Avaliação de Formações Agustinho Plucenio

Índice Introdução Mud Logging, Testemunhos (coring) Perfilagems de Poço Aberto Perfilagem de Poço Revestido Integração Sísmica de superfície com perfilagem.

Introdução Proporcionalmente, o custo de perfilagem de um poço é pequeno. Se o poço perfurado não puder ser avaliado perde-se todo o investimento.

Sísmica de Superfície

Comentários Os sinais registrados durante a aquisição sísmica são muito fracos. A terra age como um filtro diminuindo amplitude e frequência com a profundidade. Para melhorar a relação sinal/ruído utiliza-se a técnica de “stacking” ou empilhamento que é a soma de diversos sinais obtidos nas mesmas condições. Quando se deseja aplicar técnicas de AVO procura-se preservar as informações de amplitude dos sinais.

Do microscópico para ...

...a escala macro do reservatório

Inferência para toda a seção sísmica a partir da correlação da Impedância acústica obtida pela inversão das linhas sísmicas com dados de poços

Inversão Sísmica

Sismograma Sintético

Mud Logging Chama-se Mud Logging o serviço que mantém o registro contínuo de: -Profundidade -Taxa de Penetração -Detecção de Gás na superfície e cromatografia. -Descrição litológica das amostras de calha (“shale shaker”) -Fluorescência das amostras de calha. -Características do fluído de perfuração -Peso sobre a broca (“Weight on Bit”) -Torque sobre o BHA.

Mud Logging (cont.) -Taxa de Bombeio. (Ás vezes usados strokes/min) -Temperatura de entrada da lama -Temperatura de saída da lama - Nível do tanque de lama

Descrição litológica Estes dados fazem parte do Mud Log. O geólogo descrevendo as amostras é geralmente um funcionário da empresa petroleira. Contudo pode ser contratado como um elemento da equipe de Mud Logging. O geólogo do turno é responsável por manter a descrição das amostras de calha para intervalos regulares de profundidade (ex:a cada 10m)

Cabine de Mud Logging

Avaliação de formação (OH) A perfuração de um poço é dividida em fases. Cada fase é caracterizada por um “Bit size” e uma lama apropriada. Antes de passar para a fase seguinte o poço, ainda aberto, é perfilado para a avaliação das formações perfuradas. Um dos produtos da perfilagem é o registro contínuo do diâmetro do poço (às vezes em 2 eixos ortogonais). Com estas informações calcula-se o volume do poço e o volume de cimento a ser usado na cimentação do revestimento.

Perfilagem (Logging) A perfilagem de um poço é o conjunto de aquisições de dados, obtidos de forma contínua ou estacionária utilizados para avaliar alguma característica da formação ou da mecânica do poço. Os perfis são usados pelos geólogos, geofísicos, engenheiros de reservatório, engenheiros de perfuração, engenheiros de completação, etc.

Porque perfilar? Perfis ajudam a definir características físicas das rochas como litologia, porosidade, geometria do poro e permeabilidade. Dados de perfilagem são usados para identificar zonas produtoras, determinar a profundidade e espessura das zonas, distinguir entre óleo, gás ou água em um reservatório, e para estimar a reserva de hidrocarbonetos. Ainda, mapas geológicos desenvolvidos a partir de interpretação de perfis ajudam na determinação do relacionamento das facies e na determinação de novas locações para perfuração.

Algumas definições Os dois parâmetros primários determinados a partir dos dados de perfilagem são porosidade (f ) e a fração do espaço poroso preenchido com água de formação (sw ). Para uma rocha sem folhelho Archie (em 1942) estabeleceu uma relação entre a resistividade R de um volume unitário de rocha com a porosidade f, saturação de água sw e resistividade de água Rw. Geralmente a=1,m=2 e n=2 m=fator de cimentação

Para obtermos a resistividade Para obtermos volume de folhelho SP, Perfil de Raios Gamma, Neutron Densidade Para obtermos Rw Perfil SP, Xplots R x f Para obtermos a resistividade Perfis Elétricos,Indução e Lateralog Para obtermos a porosidade Perfis Nucleares (Densidade,Neutrão) ou sônicos

Algumas regiões de interesse:

Antes de uma perfilagem: Para lamas condutivas mede-se: - Rm,T - Resistividade da lama perfuração e sua Temperatura, -Rmf,T - Resistividade e Temperatura do filtrado da lama de perfuração, -Rmc,T - Resistividade e Temperatura da crosta (mud-cake) formada no teste de filtrado.

SP – Potencial Espontâneo O perfil de SP é o registro dos potenciais elétricos que ocorrem naturalmente em um poço em função da profundidade. Como indicado no diagrama, registra-se a diferença de potencial entre um eletrodo na superfície e outro eletrodo situado dentro do poço. SP=Potencial de Membrana (Em)+ Potencial de Junção (Ej) Em = -59.2 log10(Rmf/Rw) at 77°F Ej = -11.5 log10(Rmf/Rw) at 77°F SP = -70.7 log10(Rmf/Rw) at 77°F

Utilização do perfil de SP: Determinação de Rw. Cálculo do Volume de Folhelho. (Vsh) Indicador qualitativo de permeabilidade

Utilização do perfil de SP: Uma vez definidas as linhas base para o folhelho e para a matriz, O perfil de SP pode indicar a % de folhelho

Determinação de Rw com SP: Determinação da resistividade da água de Formação Rw usando SP 1-Corrige-se SP para Temperatura SSP = -(60 + 0.133Tf) log (Rmf/Rweq) Tp = Temperatura na profundidade p em °F . Rmf= Resistividade do filtrado de Lama em ohm.m . Rweq Resistividade da água de formação equivalente ohm.m. Rweq = Rmf ( (SSP)/(10(60 + 0.133Tp) ))

Utilização do perfil de SP: 1-Determine Tp 2-Corrija Rm and Rmf para Tp 3-Encontre SSP 4-Determine a razão Rmf/Rwe 5-Determine Rwe 6-Corrija Rwe to Rw Calculamos Rw necessário para a determinação da saturação Sw! A partir de Rmf e SSP pode-se achar Rw utilizando cartas como as do Schlumberger Log Interpretation Charts sp-1, sp-2,sp-2m,sp-3,sp4

Carta sp-2 (exemplo):

Perfil de Raios Gama (Gr) O perfil de Raios Gama é um dos principais perfis utilizados em perfilagems pois funciona tanto em poço aberto como em poço revestido permitindo estabelecer um controle de profundidade quando o poço está revestido através da correlação da curva registrada. Além disso é utilizado na determinação do volume de folhelho e determinação de litologia.

Perfil de Raios Gama (Gr) Os elementos Th, K e U fazem parte de minerais que participam em diferentes percentuais da composição de rochas do tipo folhelho.

Perfil de Raios Gama (Gr)

Sensor para a ferramenta GR

Calibração da ferramenta GR (American Petroleum Institute)

Padrão Primário para a medida GR (API)

Resolução x Prof. investigação

Resposta Típica GR Log

Interpretação I

Interpretação II

Existe 2 tipos de ferramentas: 1-Mede Gr Total 2-Mede contribuição de K,Th e U separadamente

Natural Gamma Ray Tool

Perfil de densidade Brevíssima introdução aos tipos de decaimentos radioativos. Alguns elementos da tabela períodica são instáveis e no processo para alcançar estabilidade emitem radiações do tipo: alfa beta gama A ferramenta de densidade utiliza a radiação gama.

Decaimento alfa

Decaimento beta Beta particles are electrons or positrons (electrons with positive electric charge, or antielectrons). Beta decay occurs when, in a nucleus with too many protons or too many neutrons, one of the protons or neutrons is transformed into the other. In beta minus decay, a neutron decays into a proton, an electron, and an antineutrino: n Æ p + e - +. In beta plus decay, a proton decays into a neutron, a positron, and a neutrino: p Æ n + e+ +n.

Decaimento gama In gamma decay, a nucleus changes from a higher energy state to a lower energy state through the emission of electromagnetic radiation (photons). The number of protons (and neutrons) in the nucleus does not change in this process, so the parent and daughter atoms are the same chemical element. In the gamma decay of a nucleus, the emitted photon and recoiling nucleus each have a well-defined energy after the decay. The characteristic energy is divided between only two particles.

Interação gama átomo Energia ( eV ) Arthur Holly Compton in 1923 and further verified by his graduate student Y. H. Woo in the years following. Compton earned the 1927 Nobel Prize in Physics for the discovery. Patrick Blackett's the 1948 Nobel Prize in Physics. In nuclear physics, this occurs when a high-energy photon interacts in the vicinity of a nucleus, allowing the production of an electron and a positron pair without violating conservation of momentum. Energia de “repouso” do elétron Produção de par Efeito fotoelétrico Efeito Compton 511 kev 1.022 Mev Energia ( eV )

Perfil de Densidade Uma fonte radioativa emite raios Gama com energia de 662 Kev e intensidade de ~1.3 Cu 2 Detetores do Tipo Scintilação (Xtal NaI+TuboPM) medem a radiação chegando. O número de colisões com espalhamento Compton esta relacionado diretamente com com o número de eletrons na formação. Consequentemente, a resposta da ferramenta à densidade é governada essencialmente pela densidade de eletrons (ne) da formação.

Princípio de funcionamento do Perfil de Densidade Definições Z = Número atômico de um elemento que corresponde ao número de prótons encontrados no núcleo de seu átomo. Não existe dois elementos com o mesmo número atômico. A= Número de massa. A= No.de prótons(Z) + No. neutrons no núcleo do átomo. O número de massa de um elemento químico é representado na parte superior do símbolo ou ao seu lado direito: 23Na ou Na-23

Princípio de funcionamento do Perfil de Densidade O número de átomos por volume |N de formação (Átomos/cc ) é (N/A).r   O número de elétrons por volume é ne = 2(Z/A)r então 2(Z/A)r=(1/scL) ln(no/n) e r= 1/(scL(2Z/A))ln(no/n) 2Z/A é aproximadamente igual a 1 para a maioria das formações Sandstone: (SiO2) Z/A = .499 Limestone: (CaCO3) Z/A = .500 Dolomite: (CaMg(CO3)2) Z/A = .499 r = A – Bln(n)

Compensação do efeito do reboco.

Medidas efetuadas: -Diâmetro do poço ( Caliper –in ) -Densidade (Rhob – g/cc) -Fator Fotoelétrico (Pef – barn/e) -Correção utilizada na determinação da densidade (controle de qualidade) ( dRho –g/cc)

Resposta de algumas substâncias:

Interpretação:

Perfil típico: Rhob Pef dRho Caliper

Perfil de Neutrons Uma fonte radioativa emite Neutrons com energia de 16Mev e intensidade de 16 Cu. 2 Detetores de Neutrons do tipo detetor proporcional com He3 medem a quandidade de neutrons chegando. Tanto a água como hidrocarbonetos possuem o Hidrogênio em sua constituição.O hidrogênio, dentre a maioria dos elementos encontrados na rocha é aquele cuja massa do núcleo mais se assemelha à massa do neutron. Isto explica sua alta secção eficaz para espalhamento elástico de neutrons e também o máximo “decremento logarítimo” médio de energia por colisão.

Medidas efetuadas: f= K1 + K2.(N/F) Assim a densidade de neutrons termais em um ponto no espaço entre fonte e detetor depende somente de: Distância da fonte (espalhamento geométrico) Densidade dos átomos que causam espalhamento elástico e inelástico.(Os neutrons de alta energia viajam muito mais longe do que os neutrons termais.) Densidade dos átomos que capturam neutrons. A razão das taxas de contagem dos dois detetores (N/F) é proporcional a porosidade da formação f. Para um determinado espaçamento fixo dos dois detetores e uma fonte emissora de neutrons com uma determinada energia podemos dizer que para uma faixa de valores de f ;   f= K1 + K2.(N/F)

A leitura da ferramenta de neutrão sofre diversas correções ambientais: Correção por Tamanho do poço, Expessura do reboco, Salinidade da lama, Peso da lama (densidade), Temperatura , Pressão e Salidade form. Calcarenito

O perfil de Neutrão é normalmente corrido combinado com a ferramenta de Densidade. A entrada com o par ( Rhob, Nphi) Define a litologia e a porosidade para regiões sem a influência de folhelho. Veremos mais tarde como corrigir o efeito de Vsh.

Ferramenta sônica: DT=1/2((TT1-TT2)/2 + (TT3-TT4)/2) DT=(1-F)DTm + FDTf, onde DTm=Tempo de trânsito da rocha matriz. DTf= Tempo de trânsito do fluído da rocha e F=Porosidade (sônico)

Perfis de Resistividade

Princípio da ferramenta Lateralog

Houve enormes avanços na tecnologia de focalizar a corrente de medida.

Vista da ferramenta DLT-E (Schlumberger)

Resistividade da zona invadida

Imagem com perfil de micro-resistividade

Resistividade com Ferramentas de Indução-Princípio de Funcionamento

Resistividade com Ferramentas de Indução-Princípio de Funcionamento

Resistividade com Ferramentas de Indução-Princípio de Funcionamento

Resistividade com Ferramentas de Indução-Fator Geométrico

Array Induction Tool (di=10¨ a 90¨)

Escolha da técnica

Permeability logging Ressonância magnética

Interpretação rápida Exemplo perfil Indução/Densidade/Neutron/GR Cortesia da Petrobras UN SE-AL

Interpretação rápida

Dados:Cortesia da Petrobras UN SE-AL Interpretação rápida Exemplo perfil Indução/Densidade/Neutrão/GR Dados:Cortesia da Petrobras UN SE-AL

Exemplo de uma Interpretação de Perfis

LWD-Logging while drilling

LWD-Logging while drilling

Perfilagem em Poços Revestidos Existem inúmeros perfis de poço revestido: -Perfis para análise da cimentação -Perfis para análise da condição do revestimento -Perfis para determinação da saturação de água da formação. -Perfis para determinação de porosidade, -Perfis para análise da produção ( Production Logging Tools) -etc.

Avaliação da Cimentação

Avaliação da Cimentação 1-CBL-VDL-GR-CCL

Determinação da trajetória do poço A trajetória de um poço é o conjunto de dados profundidade medida, inclinação e azimute da inclinação. A trajetória de um poço pode ser obtida de 3 formas: - Foto (Realizada antes de retirar o BHA para perfilar) - Measure While Drilling (MWD) - Perfilagem com ferramentas direcionais tipo SHDT, GCT, BGT,

Como não se costuma realizar medir a direção da inclinação dentro do revestimento, a sapata do último revestimento, (“casing shoe”), é utilizada como o ponto onde se considera a profundiade vertical=profundidade medida. (“tie-in point”) A partir do “tie-in point” o conhecimento da profundidade medida, inclinação e direção da inclinação (“azimuth of hole deviation”) permite calcular a posição do ponto em 3D. Costuma-se corrigir a direção da inclinação com o valor da declinação magnética do local.

Unidade Perfilagem em Terra

Alguns perfis Perfis de Resistividade - Induction Log –Dual Induction Log- Dual Lateralog – Array Induction – Micro-Spherical Log – Azimuthal Lateralog Perfis de Porosidade - Litho Density Log – Compensated Neutron Log -Borehole Sonic Compensated Log – Combinable Magnetic Resonance Log Perfis Lithológicos -GR log, Natural Gamma-Ray Log, Fullbore Formation Microimager Perfis para estudo de campo -Vertical Seismic Profile, Stratigraphic Dipmeter Tool, Offset VSP, Dipole Sonic Imager,etc Perfis amostradores - Chronological Sample Taker, Repeat Formation Tester, Modular Formation Dynamics Tester, etc. Perfis de Imagem - Ultrasonic Borehole Imager,

http://adamite. igs. indiana http://adamite.igs.indiana.edu/indgeol/problems/lessons/rockcycle/index.htm http://www1.slb.com/petr.dir/index.html http://pumpjack.tamu.edu/ http://www.pe.utexas.edu/Dept/Reading/general.html http://www.pe.utexas.edu/Dept/Reading/petroleum.html http://www.aww.co.uk/oil/ http://www.spe.org/cda/2001_otc_front_door/1,1240,3325,00.html http://www.cicpro.com/Pages/cicpro.html