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Perfil Sônico Egydio Lagos Chianello (ctjv) UN-RIO/EXP/AAG EDIHB 11º andar Ramal 816-1861 • É O REGISTRO DE ONDAS ACÚSTICAS DENTRO DE UM POÇO DEFINIÇÃO • OUTRAS MEDIDAS ACÚSTICAS INCLUEM: SÍSMICA DE SUPERFÍCIE, VSP (vertical seismic profile), IMAGEM ULTRASÔNICA E MEDIDAS EM LABORATÓRIO OBS: A PRINCIPAL DIFERENÇA ENTRE ESTES MÉTODOS É A FREQUÊNCIA DO SINAL DEFINIÇÃO 10MHz1MHz100Hz10kHz1kHz100Hz10Hz1Hz0.1Hz 0.1mm1mm10mm100mm1m10m100m1km10km Freqüência f Comprimento de onda λλλλ sísmica VSP Perfil sônico Ultrasônico (lab) Basicamente, uma ferramenta sônica consiste em um TRANSMISSOR que emite um pulso sonoro e pelo menos dois RECEPTORES a uma distância conhecida do transmissor. É reconhecido na indústria como um perfil de porosidade. papel fundamental/ histórico do perfil sônico: Calibrar as velocidades da sísmica DEFINIÇÃO DEFINIÇÃO TRAJETÓRIA DO PULSO: TRANSMISSOR => LAMA => FORMAÇÃO => LAMA => RECEPTORES* *onde é detectado um PULSO DE PRESSÃO A porosidade do perfil sônico (PhiS) pode ser calculada pela equação: φ = (∆tlido - ∆tmatriz) / (∆tfluido + ∆tmatriz) Meio ∆t (ms/pé) Veloc (m/s) Água pura 189 1613 Matriz Arenito 55,5 a 51,2 5492 a 5953 Matriz Calcário 47,6 a 43,5 6400 a 7007 Matriz Dolomito 43,5 a 38,5 7007 a 7917 DEFINIÇÃO REGISTRO ∆∆∆∆t OU VAGAROSIDADE (SLOWNESS) • A diferença entre os tempos de chegada nos receptores dividida pela distância entre eles fornece o TEMPO DE TRÂNSITO NO INTERVALO: • DEPENDE: LITOLOGIA / POROSIDADE / FLUIDO DO PORO • UNIDADE PADRÃO: µµµµsec/ft (µµµµs/pé) REGISTRO t 304800 10 3048.0 t 1 e pé s t 1 t 6 ∆ =× ∆ = ∆ =∆ − v s m v v µ ∆∆∆∆t OU VAGAROSIDADE (SLOWNESS) UNIDADE PADRÃO: µµµµsec/ft (µµµµs/pé) � O perfil sônico utiliza informações geradas pela propagação das ondas acústicas no poço e na formação para determinar propriedades como: porosidade, litologia, presença de fraturas e sua direção, presença de hidrocarbonetos. A medida: � de velocidade de propagação permite que se determine porosidade, litologia. � De atenuação da onda permite determinar qualidade de cimentação do revestimento (CBL) e identificar zonas fraturadas � De amplitude da onda refletida permite identificar fraturas e sua orientação, a inspecionar o revestimento Papel Fundamental do Perfil Sônico Velocidade da formação para a sísmica Princípios Básicos Princípios Básicos PERFIL RESOLUÇÃO VERTICAL (m) Sônico 0,61 Potencial Espontâneo 1,50 Raios Gama 0,46 Porosidade Neutrônica 0,46 Densidade 0,46 Indução 2,0 Esférico Focalizado 0,76 Princípios Básicos - Refração fonte Meio 1 Velocidade 1 Meio 2 Velocidade 2 θ1 θ1 θ2 P refletida P refratada P incidente S refratada < POÇO FORMAÇÃO LEI DE SNELL V2 = sen θθθθ2222 V1 sen θθθθ1111 Princípios Básicos - Refração ÂNGULO CRÍTICO – ângulo de incidência correspondente a um ângulo de refração de 90° θc θc head waves T R R R R θc = sen -1 ( ) V1V2 Head waves: onda refratada que retorna ao interior do poço poço formação Princípios Básicos • Onda P – foi chamada de onda primária ou P pela sísmica de exploração por se propagar mais rápido do que as outras formas de onda. Também chamada de compressional. A oscilação do pulso é paralela à direção de propagação. Onda volumial. • Onda S – chamada de secundária ou S (shear) por chegar após a P. A oscilação do pulso é perpendicular à direção de propagação (transversal). Onda volumial. Princípios Básicos Princípios Básicos Princípios Básicos • Onda pseudo-rayleigh – atinge o receptor após a onda S, também chamada de guided wave. Propaga-se na parede do poço (surface wave). • Onda Stoneley – propaga-se entre a ferramenta e a parede do poço, na componente de baixa freqüência é chamada de onda de tubo (tube wave) A oscilação do pulso é elíptica. Princípios Básicos Princípios Básicos Pp Compressional body wave (refracted) PpP Compressional head wave Ps Shear body wave (refracted) PsP Shear head wave R Pseudo Rayleigh wave (surface wave) Pps Shear head wave in the formation (mode converted from Pp) Pm Direct mud wave St Stoneley wave (Tube wave) C Mud velocity Vp Formation compressional velocity Vs Formation shear velocity Princípios Básicos FORMAÇÃO RÁPIDA X FORMAÇÃO LENTA (fast formation) (slow formation) VLAMA < VS FORMAÇÃO VLAMA > VS FORMAÇÃO Princípios Básicos Formação rápida VLAMA < VS FORMAÇÃO Princípios Básicos - Refração fonte Meio 1 Velocidade 1 Meio 2 Velocidade 2 θ1 θ1 θ2 P refletida P refratada P incidente S refratada < POÇO FORMAÇÃO LEI DE SNELL V2 = sen θθθθ2222 V1 sen θθθθ1111 Formação lenta Princípios Básicos VLAMA > VS FORMAÇÃO Princípios Básicos Princípios Básicos Fontes - MONOPOLO •MONOPOLO – emite energia acústica em todas as “direções” (azimutes) radialmente a partir do eixo da ferramenta. Usada em perfil sônico convencional. – Em formações rápidas permite o registro de ondas P e S, podendo gerar também ondas pseudo-Rayleigh e Stoneley. – Em formações lentas não há registro de ondas S monopolo dipolo Fontes - MONOPOLO Fontes - DIPOLO • DIPOLO – emite energia acústica em uma direção, ao invés de radialmente. Gera uma forte onda S (flexural) em formações rápidas ou lentas. – Em formações rápidas permite o registro de ondas P e S, podendo gerar também ondas pseudo-Rayleigh e Stoneley. – Registro de ondas S em formações lentas Fontes - DIPOLO Fontes - DIPOLO Fontes - DIPOLO • DIPOLO CRUZADO – dois dipolos ortogonais com seus respectivos receptores. Registro da onda S em duas direções, o que possibilita uma análise da anisotropia da formação. ANISOTROPIA = Vsmin Vsmax Fontes – MONO X DIPOLO Fontes – DIPOLO CRUZADO Fontes – DIPOLO CRUZADO Fontes - QUADRIPOLO • QUADRUPOLO – Gera ondas semelhantes ao dipolo. Está sendo usada comercialmente em LWD (logging while drilling). Em baixas frequências a onda gerada por esta fonte se propaga com a velocidade da onda S da formação. Fontes - QUADRIPOLO Fontes - QUADRUPOLO Aplicações • perfil de cimentação • anisotropia • determinação da pressão de poros em tempo real • detecção de gás (Vp/Vs) • AVO • fraturas • permeabilidade Stoneley • propriedades mecânicas das rochas (estabilidade do poço, escolha de brocas) Aplicações Perfil Sônico FERRAMENTAS Ferramentas - CABO DSI Schlumberger MAC/XMAC Baker -Atlas WSST HLS Seção Transmissora Monopolo 14 kHz (MPS) 1 kHz (MST) Dipolo (2) - 2.2 kHz 0.5/1.5 kHz (LFD) Dist. Tmon-R – 9’ Dist. Tdip-R – 11’ Monopolo (2) 8 kHz Dipolo (2) – 1/3 kHz Dist Tmon-R- 8’ Dist Tdip-R – 9’ Monopolo 1/12 kHz (6 kHz) Dipolo 0.5/5 kHz(0.8/2.0 kHz) Dist Tmon-R- 10.2’ Dist Tdip-R – 9.2’ Junta de Isolamento/ Seção Atenuadora Atenuador mecânico que impede a onda que viaja pela ferram atingir os receptores Estrutura modular permite modifica- ções na sua exten- são. Suporta 100.000 libras de tensão; isolamento acústico > 90 dB Seção receptora 8 estações c/ 2 pares de hidrofones cada. Distância R/R – 6” 8 rec. Monopolo 8 rec Dipolo ( rejeitam P e St) Distância R/R– 6” 8 anéis coplanares com 4receptores a 90o Distância R/R – 6” Seção eletrônica Conversor A/D ( 8 canais) c/ resolução de 12 bits Conversor A/D (4 canais) c/ resolução de 12 bits Controle da freqüência,amplitude, assinatura e duração da onda no dipolo. Ferramentas 1a Geração de Ferramentas - VLT (1957) � � Com: e 1 1 21 1 LLL r v BR v AB v EAT ++= 1 2 221 2 LLLL r v CR v BC v AB v EAT +++= 2 12 L rr v BCTTt ==∆ − 1 2 1 1 LL v CR v BR = 21RRBC = 2a Geração de Ferramentas – BHC (1964) Compensadas para o efeito do poço e inclinação da ferramenta. Ferramentas 2a Geração Ferramentas 3a Geração de Ferramentas: Digitais (1984) � maior número de transmissores e receptores(array) � maior espaçamento entre transmissores e receptores. � menor espaçamento entre receptores. � transmissores e receptores de baixa frequência. � transmissores e receptores assimétricos (dipolo) � digitalização do sinal no poço. Ferramentas Ferramentas DSI Schlumberger MAC/XMAC Baker Atlas WSST HLS Modos de operação FMD Monopolo MPS,MST Dipolo UDP,LDP,LFD,XDP First Brake Times Monopolo Dipolo, Xdipolo Threshold/Zero Crossing Monopolo Dipolo, XDipolo Resolução Vertical 3.5’ (semblance) 2.0’ (multi-shot) 6” (threshold crossing) 3.5’ ( semblance) 6” (first brake) 6” Profundidade de investigação 2’ no máximo 3 a 20’ • A profundidade de investigação depende: - do comprimento de onda (freqüência), - da formação, - da zona invadida - e do espaçamento fonte / receptor. Ferramentas • Monopolo DOI: Doi= z/2*sqrt(dtcinvaded/dtcvirgin-1)/ dtcinvaded/dtcvirgin+1)) • Ferramentas superiores: Doi= z/2*sqrt(dtcinvaded/dtcvirgin-1)* dtcinvaded/dtcvirgin+1)) Ferramentas • Monopolo a cabo @ 6 kHz, DTC=130 us/ft, invadida=170 us/ft, 10 ft do 1o receptor: DOI=1.82 ft • LWD dipolo a 4.5 ft do 1o receptor: DOI=1.89 ft Ferramentas Ferramentas Ferramentas Ferramentas – imagem sônica Ferramentas – imagem sônica Ferramentas – DSI Dipole Shear Sonic Imager Ferramentas – Sonic Scanner ELETRÔNICA MONOPOLO SUPERIOR MONOPOLO INFERIOR MONOPOLO DISTANTE ISOLAMENTORECEPTORES SEÇÃO TRANSMISSORA DISTANTE DIPOLOS X E Y Ferramentas – XMAC Ferramentas – XMAC Cross-Multipole Array Acoustilog Ferramentas – WaveSonic Ferramentas – LWD BAT Ferramentas – sonicVISION Ferramentas – SoundTrak • A profundidade de investigação depende: - do comprimento de onda (freqüência), - da formação, - da zona invadida - e do espaçamento fonte / receptor. Ferramentas • Monopolo a cabo @ 6 kHz, DTC=130 us/ft, invadida=170 us/ft, 10 ft do 1o receptor: DOI=1.82 ft • LWD dipolo a 4.5 ft do 1o receptor: DOI=1.89 ft Ferramentas Perfis – QC no Campo �Registro de ∆t contínuo no poço sem anomalias e refletindo a natureza litológica da seção. �No revestimento livre o registro esperado de ∆t deverá ser 57 µs/pé, com a ferramenta em movimento. Este registro deve ser apresentado na cópia do perfil. �Os valores de ∆t em intervalos correlatos conhecidos devem ser semelhantes. �A curva de Dts deve assemelhar-se à Dtc, com valores aproximadamente entre de 1,5 a 2 vezes maiores. Perfis Velocidades Sônicas em Formações Arenitos Calcários Dolomito Anidrita Halita Tubos Vma(pé/s) 18.000-19.500 21.000-23.000 23.000 20.000 15.000 17.500 DTma(µs/pé) 55,5 ou 51,0 47,6 ou 43,5 43,5 50,0 67,0 57,0 Poros Matriz φ−1 φ 100% ( ) maf ttt .1.log φ−+φ= φ−+φ= ..log mamaf tttt ( ) mamaf tttt +−φ= .log maf ma tt tt − − =φ log ftst f /189µ= Bcptt tt maf ma 1 * log − − =φ Equação de Wyllie 0)()2(. 12 =−+−+ VVVVV mamafsmas φφ Equação de Hunt/Raymer/Gardner fma VVV ..)1( 21 φφ +−= t V ∆ = 6 1 10 spésV f /5300= 100 . tshcBcp ∆= Soeiro, 2004 Perfis Perfis APRESENTAÇÃO DO SÔNICO Curva do Tempo de Trânsito: Pista 4 (240 a 40µs/pé) Integração (TTI): Marcação no lado direito da pista de profundidade (cada traço equivale a 1milisegundo). Perfis 7 p.u Arenito – 55.5 us/pé Calcáreo – 47.6 us/pé Dolomito – 43.5 us/pé BR PETROBRAS DT240 40GR (UAPI)0 150 CAL (pol)4 14 BS= 6 1/8” AHT-90 (Ohm.m)0.2 2000 0.2 2000 0.2 2000 AHT-60 (Ohm.m) AHT-10 (Ohm.m) 3000 3025 TTI )/( pésµ Perfis Perfis LWD X CABO CABO Pros – pouco ruído, dados mais limpos – No drill collar – dipolo cruzado disponível para análise de anisotropia • Cabo - desafios – Weak collar – pode curvar ou quebrar – deve ser centralizada, o que pode ser difícil em poços arrombados ou horizontais – requer tempo adicional de sonda LWD Pros – Strong collar – dados adquiridos com pouca degradação da formação – Centralização não essencial • LWD - desafios – não fornece formas de onda completas enquanto perfurando – Drill collar afeta o registro da S lenta – ambiente ruidoso – somente anisotropia TI em torno de 30% é detectável e não direcional (sem dipolo cruzado)
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