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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.
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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.
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)
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 águaswe 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 Perfis Elétricos,Indução e Lateralog Para obtermos a porosidade Perfis Nucleares (Densidade,Neutrão) ou sônicos
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 . RweqResistividade 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 Rmfpara 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
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.
Existe 2 tipos de ferramentas:1-Mede Gr Total2-Mede contribuição de K,Th e U separadamente
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 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 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 Energia ( eV ) 511 kev 1.022 Mev
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)
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)
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: • 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 formaçãof. 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 def ; 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.
