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Noções de Perfilagem Módulo I João Paulo Lobo dos Santos São Cristóvão, Maio/2019 Introdução É uma etapa do processo de avaliação das formações. A habilidade de medir propriedades dos poços e formações a uma determinada profundidade com a finalidade de obter informações sobre o reservatório. Histórico • As primeiras aplicações da perfilagem de poços foram realizadas na década de 20. • O constante aprimoramento da pesquisa e da lavra do petróleo exigiu o aparecimento de técnicas correlatas para maior economia e redução do custo exploratório. • Quais são as profundidades do topo e da base da camada de interesse ? • Qual sua porosidade ? Qual sua permeabilidade ? • Qual o tipo do fluido intersticial : óleo ? salmoura ? • Qual a porcentagem de óleo do em relação ao de água ? E em relação ao espaço poroso total? • Qual o volume de óleo capaz de ser extraído da camada ? Objetivos Consiste na representação gráfica da propriedades da formação em relação a profundidade. Identificar os vários tipos litológicos atravessados pela broca. Localizar os reservatórios mais promissores e avaliar a viabilidade econômica. Sistema petrolífero Trapas estruturais Trapas estratigráficas Etapas da perfilagem • O processo de perfilagem pode ser descrito como sendo a realização das seguintes etapas: Aquisição dos dados Processamento Interpretação dos dados Correção dos dados COMPONENTES DO SISTEMA DE PERFILAGEM FERRAMENTAS (SONDAS) DE PERFILAGEM DE POCOS Unidades de perfilagem • Móvel Unidades de perfilagem • Cabine fixa(skid) OPERACÃO DE DESCIDA DA FERRAMENTA DE PERFILAGEM GEOFISICA DE POCOS Classificação das Ferramentas • As ferramentas são classificadas segundo seu princípio de funcionamento e/ou tipo de pesquisa em dois grandes grupos: Perfilagem a poço aberto: Calíper, Raios gama, potencial espontâneo, indução, sônico, densidade, neutrônico, imagens, amostragem lateral e LWD. Perfilagem a poço revestido: Raios gama induzido, CCL, CBL/VDL, TDT, flowmeter, temperatura, registradores de pressão e perfis de imagem, etc. Aplicações dos perfis geofísicos Produção Engenharia de reservatórios • Obtenção de parâmetros da rocha (Sw, So, etc) • Contatos entre fluidos • Calculo de reservas • Estimativas de permeabilidade Engenharia de acompanhamento • Análise do comportamento do reservatório • Identificação da procedência das águas produzidas Aplicações dos perfis geofísicos Engenharia de completação • Seleção de zonas para canhoneio • Localização de pontos para correção na cimentação primária • Planejamento de testes de avaliação Engenharia de avaliação • Seleção de zonas para testes de formação • Posição de obturadores • Indicação de zonas permeáveis • Previsão de fluidos Dados obtidos da perfilagem • Qualitativos (evidências visuais) Litologia Tipo de fluido na camada Permeabilidade das camadas Fraturas ou zonas com perdas de circulação Qualidade das cimentações dos revestimentos Seleção de zonas para canhoneio para a produção de hidrocarbonetos Seleção de zonas para isolamento hidráulico Dados obtidos da perfilagem • Quantitativos (valores numéricos) Saturação de fluidos Profundidade dos contatos O/A e G/O Porosidade Espessura do gross pay e net pay Resistividade Densidade Velocidade das ondas no meio Conteúdo radioativo Volume de argila Calculo da reserva Exemplo da utilização de perfis geofísicos Propriedades fundamentais das rochas • Três grandes grupos de rochas são encontrados nas bacias sedimentares: Terrígenos ou siliclásticos Conglomerados, arenitos, siltitos e folhelhos. Carbonáticos Calcarenitos, dolomitos, etc. Evaporitos Anidritas, halitas, silvinitas, etc. Propriedades fundamentais das rochas • Na técnica de perfilagem uma rocha sedimentar está dividida em duas partes, somente: Matriz Poros Propriedades fundamentais das rochas • Principais fatores que afetam o valor da porosidade: Grau de seleção dos grãos Irregularidade dos grãos Arranjo dos grãos Cimentação Compactação Conteúdo de argila Propriedades fundamentais das rochas • Lei das misturas Em um sistema multicomposto cada componente contribui volumetricamente para as propriedades da mistura . Três exemplos de misturas com um mesmo resultado: a) 70% de Sílica de 2,65 g/cm3 + 30% de Água de 1,00 g/cm3 Densidade da mistura = 0,7 x 2,65 + 0,3 x 1,00 = 2,155 g/cm³ b) 67,55% de Calcita de 2,71 g/cm3 + 32,45% de Água de 1,00 g/cm3 Densidade da mistura = 0,6755 x 2,71 + 0,3245 x 1,00 = 2,155 g/cm³ c) 33% de Água de 1,00 g/cm3 + 26% Sílica de 2,65 g/cm3 + 25,5% de Calcita de 2,71 g/cm3 + 15,5% de Dolomita de 2,87 g/cm3 Densidade da mistura = 0,33 x 1,00 + 0,26 x 2,65 + 0,255 x 2,71 + 0,155 x 2,87 = 2,155 g/cm³ Ambiente de poço É o local de constante interação entre o fluido de perfuração e as formações atravessadas. A interação rocha/ lama de perfuração deve ser bem compreendida, pois o raio de investigação das ferramentas de perfilagem é limitado. Fatores que influenciam o ambiente de perfilagem • As ferramentas de perfilagem portam vários sensores passíveis de sofrer influências dos diversos elementos presentes dentro e/ou adjacentes ao poço . Geometria de um Poço Fluido de Perfuração Volume do Fluido de Perfuração Invasão (Ph>Pe) Reboco Salinidade ou Resistividade do Fluido de Perfuração Tipos de Perfis Partes de um perfil • Cabeçalho • Comentários • Escalas • Calibrações Informações registradas no perfil Escalas Profundidade Perfis Tipos de malhas do perfil Perfil calíper É um perfil auxiliar que permite o acompanhar o diâmetro do poço. O registro é baseado no diâmetro nominal da broca usada para perfurar o poço. Apresentado sempre na 1ª faixa junto com o GR e SP. Braços da ferramenta Ferramenta do calíper Aplicações Variações no diâmetro do poço. Identificar zonas de boa permeabilidade. Calcular o volume de cimento usado na completação do poço. Exercício 1 • Observe a curva de calíper e faça uma análise crítica da perfuração relacionando o comportamento da broca com avaliação qualitativa da permeabilidade? Propriedades radioativas • Mede o conteúdo radioativo da formação. • Raios alfa, beta e gama. • Radioatividade natural ou induzida. • A energia dos raios gama é medida pela quantidade de fótons emitidos. • Em alguns perfis são utilizados nêutrons produzidos artificialmente. Perfil de raios gama - GR • Mede a radioatividade natural das formações, com base no decaimento dos átomos entre isótopos. • A desintegração de um núcleo atômico tem como conseqüência a emissão de energia em forma de partículas α, β e γ e geração de calor. • A radioatividade faz parte de nosso meio ambiente, em função dos elementos químicos presentes na Terra. Principio de Medição do GR Radioatividade das rochas • As rochas são mais ou menos radioativas a depender da maior ou menor quantidade de seus elementos radioativos. • Qualquer elemento radioativo natural ocorre originalmente nas rochas ígneas. • As argilas e/ou folhelhos são os elementos mais naturalmente radioativos entre as rochas sedimentares . Radioatividade das rochas • Principais fontes Desintegração da família do U, Th e K. K emite raios gama em somente um nível de energia, enquanto os outros emitem em vários níveis. Exemplo Apresentação do GR • A curva de GR é sempre registrada na primeira faixa, com escala linear que pode variar desde 0-150 a 0- 300 unidades API. • Usado na identificação entre os folhelhose as rochas não argilosas. • O valor registrado provém de uma zona localizada dentro de um raio das 6 in a partir da parede do poço. Raio de investigação Fatores que afetam as leituras do GR Detectores de Radiação • Contador Geiger-Müeller, Câmara de Ionização e Cintilômetro. Variações Estatísticas Raio de Investigação Efeitos do Poço Aplicações • Identificação litológica; • Definição eventual de ambientes de deposição; • Correlação entre poços vizinhos; • Identificação de minerais radioativos; • Cálculo da argilosidade ou volume de folhelho (VSH); • Identificação de discordâncias geológicas. Aplicações Aplicações Aplicações Calculo da argilosidade • Inicia-se a interpretação quantitativa definindo-se LBF=GRmáximo. • Por outro lado, o arenito mais limpo do intervalo a ser analisado corresponde ao GRMínimo. onde: A é igual a 3 quando a rocha é do Terciário e a 2 quando ela for mais velha. Exercício 2 • Calcular o VSHGR dos pontos localizados no intervalo de 202 a 213 m? • Qual a sua análise em relação a deposição dos sedimentos? Problemas • Mineralizações Eventuais • Rochas Densas • Camadas Finas • Tipo do Detector • Apenas 2 componentes volumétricos (Folhelho e Não Folhelho). Perfil de potencial espontâneo - SP É o registro da diferença de potencial entre um eletrodo móvel colocado no poço e outro eletrodo de referência na superfície. Registra pequenas diferenças de potencial (mv), ao nível dos contatos entre o filtrado e as águas das formações. Resistividade X Salinidade Quanto maior a salinidade, maior a condutividade elétrica e menor a resistividade da rocha. Os ions resultados da dissociação são os responsáveis pela condução. Movimento dos ions Na e Cl gera a influência de um potencial elétrico. O primeiro importante conceito na interpretação de perfis é relativo a quantidade de sais dissolvidos. Resistividade X Temperatura Resistividade X Porosidade Potencial espontâneo - SP A condição essencial para ocorrer deflexão na curva de SP é o contraste de salinidade entre o filtrado da lama e a água da formação. As deflexões do SP expressam uma diferença de potencial dentro do poço, criada a partir de movimentações iônicas entre fluidos de diferentes salinidades. Origem do SP • A movimentação de ions nas paredes do poço pode ser atribuída basicamente a dois processos: Potencial eletrocinético ou de Filtração - ocorre em formações permeáveis onde houve formação de reboco. Potencial eletroquímico - é a interação entre dois fluidos, o filtrado presente na rocha permeável e a água intersticial dos folhelhos adjacentes. Potencial de membrana (80 % da deflexão) Potencial de junção líquida (20% da deflexão) Origem do SP Potencial Espontâneo Estático (SSP) • O máximo potencial que se desenvolve no circuito lama/rocha/folhelho/lama é denominado de SSP. • Corresponde a soma dos potenciais Ek, Ej e Em. Como o Ek normalmente tende a zero o SSP resume- se a : SSP = Em + Ej Potencial Espontâneo Estático (SSP) • SSP = (Em + Ej) = i (rm + rxo + rt + rsh) • Observa-se que é impossível se realizar o registro do total da queda ôhmica (SSP) em um poço. • A curva do SP, tal como é registrada nos perfis, nada mais é do que uma fração do SSP. • SP = i . rm A Medida do SP em um Poço • O SP fração aproximada do SSP pode ser calculada com uso da equação: Apresentação do perfil SP • A curva de SP é apresentada no primeiro track (pista 1) do perfil, junto com as curvas de Raios Gama, Cáliper e Tensão. • As escalas mais comuns são de 10 ou 20 mV por divisão da pista. • Apresenta um comportamento retilíneo frente a folhelhos e litologias impermeáveis (LBF). Apresentação do perfil SP Qualidade da curva SP • Defronte a camadas permeáveis (onde ocorre invasão do filtrado) a curva apresenta deflexões para a direita quando o filtrado for mais salgado do que a água intersticial e para a esquerda, quando a água intersticial for mais salgada que o filtrado. • Por convenção, dá-se o sinal positivo para as deflexões à direita da LBF e negativo, para a esquerda. • Não há movimentação nas camadas com igualdade de salinidade entre o filtrado e a água (log {Rmf/Rw} = 0). Exemplos Exemplos Interpretação do Perfil SP • Para se calcular corretamente a Rw de uma camada a uma profundidade conhecida, deve-se primeiramente tomar algumas precauções. A escolha deve recair sobre aquelas camadas de uma mesma formação, ambiente deposicional. Camadas que apresentam baixas resistividades (indicativa de uma possível zona com Sw = 100%). Espessuras maiores que 5 m. Argilosidade igual ou tendendo a 0%. Escolha de camadas sem desmoronamento. Exercício 3 • Tomemos o perfil teórico abaixo como exemplo. Nele são mostradas as curvas do RG (cheia) e SP (pontilhada). • Calcular a resistividade da água da formação do arenito localizado entre 262 e 279m ? • Dados: Rmf = 10 Ohm.m @30 ºC Gradiente geotérmico= 30 ºC/1000 m Salinidade da água da formação Curva do SP em soluções bivalentes • Nas soluções onde o NaCI não seja o sal predominante (Ca+2, Mg+2 e SO+2 freqüentes nas águas superficiais) o SSP pode ser calculado pela equação: Cálculo da Argilosidade (VSH) A amplitude do SP diminui a proporção em que aumenta linearmente a quantidade de argila das camadas. Isto ocorre em função de diferentes características de seleção catiônica de cada tipo de argilomineral presente. Aplicações Identificação litológica Correlação entre poços vizinhos Detecção de camadas permoporosas Resistividade das águas das formações – Rw Argilosidade (VSHSP = (1 – SP/SSP)) Qualidade do reservatório Problemas Camada com espessura < 5m Poço com lama a base de óleo Poço com lama a base de água com alta salinidade (> 35.000 ppm) Camadas portadoras de hidrocarbonetos Camada altamente impermeável Camada com Rmf = Rw Poço desmoronado Camada argilosa Perfis de resistividade • Propriedade física de uma substância de resistir a passagem de corrente elétrica; • O inverso da resistividade é a condutividade elétrica; • Os perfis de resistividade são fundamentais para a avaliação de formações. Perfis de resistividade • A resistividade é definida pela lei experimental de Ohm; • A resistência de um condutor é proporcional ao comprimento (L) e inversamente proporcional a área (A); • A constante de proporcionalidade é a resistividade; • A unidade de resistividade será o Ohm.m. Perfis de resistividade Determinar a resistividade da formação; Identificação de zonas portadoras de hidrocarbonetos; Contato entre fluidos; Calculo de saturação de água da formação. Perfis de resistividade Perfil Elétrico-Convencional - ES • Os valores da resistividade são determinados pela DDP entre os dois eletrodos M e N; • Quanto maior o espaçamento entre os eletrodos, mais profunda é a zona investigada; • Registra duas curvas RSN -rasa 16” e RLN – profunda 64” e Rlat – 18’ e 8”. Perfil Elétrico-Convencional - ES • Apresenta na segunda faixa a RSN e RLN com escala de 0 a 20 Ohm.m e back up de 20 a 200; • Na terceira faixa curva RLaT. Perfil Elétrico-Convencional - ES • Aplicações Leituras aproximadas de Rxo; Leituras aproximada de Rt (RLaT); Correlação entre poços; Análise quantitativa das zonas com água e hidrocarbonetos. “Atualmente está fora de uso” Perfil Elétrico-Convencional - ES • Problemas Poços com lamas condutivas (> 35 Kppm de NaCI). Camadas finas (< 12 m) Rxo < Rt Zonas com altas resistividades Perfis de indução - IL • As ferramentasde indução emitem uma corrente alternada de alta freqüência e intensidade constante através de uma bobina transmissora. • A voltagem induzida na bobina receptora é proporcional à condutividade da formação. Ferramentas de indução - elétrico - IES • Registra duas curvas de resistividade com raios de investigação de 16” SN e 40” RILD – investigação profunda(Indução); • O perfil é apresentado no track 2, com escala linear de 0 a 20 ohm.m e back-up de 20 a 200 Ohm.m. No track 3 é apresentada a curva de condutividade; • A ferramenta usada é a 6FF40; • Atualmente está ultrapassada e fora de utilização. Ferramenta 6FF40 Aplicações • Correlações poço a poço; • Obtenção de bons valores de Rt para casos de camadas espessas e lama não condutiva; • Cálculo quantitativo aproximado de Sw quando se tem uma camada com comprovada saturação de água. • Sw²= Ro/Rt Vantagens • Apresentam uma grande vantagem em relação aos elétricos; • São mais indicados para formações com baixas resistividades; • Possibilita focalização da ferramenta radial e vertical. Limitações • Não apresentam boa resolução em lamas muito condutivas (acima de 100.000 ppm de NaCl); • Altos valores de Rt; • Resolução vertical de 2 metros. Indução esférico focalizado - ISF • SFL (esférica focalizada) - obtida pela presença de correntes focalizadas que dão uma forma esférica para as superfícies eqüipotenciais; • Essa curva tem um raio de investigação em torno de 16”, sendo indicada para a leitura da resistividade da zona invadida (Rxo); • Equivalente a normal curta da IES, mas usa correntes focalizadas o que minimiza efeitos de poço. Indução esférico focalizado - ISF • ILD (indução profunda) - obtida através de uma variação na disposição de eletrodos e bobinas; • Resulta numa leitura de resistividade com menor influência da zona invadida; • Investigação profunda (40”). Aplicações • As curvas ILD e SFL, quando comparadas, podem fornecer informações quanto à permeabilidade ou quanto à extensão da zona invadida; • Por exemplo, uma separação entre as duas curvas frente a um intervalo pode caracterizar uma zona com boa permeabilidade, enquanto que a coincidência entre estas curvas pode indicar baixa permeabilidade. Perfil duplo-indução - DIL • O Duplo-Indução constituí de um sistema 6FF40 acoplado a um outro de igual resolução vertical, porém com menor espaçamento entre as bobinas; • Esta ferramenta é mais moderna e substituiu a ferramenta ISF; • Apresenta duas curvas de indução, uma média 20” (ILM) e outra profunda 40” (ILD), além da curva SFL do Indução Esférico Focalizado 16” (ISF). Perfil duplo-indução - DIL • A ferramenta fornece duas curvas, ambas representadas no track 4 (2+3); • Leitura em escala logarítmica de 0,2 a 2000 ohm.m. Perfil duplo-indução - DIL • Vantagens Curva ILM (@ Rxo) pode ser corrida em lama base óleo; Separação das curvas indica boa permeabilidade. • Limitações Curva SFL (elétrica) não funciona em lama base óleo Zonas de altas resistividades (> 50 Ohm.m) Array induction imager tool - AIT • A ferramenta AIT representa a última geração dos perfis de indução. • O princípio de funcionamento é semelhante ao das outras ferramentas de indução, porém com várias inovações. • Opera simultaneamente em 3 freqüências e 8 sensores de indução balanceados. Array induction imager tool - AIT • Os sinais são enviados em fase, de forma a obter 28 leituras de resistividade a cada intervalo de 3 polegadas. • Essas 28 medidas geram 5 curvas com raios de investigação de 10, 20, 30, 60 e 90 polegadas. • Permite uma melhor definição do fluido, tanto na zona virgem, quanto na zona invadida. APRESENTAÇÃO DO PERFIL • Apresentado no track 4 na escala log de 0,2 a 2000 ohm.m. • Resolução vertical de até 1 ft. Vantagens • Permite quantificar a profundidade da invasão; • Com processamento especial gera imagem resistiva do poço; • Quando submetidas a técnicas de interpretação estas imagens podem ser convertidas em imagens de saturações. Limitações • Efeitos de poço: o sinal proveniente do poço aumenta com o diâmetro do mesmo e com a condutividade da lama; • Efeitos de camadas adjacentes – grandes contrastes de condutividade entre camadas afetam o valor das leituras; • Efeitos de invasão - a correção torna-se mais significativa quando o diâmetro da invasão é maior que 40 in e a condutividade da zona invadida é muito alta. LATEROPERFIS • As ferramentas de lateroperfis funcionam através da emissão de corrente elétrica e, portanto, necessitam de lamas condutivas para o registro dos perfis. • São indicadas nos casos em que as ferramentas de indução não apresentam boa resolução, ou seja: Lamas muito condutivas (acima de 100.000 ppm de NaCl); Altas resistividades. LATEROPERFIS A ferramenta emite uma corrente elétrica constante através de um eletrodo central Ao. Correntes ajustáveis mantém os pares de eletrodos medidores sobre um mesmo potencial, o que focaliza a corrente para a formação. A ferramenta registra a diferença de potencial entre um eletrodo monitor localizado na ferramenta e outro na superfície. LATEROPERFIS • DLL - Dual laterolog Esta ferramenta fornece duas curvas de resistividade, uma rasa (LLS) e outra profunda (LLD). O princípio de funcionamento é o mesmo dos outros latero- perfis, mas apresenta mudanças na quantidade e arranjo dos eletrodos. É apresentado na faixa 4 na escala log de 0,2 a 2000 ohm.m. LATERO-PERFIS • HALS - High Resolution Azimuthal Sonde O perfil apresenta duas curvas, uma de resistividade rasa e outra profunda. Estas curvas, quando processadas, geram imagens de resistividade. Esta ferramenta tem princípio semelhante ao DLL, desenvolvida especialmente para o novo sistema de perfilagem compacto da Schlumberger, denominado de Platform Express. LATEROPERFIS • HRLA - High Resolution Laterolog É a última geração de lateroperfil. Gera 5 curvas com diferentes raios de investigação, semelhante ao perfil de indução AIT. Correções ambientais dos latero-perfis • Efeitos de poço: são mínimos para poços de 8 ½”. Correções são necessárias quando LLD>>Rm; • Efeito de camadas adjacentes: o alto contraste de resistividades entre camadas adjacentes afeta a leitura. Se estas camadas são mais resistivas, as leituras são afetadas para mais, se são menos resistivas, as leituras são afetadas para menos; • Efeito de invasão: depende da relação Rt/Rxo. Quanto maior a relação, menor será o efeito da invasão na leitura de Rt; • Efeito Groningen: consiste no aumento da leitura de Rt em zonas imediatamente abaixo de camadas espessas e muito resistivas. LATEROPERFIS • Vantagens Pode ser corrido em lamas muito condutivas (acima 100.000 ppm); Indicado para altos valores de Rt; Resolução vertical de 1m. • Limitações Não podem ser corridos em lamas não condutivas (base óleo/ar). APLICABILIDADE DAS FERRAMENTAS DE INDUÇÃO E DLL • O contraste entre as resistividades do filtrado da lama (Rmf) e da água da formação (Rw), associado à variação da porosidade foi usado durante muito tempo para escolher qual ferramenta correr em determinado poço. Ferramenta de Microresistividade - MSFL Estas ferramentas possuem um dispositivo esférico focalizado (SFL) em menor escala. A focalização é obtida através de eletrodos auxiliares que, em vez de forçar a corrente a concentrar-se em um raio estreito, impede apenas que a mesma circule na lama e no reboco. É apresentado na faixa 4 na escala log de 0,2 a 2000 ohm.m. Aplicações • A principal utilização do MSFL é fornecer medidas da resistividade da zona invadida (Rxo); • Avaliar reservatórios com grande invasão; • Calcular a saturação de hidrocarbonetos em zonasde água doce. Ferramenta de Microresistividade - MSFL Ferramenta de Microresistividade - MSFL
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