aula 1- (perfilagem de poÇo e petrofÍsica

PERFILAGEM DE POÇO e PETROFÍSICA

CARLOS AFONSO DE ANDRÉ[email protected]

DADOS INSTRUTOR

• Carlos A André

– Geólgo Senior/Consultor técnico – Petrobras S/A – Acompanhamento Geológico de Poço – 87/93

– Avaliação Petrofísica e Perfilagem de Poços – 93...

– Graduação: IG Universidade de São Paulo 1986– Curso de Extensão (Petrofísica) Univ do Texas em Austin- 2006

– Docência em Avaliação Petrofísica na Universidade Petrobrás

– Email [email protected]


1 dia:

•Perfilagem de Poço–Tipos, aplicações, tipos de perfis, resolução vertical e profundidade investigação, efeito geométrico, ambiente de

perfilagem, acompanhamento geológico,

•Petrofísica básica: –Porosidade, Permeabilidade e Saturação


2 dia:•Perfis de Raios Gama (GR); •Potencial espontâneo (SP) ;•calibre de poço (cáliper); •Amostragem lateral (rocha); •Sísmica de Poço;

– Objetivos, Princípio de aquisição, Controle de qualidade


3 dia:•Perfis de resistividade•Perfil de Densidade; •Perfil de Neutrons; •Perfil Acústico (sônico)



4 dia:•... 3 dia•Perfil de Ressonância Magnética; •Perfil de Imagem; •Teste de formação a cabo



5 dia:•... 4 dia•Avaliação Petrofísica básica –

-EXERCÍCIO FINAL-

PERFILAGEM DE POÇO

• O QUE SIGNIFICA PERFILAGEM EM POÇOS?

• Registro das propriedades físico-químicas das rochas ao longo do poço, mediante o uso de equipamentos especiais.

• O que os perfis realmente medem?

• O que podemos inferir?

• O perfil esta bom?

Tipos de aquisição de dados

• Dados de Perfuração (mudloging);

• Perfilagem poço aberto– A cabo (WL)

– Durante a perfuração (LWD)

• Perfilagem a poço revestido (perfis produção)

Princípio

• Mudlogging

Peneiras de lama

Aplicação Mudlogging

• Monitorar performance da perfuração (sensores diversos);

• Determinação de litologia/ correlação;• Indicação preliminar de indícios HC/tipo;• Indicação de estabilidade mecânica.

Aplicação Mudlogging

• Sensores :de peso sobre broca, densidade e temperatura de lama (entrada e saída), torque, rotação, vazão das bombas, volumes nos tanques (sistema), pressão de entrada e saída...

• Acompanhamento Geológico–Lupa, Detector de gás/gás trap, cromatógrafo,etc

EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO ACOMPANHAMENTO GEOLÓGICO

Lupa

DescriçãoAmostras

FluoroscópioDetetor de Gás

Indícios

PENEIRAMENTO DE AMOSTRAS

AmostraFina

AmostraGrosseira

CASCALHOS

PENEIRA

AMOSTRA

Descrição

Litológica

INDÍCIOS

Perfil de Acompanhamento Geológico

TESTEMUNHAGEM

Testemunho

Modo recuperação de testemunho

Testemunho

TESTEMUNHOS

• ACONDICIONAMENTO

TESTEMUNHOS

Perfilagem de Poços

• QUALITATIVO– Definição estratigráfica

– Identificação de litologia– Correlação entre poços

– Identificação de fluidos– Qualidade do reservatório

…


• QUANTITATIVOS– Resistividade da Formação

– Porosidade do reservatório– Saturação de água do reservatório

– Salinidade da água da formação– Argilosidade no reservatório

– Permeabilidade (índice?)


• LWD– Geonavegação;

– Parada de poço;– Antecipação de informações

– Perfilagem em condições adversas.

PRINCIPAIS PERFIS

• RADIOATIVOS– RAIOS GAMA

• –TOTAL• - ESPECTRAL (NATURAL E INDUZIDO)

– DENSIDADE

– NEUTRONS

PRINCIPAIS PERFIS

• RESISTIVOS A CABO– LATEROPERFIL

– INDUÇÃO*(POTENCIAL ESPONTÂNEO (SP))

• RESISTIVOS LWDONDA ELETROMAGNÉTICA

PRINCIPAIS PERFIS

• ACÚSTICOS – (MONOPOLO, DIPOLO); (LWD – QUADRIPOLO)

• IMAGEM – (RESITIVA E ACÚSTICA) LWD (DENSIDADE, RAIOS GAMA)

• RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR• TESTADOR DE FORMAÇÃO• AMOSTRAGEM LATERAL (SÓ A CABO)

– (ROTATIVA E PERCURSIVA)

• SÍSMICA DE POÇO

OBJETIVOS

• RESISTIVIDADE – Cálculo de saturação Identificação de Fluidos, correlação litológica;

• DENSIDADE/SÔNICO NEUTRONS – Porosidade, correlação litológica, cálculo de argilosidade, identificação de fluido, geomecânica, etc;

• POTENCIAL ESPONTÂNEO (SP) – indicação de permeabilidade, cálculo de argilosidade, correlação;

• RAIOS GAMA (GR)– correlação litológica , correlação estratig, indicação de argilosidade.

OBJETIVOS

• Ressonância Magn ética Nuclear (NMR) –Porosidade, índice de permeabilidade, correlação;

• PERFIS DE IMAGEM- indicação de mergulho e azimute de acamamento e fraturas,indicação textural, vugs, correlação estratigráfica, estudos sedimenólógicos;

• AMOSTRAS DE ROCHA E FLUIDO - análises diversas;

• SÍSMICA DE POÇO- ajuste da seção sísmica

CONCEITOS

1. MWD (Measurement While Drilling)

2. LWD (Logging While Drilling)

Aplicações de Perfis LWD

PERFILAGEM DE POÇOS

• Perfilagem Durante a Perfuração (LWD)

Ambiente LWD

Exemplo configurações

1.MWD (Measurement While Drilling):

Registro de propriedades físicas do poço durante

a perfuração, (p. ex.: pressão interna e anular, temperatura e posicionamento em três dimensões

no espaço). Ferramentas de MWD que medem parâmetros da formação são conhecidas como

ferramentas de LWD.


2. LWD (Logging While Drilling):

Medida de propriedades da formação (raios gama,

resistividade, densidade, neutrão, sônico, ressonância

magnética nuclear, tomadas de pressão e sísmica)

durante ou logo após a perfuração do poço, através de ferramentas integradas ao BHA.


LWD - Telemetria

Tipos de Telemetria

Aplicações especiais:

1.Geodirecionamento ( Geosteering):

Controle direcional intencional do poço baseado nos resultados das medicões/interpretações de perfis ao invés de seguir simples alvos posicionados no espaço, usualmente com a intenção de manter o poço dentro de uma zona de interese (pay zone).


2. Programação de parada ( Geostopping):

Utilização dos dados de LWD para determinar a parada do poço em função de uma necessidade específica.


Taxa de Amostragem

• LWD – taxa de amostragem (pela taxa de penetração)– Dados em tempo real

• Ideal 0,5 amostras por pé;• Pode impactar A TAXA DE PENETRAÇÃO (ROP)

– Dados em memória• Ideal 0.5 amostras por pé

Taxa de Amostragem

• Wireline - taxa de amostragem (pela velocidade do cabo)– 0,5 amostras por pé– 0.06 amostras por pé - imagem

Resolução vertical/ Profundidade investigação

• LWD – Wireline

– Depende distância fonte-receptor;– RV varia inversamente à PI;

– “Efeito Geométrico” da ferramenta.

No mundo ideal todas as leituras correspondem ao mesmo volume de investigação

• “A história merece ser lembrada ”

Perfilagem de Poços por: Paulo Soeiro

UNIDADE DE PERFILAGEM

ESQUEMA DA OPERA ÇÃO DE PERFILAGEM (CABO)

Unidade dePerfilagem

Perfilagem de Poços por: Paulo Soeiro

Cabo dePerfilagem

Sonda dePerfilagem

Perfis A cabo

Informações Importantes

• Controle de profundidade• Velocidade perfilagem• Amostragem vertical• Calibrações• Seções repetidas, correlação

profundidade• Condições mecânicas do poço/ fluido de

perfuração, temperatura, etc

PERFILAGEM DE POÇOS• CONVEYED LOG

Inclinações maiores que 60 0

TIPOS DESONDAS SM

SC

NS PA SS

CA

MA

DA

S G

EO

LÓG

ICA

S

Superfície

Fase 26”Rev. 20”

Fase 17 ½”Rev. 13 3/8”

Fase 12 1/4’’Rev. 9 5/8”

Fase 8 ½”

Poços Convencionais

RESERVATÓRIOOBJETIVO

Ambiente de perfilagem

BBBB RRRR

GásÓleo

Água

Sup.

Fluido de Pefuração:•Resfriamento da broca

•Limpeza do poço

•Estabilidade do poço

Tipos:•Base água

•Base óleo

•Emulsão inversa

•Aerados

1

2

3

4

5

Circuito de Circulação1- Tanques de “lama”;

2- fluido injetado pelo interior da coluna;

3- fluido sai pelos jatos da broca;

4- fluido retorna pelo espaçõ anular do poço

5- fluido passa por sistema de peneiras e centrífugas ...

1... Bomba de lama ...2..3..4..5..

Pressão Hidrostática•Acima da Pressão Reservatório

•Abaixo da Pressão Reservatório

Ponto de Coletade Amostras

PERFURAÇÃO DE UM POÇO

Invasão peloFiltrado

AMBIENTE DE PERFILAGEM


MISTURA DE LÍQUIDOS E SÓLIDOSFINOS EM SUSPENSÃO

FILTRAÇÃO DINÂMICA E ESTÁTICA

COMPOSITE LOG

DT135 35

RHOB2 3PHIN45 -15

GR0 150

CALIPER6 16

BS= 8 1/2” 0.2 2000

MR

=X

X

PHIN

2475

2450

RT

APRESENTAÇÃO DE UM PERFIL

ESCALAS DIVERSAS

1:200

1:1000

1:20

COMPOSITE LOG

DT135 35

RHOB2 3PHIN45 -15

GR0 150

CALIPER6 16

BS= 8 1/2” 0.2 2000

MR

=X

X

PHIN

2475

2450

RT

APRESENTAÇÃO DE UM PERFIL

PERFIS A POÇO REVESTIDO

Alguns perfis de poço aberto são corridos também a poço revestidoComo o GR, principalmente para correlação, o perfil sônico, para atestar qualidade de cimentação.

Outros são corridos quase que exclusivamente a poço revestido para operações de melhora da produção em busca de óleo deixa para traz como os perfis de carbono oxigênio ou mesmo perfil de sigma ( ambos perfis de neutrons).

PERFIS A POÇO REVESTIDO

Outras aplicações como perfil de temperatura ou de spiners são muito utilizados durante testes de formação para medir vazão.

REALIDADE GEOLÓGICA

ARCABOUÇO GEOLÓGICO

RELAÇÃO DE ESCALAS

AVALIAÇÃO DE FORMAÇÃO

A avaliação de formação não se restringe somente à interpretação dos perfis e teste e parâmetros de rocha individualmente. A correlação desses dados (rocha-perfil-teste) é um dos pontos mais importantes na avaliação de formação e o intérprete jamais pode esquecer disto.

ROCHA

PERFILTESTE

PETROFÍSICA BÁSICA

• ESTUDO DAS PROPRIEDADES DO CONJUNTO ROCHA/FLUIDO SATURANTE

– POROSIDADE, PERMEABILIDADE, SATURAÇÃO

• OBJETIVO É FORNECER SUBSÍDIOS PARA CÁCULO DE RESERVAS E PRODUTIVIDADE


PERFIL

TESTE

ROCHA

ENFOQUE SISTÊMICO


• POROSIDADE onde

V é volume total (BULK); Vs volume de sólidos e Vp volume de poros

é controlada1- ARRANJO DE PARTÍCULAS, SUA FORMA, TAMANHO DE GRÃOS, COMBINAÇÃO DE TAMANHOS DE GRÃOS;

2-COMPACTAÇÃO, DEFORMAÇÃO, FRATURAMENTODIAGÊNESE, CIMENTAÇÃO, DISSOLUÇÃO, ARGILOSIDADE.

VVV s /)( −=φ sp VVV −=

PETROFÍSICA BÁSICA POROSIDADE

TAMANHO DE GRÃOPara partículas esféricas menores que 100 microns o empacotamento mostra incre-mento de porosidade; por outro lado, com o aumento do tamanho das partículas chegamos a um limite mínimo de porosidade. Abaixo disto somente por outros fatores como deformação, dissolução ou cimentação por exemplo.

PETROFÍSICA BÁSICAPOROSIDADE

• Empacotamento:• Randônico >= 0.39 (dependente de tamanho de grão)• Cubico 0.476• Ortorrombico 0.395• Romboédrico 0.260• Tetragonal 0.302

• Formato de grãos ( Máxima Porosidade)

• Esferas >=0.399 (tamanho do grão)

• Cubos 0.425• Cilindros 0.429

• Discos 0.453


• Na natureza as rochas tem grãos de diversos tamanhos, muitas vezes multimodais.

• É fácil entender que se o espaço entre um empacotamento de um mesmo tamanho de grão for ocupado por grãos menores a porosidade diminuirá. Ou se parte do empacotamento for substituído por grãos maiores idem.

• Rochas de menor granulometria normalmente são melhor selecionadas, daí a melhora na porosidade.


• MEDIÇÕES LABORATORIAIS:• Medição direta, Vs é obtido desagregando a

amostra;• Imbebição, a rocha é pesada antes e após a

imbebição por um fluido de densidade conhecida; a diferença de peso é RHOf Vp

• Injeção de mercúrio, o volume bulk e Vp são obtidos medindo-se o volume de mercúrio deslocado e injetado

PETROFÍSICA BÁSICA POROSIDADE - MEDIÇÕES LABORATORIAIS

• Esquema da mediçãoda porosidade porinjeção de mercúrio

Este método mede o volume bulk, podefornecer a variação da curva de pressão

com a injeção do mercúrio, permitindo o

estudo do tamanho de poros(garganta de poros).


• Expansão gasosa; utiliza a lei de gases ideais. O sistema é mantido em condições isotermais.


)()( 2132211 SS VVVPVPVVP −+=+−

→= ;11 atmP

• Outros métodos: conhecendo-se a densidade da rocha; injetando contraste em lâminas petrográficas.

• Medição do volume Bulk V: conhecendo-se as dimensões da amostra; injeção de mercúrio e método de Arquimedes


• Em alguns estudos é necessário levar a amostra ás condições de pressão do reservatório


• POROSIDADE – POR PERFIS“Medida direta” (índice Hidrogênio)• Perfil de Nêutrons (porosidade total)• Perfil de NMR (porosidade total)Medida derivada• Perfil de densidade (porosidade total)• Perfil sônico (porosidade primária)



• Porosidade Para arenitos argilosos, a maioria dos perfis fornece a medida de porosidade total. Para obter a porosidade efetiva (sem a porosidade de argila) é necessário saber qual o conteúdo de argila/folhelho da rocha e sua distribuição no meio poroso.

• QUAL A DIFERENÇA ENTRE ARGILA E FOLHELHO?

• ARGILA: MINERAL DE ARGILA OU FRAÇÃO ARGILA

• FOLHELHO: ROCHA CONTENDO MINERAIS DE ARGILA E DA FRAÇÃO ARGILA (SILICICLÁTICOS); COMPOSIÇÃO ENTRE 30 A 70% DE MINERAIS DE ARGILA

PETROFÍSICA BÁSICA POROSIDADE POR PERFIS

• DISTRIBUIÇÃO DA ARGILA/FOLHELHO?

• PHIe = PHIt – VSH PHIsh


• O método tradicional de cálculo de Vsh considera a relação entre a leitura de um perfil (Lp), com a leitura no folhelho adjacente (Lsh) e uma estimativa desse perfil em uma zona “limpa” (Ll):

Vsh= (Lsh-Lp)/(Lsh-Ll)



Posso utilizar as características do Folhelho adjacente em meu reservatório?

• Porosidade sônica (Wylie)


)1(.log φφ −+= ∆∆∆ ttt maflΔt

Δt

Δt

Δt m

afl

ma

log −

−=φ

• Porosidade densidade


)1.(. φρφρρ −+= mafbfma

bma

ρ−ρρ−ρ=φ

shshshmawhwwb VVSS ρφρφρρρ +−−+−−= )1.()).1((

))1((

)(

wwfwma

shmabma

SS

Vsh

ρρρρρρρφ

−+−−+−=

• Permeabilidade de uma rocha em função de um fluido é a facilidade com que ela, rocha, permite que esse fluido flua pelo meio poroso.

• É importante notar que a permeabilidade varia:

1. com diferentes fluidos e 2.quando existe mais de um fluido (imiscíveis) nos

poros, permitindo fluxo bifásico, introduzindo o conceito de permeabilidade relativa.

PETROFÍSICA BÁSICA PERMEABILIDADE

• Darcy – A mais de 150 anos introduziu um experimento simples para medir a permeabilidade


L

PPAQ oi

µ)( −= K

• Q é a vazão em m3/s;• Po e Pi são as pressões de entrada e saida

em dyna/cm2 ou Pa;• µ é a viscosidade em poise ou Pas;• L comprimento (cm2 ou m2) e A a área da

amostra (cm3 ou m3);• K é a permeabilidade em Darcys D ou mD

• Existe uma relação intuitiva entre a permeabilidade com a porosidade contudo, existem diversos fatores que podem comprometer essa relação:– Geometria do espaço poroso;– Conectividade dos poros;– Tamanho das gargantas de poro.

• Em arenitos normalmente, quanto maior o tamanho das partículas melhor a permeabilidade


• Arenitos normalmente guardam melhor relação entre porosidade e permeabilidade. Carbonatos são muito heterogeneos e por isto guardam várias classes de permeabilidade


• Exemplo de correlação em carbonato da porosidade com a permeabilidade por classe de partículas.


• A permeabilidade não é medida em perfis, contudo, buscam-se correlações empíricas entre dados de porosidade, saturação ou outro parâmetro, com dados de rocha.

• Os perfis de ressonância magnética podem fornecer um índice de permeabilidade, contudo essa medida depende da correlação rocha perfil.


• Dados de Teste de formação a cabo são muito pontuais e afetados por dano na parede do poço

• Dados de Testes a poço aberto ou revestido DSTs fornecem medidas mais confiáveis, em situação dinâmica, contudo, refletem a média de um intervalo testado.


Em laboratório a medição de permeabilidade utilizando gases implica na necessidade de correção para o efeito da compressibilidade.

Para fins de ajuste e previsão de histórico de produção, em laboratório é medida a permeabilidade relativa, que éa relação entre uma permeabilidade efetiva e uma permeabilidade de referência.


Nos ensaios laboratoriais, quando se mede a permeabilidade a dois fluidos escolhe-se um dos fluidos, como permeabilidade de referência.

exemplo: Num plugue contendo água drena-se com óleo até a Swi de 20% (koe); embebe-se com salmora.Dividindo-se as permeabilidades pontuais por koe teremos Kor e Kar (relativas) ver figura seguinte onde a kro a Swi de 20% é igual a 1.


• O gráfico abaixo relaciona a permeabilidade relativa de dois fluidos com a saturação de água


• Existem diversas metodologias para medição da permeabilidade relativa, em comum o fato de utilizar-se dois fluidos,

1. variando imbebição e drenagem medindo-se a permeabilidade efetiva;

2. Fluindo os dois fluidos ao mesmo tempo variando-se a quantidade relativa entre eles.


• Equação de Archie

• Fator de Formação (F)• Índice de Resistividade (I)

• Parâmetros Rw, m, n, - Perfil e Laboratório• Fatores petrofísicos que influenciam m, n

- argilosidade, microporosidade,

- molhabilidade, conectividade

PETROFÍSICA BÁSICA SATURAÇÃO

• EQUAÇÃO DE ARCHIE



Rw

Ro

Ro

Rw

F = Ro/Rw


Ø = 5 % Ø = 10 % Ø = 15 % Ø = 20 %

F1 F2 F3 F4

Log ø

Log F

• F = 1/øm

• m = expoente de cimentação

• expoente de porosidade


F = Ro/Rw

Ro = Rw/øm

F = 1/øm Rw = Ro . øm

1a Relação de Archie


Sw = 100 % Sw = 80 % Sw = 60 % Sw = 40 %

F1 F2 F3 F4

Ro Rt1 Rt2 Rt3

I = Rt/Ro

Log I

Log Sw

I = 1/Swn

n = expoente de saturação


I = Rt/ Ro

Swn = Ro/Rt

I = 1/Swn

2a Relação de Archie

• Fator de formação

• Indice de resistividade

Swn = Rw / (Rt * øm ) (Equação de Archie)

F = Ro/ RwRo = Rw/øm (Archie 1)

F = 1/øm

I=Rt/RoRo = Rt/I = Rt*Swn (Archie 2)

I = 1/Swn



• logF = log a - mlog øTeoricamente

Se F=ø=1

Logo a=1


• log I = 1 - nlog Sw


• m pode ser estimado com porosidade e perfis elétricos em uma zona de água

m = - log (Ro/Rw) / log øPicket Plot (ø x Rt)


• Os parametros m e n alteram a Sw na mesma direção

• Aumentar m ou n aumenta a Sw• m esta relacionado à tortuosidade do caminho

da corrente elétrica• n esta associado à distribuição dos fluidos nos

poros

Swn = Rw / (Rt * øm ) (Equação de Archie)

QUALIDADE DOS PERFIS

• Direção de perfilagem; normalmente do fundo do poço para cima;

• Tensão do cabo, forças de resistência;• Desvio do poço (geometria);• Incertezas de posicionamento;• Correlação de profundidade;• Log splicing...

aula 1- (perfilagem de poÇo e petrofÍsica

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