PETROFÍSICA DO SÉCULO XXI_PDF

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aorlandi@hotmail.com aristides@geologia.ufrj.br
mailto:aorlandi@hotmail.com
mailto:aristides@geologia.ufrj.br
Fonte Wikipedia 2017
Fonte Wikipedia 2017
Fonte Wikipedia 2017
Fonte Wikipedia 2017
Fonte Petrobras 2017
Fonte Brasil.gov 2017
Fonte ANP 2017
Fonte Petrobras 2017
Fonte Blog Petróleo e Energia 2017
• 1849 Febre do Ouro (Califórnia)
• 1859 Febre do Petróleo (Pensilvania, Titusville; Oil Creek)
Fonte Oil Primer book
• Primeiro Log;5-set-1927;Pechelbronn (Alsacia, França)
• 1929; logs na Argentina, Equador, India, Japão, USSR e USA
• 1980; Tecnologia Perfuração horizontal
• 1990; LWD (Logging While Drilling)
Fonte Oil Primer book
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TLC - Tough Log Condition
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Nível do Mar (MSL)
Elevação da mesa rotativa
“Derrick” (DFE)
Profundidade Vertical (TVD)
Medição de Profundidade (Logging Measured Depth)
Vertical Desviado Horizontal
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•
•
•
•
11m
2 m
Profundidade de Investigação e Resolução
Vertical (Perpendicular)
• Ferramentas de Resistividade: 
A profundidade onde 50% da 
medida é obtida.
• Ferramentas Nucleares:
A Produndidade onde
90% da medida é obtida.
LDT
CMR
CNT
APS (5PU)
APS (10PU)
APS (40 PU)
APS (20PU)
J-Function (For Water invading into gas)
J-
F
u
n
ct
io
n
Radius (inches)
CMR LDT
APS
40pu
20pu
10pu
5pu
CNT
• A Camada mais delgada que se 
possa Quantificar
(Ler o valor correto)
• Não somente Identificar
60c
m
R
e
so
lu
çã
o
(f
t)
1-2-4 
10-20-30-60-90 
3
80
1.5
24 8
1.5-0.5-0.2
1.5
9
2
4
Profundidade de Investigação (in)
0.2
3
0.1
1
• Pressão Hidrostática > Pressão Formação
• Filtrado de lama invade a Formação
• Permeabilidade (K) Reboque baixa (10-2 até 10-4 mD)
• Tipo da Lama
• Porosidade / Permeabilidade
• Pressão Diferencial
• Tempo
Intervalo 1
Intervalo 2
Intervalo 3
• Saturação varia em uma ordem de magnitude, enquanto a Resistividade
medida varia de duas ordens de magnitude
• Medição simples
• Diferentes profundidades de Investigação
• Registros Elétricos (Wireline, LWD, Slick-line)
• Resistência elétrica é a oposição ao fluxo de corrente elétrica
A
L
Rr 
V - Voltagem [V]
r - Resistência elétrica[Ohms]
I - Corrente elétrica [Amp]
A - Área [M2]
L – Comprimento [M]
R – Resistividade [ohm-m]
• Resistividade é uma propriedade física do material
Mais alta Mais baixa
Saline
F = R0 ÷ Rw
mΦ
1
F 
IR = Rt / R0 
IR = 1 / Sw
n
w
o
R
R
F 
m
a
F


t
on
w
R
R
S 
t
m
wn
w
R
aR
S


a é uma constante, m é uma constante chamada de Fator de 
cimentação e n é outra constante chamada de expoente de
saturação
Valores Típicos para areias:
t
w
w
R
R
S
15.2
2 62.0


t
w
w
R
R
S
2
2 81.0


2*
twa
RR 
• Buscar uma areia com água (Sw=100%)
• Na fórmula abaixo a=1 e m=2
• Zona Virgen
• Zona Invadida
t
w
w
R
R
S
2
2 81.0


xo
mf
xo
R
R
S
2
2
81.0


• Observações empíricas mostram que:
5
1
~
wxo
SS
8
5
/
/







wmf
txo
w
RR
RR
S
F = R0 / Rw
F = 1 /  m
IR = Rt / R0 = 1 / Sw
n
1. Determine o Fator de Formação e com ele a
Porosidade na Zona de água
2. Determine o índice de resistividade e Calcule
Sw na zona de Petróleo
Rt 
FRw
Sw
n 
aRw

m
Sw
n
t 
1
F
wSw
n

1
a
 w
m
Sw
n
Indonesia Equation:
Waxman-Smits Equation:
Rt
*
Rw
φ
Rcl
Vcl
Sw
e
)
Vcl
(
11
2
1


 n
w
w
m
e
cl
cl
t
S
aRR
V
R
2
24.1
1











F
SBQ
RF
S
R
wv
w
w
t
21
   wwb
wt
wb
w
n
wt
m
t
t CC
S
S
C
a
S
C 

Nigeria Equation:
Dual Water Equation:
2.5 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10,000
2.5 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10,000
50 
40 
30
25
20
15 
10 
9
8
7
6
5
4
3
2
1 
F
R
, formation resistivity factor
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
F
R
=
0.81 
2
F
R
=
1 
2
F
R
=
0.62 
2.15
F
R
=
1 
m
m
Vugs or 
spherical pores
Fractures
F
,p
o
ro
si
ty
(p
u
)
Form ation
to be
Meas ured
Centralised
Tool
Form ation
to be
Meas ured
Eccentralised
Tool
Form ation
to be
Meas ured
Tool w ith
Stand-offs
Stand-Offs
• Existem Ferramentas com 1 , 4 e 6 
braços para medir com precisão a 
forma do Poço
Ground
on surface
Isolated
cable
Electrode
Borehole
• Correlação
• Identificação da interface água fresca e água salgada
• Indicação qualitativa da argilosidade da camada
• Determinação da Resistividade da água de Formação
Formação Homogenea
Medição da voltagem com 
referencia a um eletrodo na 
superfície (Infinito (N))
Fonte de corrente
NB
M
A
Generator
• SP é o resultado do fluxo de corrente elétrica na lama de Perfuração
• Existem tres fontes de fluxo de correntes, duas eletroquímicas e uma
eletrocinética
Shale
Shale
Shale
Shale
Ionic 
flow
Invaded
zone
Mudcake
Insulating
plug
Invaded 
zone
Linha de Areia=-40mv
Linha de Folhelho=-10mv
Areia=-25mv
sandshale
sand
sh
SPSP
SPSP
V



log
• Diferenciar rochas porosas e permeáveis com respeito a rochas 
impermeáveis (folhelhos)
• Definir fronteiras e camadas
• Proporcionar indicação de argilosidade (máxima deflexão em areias
limpas; mínima em Folhelhos)
• Determinar Rw em lamas salgadas e frescas
• O SP pode ser utilizado para estimar Rw nas seguintes circunstancias…
• O valor do SP permanece constante no mínimo 30 pés 
• A área onde o SP é constante deve corresponder a uma areia limpa
• O valor de Rmf deve permanecer constante neste mesmo intervalo
we
mfe
R
R
kSSP log
• A Linha base se Modifica
• A Linha base se Modifica
• Análise de Água
• Catálogos de Água
• Método do SP
• Rwa
• Método da Razão
• Raios Gama são emissões de alta energia de ondas eletromagnéticas
que ocorrem espontaneamente em alguns elementos radioativos
quando se desintegram (“radioactive decay”)
• O Registro de raios Gama é uma medida da radioatividade Natural da 
Formação
• A emissão de Raios Gama é produzida por três séries radioativas
encontradas na Natureza
• Potássio (K40) 
• Uranio
• Torio 
2.62
1.76
1.46
• Os Rayos Gamma ao passar através das rochas diminuem a sua energia
e finalmente são absorbidos a uma velocidade que depende da 
densidade da Formação
• Formações menos Densas exibem maior radioatividade que Formações
mais densas. Não obstante terem a mesma quantidade de material 
radioativo por unidade de volume
• Pulso de saída não necessita amplificação
• Tem um “plateau” grande e pode gravar uma grande quantidade de 
raios gama (“Record higher gamma ray count rates”)
• É um detetor resistente pois não tem cristal
• É insensível a Temperatura
• O tempo morto (“dead time”) é mais baixo
• O Detetor conta quase todos os raios Gama que chegan ao cristal 
(contra somente uma eficiencia de 6% com o detetor G-M)
Colocar em profundidade duas corridas no 
Poço. 
Posicionamento de Ferramentas de mostra
de Rocha ou Fluidos em Poço Aberto.
Permite o controle de profundidade
necessário para disparos em Poço Revestido.
𝑡 = (𝑝𝑒𝑠𝑜 ÷ 8.345)*1.27*(Dh-Ds)
34
SandShale
SandLog
Shale
GRGR
GRGR
V



Medida:
Deduzida:
• Porosidade
Modelo 
rrr1
b f ma b f
rr/rr
ma ma
FPorosidad
f
r
r
ma
Matriz
 rrr  1mafb
fma
bma
rr
rr




• Calcita (0 PU) 2.71 g/cc
• Areia (0 PU) 2.65 g/cc
• Anidrita 2.98 g/cc
• Halita 2.03 g/cc
• Folhelho 2.2-2.7 g/cc
• Carvão 1.5 g/cc
• Água 1.0
• Água salgada até 1.2
• Petróleo 0.85-1.0
• Gás 0.4 (Depende de Pressão e Temperatura)
• Calcita (0pu) 5.08
• Areia (0pu)1.81
• Dolomita (0pu) 3.14
• Folhelho 1.8 até 6
• Anidrita 5.05
• Sal (NaCl) 4.65
C
A- Efeito Fotoelétrico
B- Compton 
C- Fonte de Césio
.
1.9
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
Mud cake
with barite
Mud cake
without
barite
Increasing
Mud cake
Thickness
Increasing
Mud cake
Thickness
A
B
C
L
o
n
g
 S
p
a
c
in
g
 C
o
u
n
t 
R
a
te
 (
L
S
)
Short spacing Count Rate (SS)
ADN
PowerPulse
ARC or GVR
PowerPak or 
PowerDrive
Density Detector
Formation 1
Formation 2
Quadrant Density Density Image
16 measurements
in every rotation of 
BHA
U R B L U
26 ft
• Resistividades
• Porosidade Neutrão
• Densidade
• Espectroscopia
• Sigma
• Ultra-Sônico Caliper
• Densidade / PEF Azimutais
• Caliper do Densidade
• Dinâmica da Perfuração
• Inclinação
• Pressão da lama
• GR Azimutal
10 eV
0.4 eV
• Fontes Não-Naturais
• Dois tipos disponíveis provinientes de reações nucleares
-Fontes Químicas
-Fontes Aceleradoras
4He2=a particle
• Fontes Químicas
Em geral:
Emissores a 
9Be4 + 4He2 
12C6 + 1n0 + 5.76 MeV
Pu
Ra
Am
Po
+ elementos objetivo
Be
B
Li
• Fontes Químicas
• Fonte Usual de Registro: AmBe
• Saida ~ 1-4 x 107 neutrons/Segundo
• <E> ~ 4.5 MeV
H2 + H2
 He3 + n + 4.2 MeV
H2 + H3
 He4 + n + 17.6 MeV (Minitron)
Saida ~ 108 neutrons/segundo
<E> ~ 14 MeV
Medidas:
NΦ
F
N
Razao *
* Unidades de Calcáreo
193
Limestone rb
Sandstone rb
Neutron Porosity
194
2.881-2.197=0.684
0.684/4=0.171
2.881-0.171=2.71
Escala Densidade Escala Neutron
0.3-(-0.1)=0.4
0.4/4=0.1
-0.1+0.1=0
As escalas são compatíveis a matriz calcita
2.71
0
195
• Litologia ?
• Fluidos ?
196
Salt
• II Guerra Mundial – Princípio Indutivo para criar o detector de minas
• Tecnologia indutiva ajudou a detectar a presença de gás e petróleo
em um poço logo depois da II Guerra Mundial
• Mais de 50% dos poços mundiais são avaliados com Ferramentas
Indutivas. Porque?
• Correlação
• Saturação de água
• Análise de Invasão
• Os dispositivos de Indução podem operar em Poços
com lamas não condutivas ou ar
I
V
RIRV  *
)...( 1 NCONTACTSWIRE RRRRR 
• Ferramentas Laterolog representam uma das tecnologias usadas
para medir a resistividade da Formação
• Medir a diferença de voltagem entre dois eletrodos é a idéia
fundamental do dispositivo Laterolog
• Primeira corrida da Ferramenta Laterolog foi em 1927 na França
Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Mode 5
• Múltiplas profundidades
de investigação
• Clara indicação de 
invasão
• Melhor Resolução vertical
• Ausencia de Brida
• Não sofre dos Efeitos
Groningen e de TLC e 
tem efeito reduzido de 
Bordas de Camada
Transmitter
Receiver 1
Receiver 2
P112 P212
PS16H = (P112 – P212) + pseudos = borehole compensated phase shift (degrees)
P16H_unc = borehole compensated but not borehole corrected phase resistivity (ohm-m)
P16H = corrected resistivity (ohm-m)
T1 (16 in.) T1 (16 in.)
Attenuation is expressed as a ratio of power: AT16H = 20 Log10 (A112/A212) (decibels, dB)
A16H_unc = borehole compensated but not borehole corrected attenuation resistivity (ohm-m)
A16H = corrected attenuation resistivity (ohm-m)
A112
A212
T1 (16 in.)
Transmitter
Receiver
Receiver
Transmitter
Near receiver
Far receiver
218
219
• Medidas de Fase e Atenuação; Resistividades em OBM/WBM
• Frequencias de 2-MHz e 400-KHz 
• Bore Hole Compensated (BHC)
• Múltiplas Profundidades de Investigação
• Diferentes Resoluções Verticais
• Gamma Ray (GR) incluído na Ferramenta
• Medida de Pressão Anular While Drilling (APWD)
221
1
2 4
3
5
6
1. Favor Interpretar o registro (Log)
222
1.95 2.95
1.95 2.95
1.95 2.95
Folhelho
Folhelho
Areia
Gás
Petróleo
Água
Elemental Concentrations Lithology
Relative
Yields
Capture Spectra
n
g
Elemental Standards
Si
Ca
Fe
S
Si Ca
Fe 
.14Al S Ti Gd
Standard
SpectroLith
Calcite/Dolomit
e Split by PEF
Calcite/Dolomite 
Split by Mg from 
Enhanced 
Stripping
Density Porosity Dependency on 
Accurate Lithology Determination
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
Calcite Dolomite
C
a
lc
u
la
te
d
 D
e
n
s
it
y
 P
o
ro
s
it
y
 (
%
)*
)(
)(
fluidgrain
bulkgrain
F
rr
rr

* rbulk = 2.6 g/cc, rfluid = 1 g/cc 
26 ft
Array Resistivity 
Thermal Neutron Porosity 
Hydrogen Index
Sourceless Density
Spectroscopy 
Sigma
Ultra-Sonic Caliper
Azimuthal Density / PEF
Density Caliper
Drilling Dynamics
Inclination
Mud Pressure
Azimuthal GR
FormationDecay
Low  = Low Salinity
High  = High Salinity
FormationDecay
Low  = Low Salinity
High  = High Salinity
)(*
)(*)(
HCwater
HCgraingrainbulk
wS
F
F

))1*(*(**)1( wHCwwatergrain SS FF
GAS
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
OIL Fresh WATER Increasingly Salty 
CLAYS
Sandstone = 4.3
Dolomite = 4.7
Calcite = 7.1
Anhydrite = 12
Fluid
Lithology

fluidgrainbulk
FF **)1(
70% Oil
233
Porosidade = 20%
Permeabilidade = 7.5 md
Porosidade = 19.5%
Permeabilidade = 279 md
T2 time
k = 279 md
Signal
distribution
Increasing relaxation time
T2 time
k = 7.5 md
Signal
distribution
Increasing relaxation time
Step #1 Permanent magnets align 
(polarize) hydrogen nuclei (protons) in 
reservoir fluids
Step #2 Radio-frequency pulses from 
antenna manipulate the protons. 
Step #3 Protons produce a signal in the 
antenna in the form of an echo decay 
train.
Step #4 Amplitude and shape of the echo 
decay train provides petrophysical
information
Total porosity
Small pores
Large pores