, 44B puede variar dependiendo de la profundidad vertical deseada de la investigación. Un receptor 46 puede colocarse en la superficie en el punto medio entre los transmisores 44A, 44B y en el presente ejemplo puede consistir de tres electrodos puestos a tierra equidistantes, de manera que puede medirse la primera y la segunda diferencias espaciales del potencial eléctrico.

Si U es el potencial del campo eléctrico, entonces el voltímetro descrito en la Fig. 3A mide el voltaje igual a (Ui - 2U2 + U3)/2 que es la segunda diferencia de potencial entre los electrodos 1 , 2, y 3 (numerados en un orden secuencial) dividido por dos. Así, el receptor descrito 46 es un cuadrupolo.

En otros ejemplos, los transmisores 44A, 44B y/o el receptor 46 pueden ser bucles de alambre o bobinas, solenoides u otra forma de dipolo magnético. Así, la medición electromagnética que puede usarse con la presente invención no se limita en su alcance a transmisores y receptores de dipolo eléctrico.

La corriente axial, que es fuerte en la proximidad de cada transmisor 44A, 44B, puede ser insignificantemente pequeña en el área del receptor 46, de manera que la corriente vertical prevalece en la formación por debajo de los electrodos de recepción como se muestra por las flechas en la Fig. 3B, por ejemplo. Más aún, la segunda diferencia de ? 277 potencial x medida por el receptor 46 es exactamente proporcional a la corriente v-j=o vertical total debajo de él. Claramente, debido a que en el lugar del receptor, y la componente en el eje de los dipolos de transmisión puede despreciarse, podemos aplicar J- - rfs = 0 el teorema de Stokes al área de x a x + ?? a lo largo del eje x y de 0 a cierta profundidad ?? a lo largo de z, como sigue: A2XU = AXU (JC + AJC) - AXU (J ) : [jx (x + Ax)- Jx (X)]Az = Jz (x)dx, donde Jx y Jz representan las densidades de corriente lineales a lo largo de las direcciones x y z, respectivamente. En otras palabras, la cantidad es sensible a la corriente vertical dirigida hacia abajo, desde el área del receptor hacia estructuras profundas. De esta manera, puede realizarse un enfoque de corriente vertical. La sensibilidad del receptor 46 se muestra por las flechas en la Fig. 3C. Más abajo se describirán en detalle dos maneras diferentes para realizar tal enfoque usando dos transmisores. La disposición de medición mostrada en la Fig. 3A permite la eliminación del efecto de la falta de homogeneidad próximo a la superficie y de las formaciones adyacentes, que son generalmente grandes para los métodos de resistividad convencionales.

Con sistemas de medición disponibles que son sensibles al efecto de IP, la técnica básica para determinar la distribución espacial del fluido inyectado es a) dispersar micropartículas que tienen conductividad metálica dentro del fluido inyectado para producir un efecto de IP fuerte; y b) usar técnicas conocidas para medir el efecto de IP para mapear la distribución espacial de los fluidos inyectados en la formación rocosa.

Las partículas eléctricamente conductoras, por ejemplo, no son normalmente solubles en agua y si se inyectan dentro de la formación precipitarán dentro de una corta distancia desde el punto de inyección. Para que las partículas se muevan con el fluido de inyección, las partículas necesitan hacerse solubles o suspenderse en el fluido de inyección. Las técnicas para la solubilizacion de partículas metálicas de manera que puedan mezclarse con agua e inyectarse dentro de la formación de inyección (14 en la Fig. 1) se describen por ejemplo en, Journal of Materials Chemistry, 2007, volumen 17, p. 613. El método descrito en el artículo anterior usa minerales de arcilla para solubilizar las partículas metálicas. La presencia de arcilla y metal juntos se espera que mejoren el efecto de IP aún más allá del proporcionado por las partículas metálicas solas. Alternativamente, las partículas eléctricamente conductoras pueden incorporarse dentro de una micela para que sean solubles en el fluido de inyección y las micelas pueden hacerse que sean solubles en agua o en aceite en dependencia del tipo de fluido de inyección usado. Como se explicará más abajo, las partículas pueden alternativamente suspenderse en el fluido inyectado.

Un tipo de micropartícula eléctricamente conductora que puede usarse en algunos ejemplos son los nanotubos de carbono. Estos tienen la conductividad eléctrica requerida y se han propuestos como portadores para agentes químicos o biológicos en la tierra para un remedio medioambiental. Aunque los nanotubos de carbono son además normalmente no solubles en agua, pueden modificarse para hacerlos solubles en agua. Ver por ejemplo, J Am. Chem. Soc. 11 de enero de 2006; 128(1 ):95-9. Las partículas de nanotubos de carbono se ha mostrado que son solubles en agua sin ninguna pérdida de conductividad eléctrica.

En la práctica una cantidad adecuada de nanotubos de carbono solubilizados o partículas metálicas se disuelven en el fluido de inyección y la solución resultante se inyecta dentro de la formación (por ejemplo, dentro de la formación 14 como se muestra en la Fig. 1 ). Las mediciones pueden realizarse tanto antes de la inyección de fluido como durante el curso de la inyección de fluido. Una medición de inducción de hoyo (Fig. 1 ) o de superficie a hoyo (ver Fig. 3A) se realiza típicamente antes de que comience la inyección para obtener un mapa de fondo, y las mediciones pueden repetirse en instantes seleccionados basados en la resolución de tiempo y espacial deseada. La medición desde la superficie al hoyo es inherentemente una medición multipunto y proporciona un número suficiente de mediciones para generar un mapa de IP de la región de interés. El instrumento de inducción de hoyo sin embargo, proporciona pocas mediciones, pero tales mediciones pueden realizarse a lo largo del hoyo (es decir, como una función de la profundidad medida del hoyo) con el objetivo de proporcionar más puntos de datos. Un método preferido es medir una combinación de ambas técnicas, a saber, realizar la medición desde la superficie al hoyo además de la medición de inducción de hoyo con respecto a la profundidad en ambos pozos de inyección y producción. La medición EM desde la superficie al hoyo tendrá mayor profundidad de investigación que las mediciones de inducción de hoyo, pero una resolución más baja. Así una inversión simultánea de todas las mediciones puede proporcionar un mapa del frente de fluido en la formación de inyección (14 en la Fig. 1 ) con resolución mejorada cerca de cualquier hoyo en el cual se realicen mediciones de inducción.

Además es posible adicionar químicos para provocar que las partículas eléctricamente conductoras, ya sea partículas metálicas, nanoestructuras de carbono u otras partículas conductoras, se suspendan en el fluido inyectado. Así, disolver las partículas mediante la solubilización es sólo una técnica posible para dispersar las partículas en el fluido inyectado.

La Fig. 3D muestra una configuración de ejemplo para medir la respuesta electromagnética donde un revestimiento eléctricamente conductor se dispone en el hoyo. Dos transmisores separados 44A, 44B se disponen a lo largo del revestimiento, y un receptor cuadrupolo 46 como se explica con referencia a la Fig. 3A puede proporcionarse próximo a un punto central entre los transmisores 44A, 44B.

Adicionalmente a las mediciones realizadas desde dentro de un hoyo como se muestra en la Fig. 1 , a las mediciones de superficie mostradas en las Figs. 3A, 3B y 3C, y a combinaciones de los dos tipos de mediciones anteriores, en otros ejemplos, las mediciones pueden realizarse usando un instrumento de hoyo tal como el mostrado en la Fig. 1 dispuesto en cada uno de dos o más hoyos prácticamente simultáneo. Así, una pluralidad de mediciones de inducción realizadas como se explica con referencia a la Fig. 1 puede usarse para mapear la distribución espacial del fluido bombeado, tanto en cualquier instante único como con respecto al tiempo.

Los métodos de acuerdo con varios aspectos de la invención pueden permitir mapear la distribución espacial de un fluido inyectado y sus cambios con respecto al tiempo en donde no son aplicables la resistividad eléctrica u otras técnicas que proporcionan contraste entre el fluido inyectado y el fluido de poro existente en una formación rocosa.

Aunque la invención se describe con respecto a un número limitado de modalidades, los expertos en la materia, que tengan el beneficio de esta invención, apreciarán que otras modalidades pueden idearse sin apartarse del alcance de la invención como se describe en la presente. De acuerdo con esto, el alcance de la invención solamente se debe limitar por las reivindicaciones anexas.

Claims (23)

REIVINDICACIONES:

1. Un método para determinar la distribución espacial de un fluido inyectado dentro de una formación rocosa subsuperficial, que comprende: inyectar el fluido dentro de la formación rocosa, el fluido que incluye en él mismo partículas sólidas eléctricamente conductoras dispersas en un electrolito; medir una respuesta electromagnética de la formación; y usar la respuesta electromagnética medida para determinar la distribución espacial del fluido inyectado en la formación rocosa.

2. El método de la reivindicación 1 que además comprende medir una respuesta electromagnética de la formación rocosa antes de inyectar el fluido.

3. El método de la reivindicación 1 que además comprende continuar inyectando el fluido; y en instantes seleccionados, repetir las etapas de medir la respuesta electromagnética y determinar la distribución espacial del fluido inyectado.

4. El método de la reivindicación 4 que además comprende generar un mapa basado en el tiempo de la distribución espacial del fluido inyectado.

5. El método de la reivindicación 1 en donde las partículas eléctricamente conductoras comprenden nanotubos de carbono.

6. El método de la reivindicación 5 en donde los nanotubos de carbono se solubilizan antes de su inclusión en el fluido de inyección.

7. El método de la reivindicación 1 en donde las partículas eléctricamente conductoras comprenden partículas metálicas.

8. El método de la reivindicación 7 en donde las partículas metálicas se solubilizan antes de su inclusión en el fluido de inyección.

9. El método de la reivindicación 1 en donde medir la respuesta electromagnética comprende medir la respuesta de inducción electromagnética usando un instrumento dispuesto en un hoyo que penetra la formación rocosa.

10. El método de la reivindicación 9 que además comprende mover el instrumento a lo largo del hoyo para obtener mediciones de inducción con respecto a la profundidad en el hoyo.

11. El método de la reivindicación 9 en donde medir la respuesta de inducción electromagnética comprende detectar la polarización inducida resultante de la presencia de las partículas conductoras en un electrolito.

12. El método de la reivindicación 1 en donde medir la respuesta electromagnética comprende inducir un campo electromagnético próximo a la superficie de la Tierra y detectar la respuesta de formaciones subsuperficiales que incluyen la formación rocosa al campo electromagnético inducido.

13. El método de la reivindicación 12 en donde inducir el campo electromagnético comprende pasar una corriente eléctrica a través de un par separado de transmisores dipolos puestos a tierra.

14. El método de la reivindicación 12 en donde detectar la respuesta comprende medir voltajes a través de un receptor cuadrupolo puesto a tierra dispuesto prácticamente en un punto medio de los transmisores.

15. El método de la reivindicación 12 en donde la corriente eléctrica comprende una de corriente alterna y de corriente directa conmutada.

16. El método de la reivindicación 15 en donde la corriente directa conmutada comprende al menos uno de encender la corriente, apagar la corriente, invertir la polaridad de la corriente y conmutar en una secuencia seleccionada.

17. El método de la reivindicación 12 en donde inducir el campo electromagnético comprende pasar una corriente eléctrica a través de un par separado de bobinas de alambre.

18. El método de la reivindicación 1 en donde medir la respuesta electromagnética comprende tanto medir la respuesta de inducción electromagnética usando un instrumento dispuesto en un hoyo que penetra la formación rocosa como inducir un campo electromagnético próximo a la superficie de la Tierra y detectar la respuesta de formaciones subsuperficiales que incluyen la formación rocosa al campo electromagnético inducido.

19. El método de la reivindicación 1 en donde determinar la distribución espacial comprende invertir las mediciones para obtener una solución a las ecuaciones de Maxwell.

20. El método de la reivindicación 1 en donde medir la respuesta electromagnética comprende medir la respuesta electromagnética usando un instrumento dispuesto en cada uno de al menos dos pozos separados.

21. El método de la reivindicación 1 en donde medir la respuesta electromagnética comprende medir la respuesta electromagnética usando un instrumento dispuesto en un pozo y un instrumento dispuesto en un lugar de la superficie.

22. El método de la reivindicación 1 en donde una herramienta de inducción se usa para medir la respuesta electromagnética.

23. El método de la reivindicación 1 en donde una herramienta de propagación se usa para medir la respuesta electromagnética.