Identificación y modelado de fracturas naturales en pozos de un yacimiento de hidrocarburos ubicado en la cuenca de Catatumbo, Departamento Norte de Santander - Colombia, utilizando registros de imágenes resistivas y datos de dimensión fractal

Abstract

El objetivo principal de esta investigación es identificar fracturas naturales en pozos de un yacimiento de hidrocarburos utilizando registro de imágenes resistivas y sus datos de dimensión fractal. El área donde se aplicará este estudio está ubicada en la cuenca de Catatumbo, Departamento Norte de Santander – Colombia; donde la secuencia estratigráfica atravesada por cada pozo comprende rocas cretácicas, de las formaciones Aguardiente, Cogollo y La Luna. A partir de la identificación manual de fracturas naturales en los registros de imágenes, pudo identificarse una familia principal de fracturas con rumbo en sentido Nor Oeste – Sur Este, paralela a la dirección de los esfuerzos horizontales máximos en el área. Posteriormente se aplicó el método del conteo de cajas para generar una curva que representa las variaciones de dimensión fractal en las imágenes resistivas; la dimensión fractal obtenida mostró valores de media aritmética entre 1.70 y 1.72 en intervalos con fracturas naturales mineralizadas y entre 1.72 y 1.76 para intervalos con fracturas naturales abiertas. Utilizando fotografías de núcleo fue posible realizar la clasificación morfológica de fracturas naturales en abiertas y mineralizadas. Los datos de dimensión fractal fueron posteriormente integrados con registro de rayos gamma y resistividad, para finalmente aplicar máquinas de soporte vectorial y generar un modelo que permite identificar de manera automática los patrones asociados a fracturas naturales abiertas en los pozos. Los resultados del modelo predictivo muestran certidumbre entre 72.3% y 83.8% en 6 pozos evaluados. La metodología propuesta ofrece una alternativa al momento de valuar sistemas de fracturas naturales a partir de imágenes resistivas y puede tener aplicaciones no solo en la industria petrolera, si no también, en otros estudios que involucren medios rocosos naturalmente fracturados.

Abstract. The main objective of the research is to identify natural fractures in wells of a hydrocarbon reservoir using borehole resistive images logs and its fractal dimension. This study is applied in Catatumbo basin, North of Santander - Colombia, where the stratigraphic sequence penetrated by each well reach Cretaceous rocks of Aguardiente, Cogollo and La Luna formations. From the handpicked of natural fractures into the image logs, was possible identify a main fracture family striking towards NW - SE, parallel to the direction of maximum horizontal main stress in the area. Thereafter box counting method was applied to generate a continuous curve representing the fractal dimension variations into the resistive images; the mean arithmetic of the fractal dimension curve show values ranging from 1.70 to 1.72 at intervals with mineralized natural fractures and between 1.72 and 1.76 for intervals with open natural fractures. Using core photography was possible perform the morphological classifications of open and mineralized natural fractures. Fractal dimension data was subsequently integrated with gamma rays and resistivity log to finally implement support vector machines to generate a model for automatically identifications of patterns related to open natural fractures in the wells. The predictive model result shows accuracy between 72.3 % and 83.8% in 6 evaluated wells. The proposed methodology provides an alternative to evaluate natural fractures system from resistivity images and may have applications not only in the oil industry, but also in other studies involving naturally fractured rock media.