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7/24/2019 Mapeamento da distribuio de fluidos em um modelo de reservatrio pinch-out utilizando modelagem fsica e atr

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V Simpsio Brasileiro de Geofsica

Mapeamento da distribuio de fluidos em um modelo de reservatrio pinch-oututilizando modelagem fsica e atributos ssmicos instantneosCarlos A. M. de Assis* - [email protected]

Marco A. R. de Ceia, Wagner M. Lupinacci e Roseane M. MissgiaLENEP/UENF

Copyright 2012, SBGf - Sociedade Brasileira de Geofsica

Este texto foi preparado para a apresentao no V Simpsio Brasileiro de Geofsica,Salvador, 27 a 29 de novembro de 2012. Seu contedo foi revisado pelo ComitTcnico do V SimBGf, mas no necessariamente representa a opinio da SBGf ou deseus associados. proibida a reproduo total ou parcial deste material parapropsitos comerciais sem prvia autorizao da SBGf.____________________________________________________________________

Abstract

This work aims to show the results obtained fromexperiments using seismic physical modeling techniquesto image non-homogeneous, two phase distribution ofimmiscible fluids inside a cavity on a pinch-out model.

The main goal is to verify how the seismic sections canbe used to observe the fluid distribution in this type ofreservoir. A robust deconvolution method was applied toimprove resolution and instantaneous attributes wereused to help the data interpretation. The results providedan image of the oil-water interface, which reveal acomplex fluid compartmentalization pattern. We hope thatthose studies can improve the understanding in mappingfluid distribution from seismic sections on pinch-outreservoirs.

Introduo

A tecnologia ssmica tem sido utilizada na explorao dehidrocarbonetos por mais de meio sculo. Inicialmenteapenas linhas ssmicas 2D eram adquiridas. Ento, apartir de 1970 os levantamentos 3D comearam a serusados no apenas para explorao, mas tambm para acaracterizao de reservatrios e com isso tm auxiliadono desenvolvimento de campos de leo e gs (Grochau,2009). A ssmica de explorao normalmente tem comofoco o mapeamento das estruturas em subsuperfcie.Com a sua aplicao no monitoramento de reservatrioso foco passa a ser as mudanas na saturao edistribuio dos fluidos, nos gradientes de presso e natemperatura do reservatrio. Com o melhor entendimentoda subsuperfcie possvel diminuir as incertezasassociadas aos dados dos simuladores de fluxo eaperfeioar o posicionamento de poos (injetores eprodutores), como relatado em estudos de caso por

Gouveia et al., (2004) e Gonzalez-Carballo et al., (2006).O mtodo ssmico de reflexo pode ser estudado eaprimorado com dados experimentais obtidos namodelagem fsica ssmica. Neste tipo de modelagemutiliza-se um modelo geolgico em escala de laboratrio,construdo comumente utilizando-se materiais comometal ou plstico. Uma fonte, normalmente um transdutorpiezoeltrico, emite energia ssmica e os campos deonda refletidos no modelo so registrados dando origema um sismograma. Existem muitos trabalhos que utilizameste tipo de modelagem com o objetivo de testaralgoritmos de processamento ssmico, melhorar tcnicas

de aquisio e observar a resposta ssmica que umdeterminado modelo produz. Mu & Cao (2004) realizaramexperimentos em um modelo com areia, no qual sevariou a saturao dos fluidos (, , leo e gua) efoi estudada a resposta ssmica em funo do fator deabsoro. Wang et al., (2009) estudaram os padresgerados em sismogramas por uma caixa de areiasaturada por gs, leo e gua. Cooper et al., (2010)estudaram a resposta ssmica que um modelo na formade cunha produz (difrao, mltiplas e converses demodo) nos sismogramas, utilizando dados sintticos para

apoiar a interpretao dos dados experimentais. Sherlocket al., (2000) simularam a ssmica 4D em caixas de areia,variando a saturao dos fluidos no modelo e obtiveramsucesso no mapeamento dos fluidos nos sismogramas.

Alm disso, Sherlock et al., (2000) tambm realizaramum experimento com um modelo preenchido por gs egua, no qual foi possvel mapear o contato entre estesfluidos com o atributo ssmico cosseno da faseinstantnea. Os atributos ssmicos algumas vezesajudam a visualizar feies, relaes e padres que deoutra forma talvez no fossem percebidas (Sheriff, 2005).Neste trabalho, realizamos medidas ssmicasultrassnicas (escala de laboratrio) em um modelocomposto por um bloco de plexiglass com uma cavidadena forma de cunha que permite ser preenchida por

diferentes fluidos. Esta cavidade foi feita para simular umreservatrio do tipopinch-outou uma trapa. Exemplos dereservatrios com geometria pinch-out so: Gulfaks(Noruega), Marlim e Peregrino (Brasil). Salmoura e leode mquina foram utilizados para simular gua daformao e petrleo, respectivamente. A idia principalno experimento realizado mapear a distribuio defluidos, utilizando atributos ssmicos (fase instantnea eamplitude instantnea), para detectar o contato leo-guae verificar a resposta ssmica que a geometria do modeloproduz.

Configurao do experimento

Este trabalho foi realizado em trs etapas, so elas:aquisio ssmica, processamento e interpretao dosresultados. O modelo utilizado foi construdo complexiglass na forma de um bloco (300 mm x 200 mm x180 mm), que posteriormente foi perfurado para formaruma cavidade do tipo cunha (Figura 1).


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Figura 1- Ilustrao do modelo pinch-out. A cavidade naforma de cunha permite a acomodao de fluidos. Escala1:10.000. A seta verde indica a direo de aquisio.

A escala de construo do modelo foi de 1:10.000. Amedio direta da velocidade na parte do modelo sem acavidade resultou em 2777 m/s para a velocidade deonda P no plexiglass. Em nosso experimento apenasfluido (salmoura e leo de mquina) foi utilizado parapreencher a cavidade. A tabela 1 lista as propriedades

fsicas destes fluidos. Para preencher a cavidade omodelo foi rotacionado de forma que esta pudesse seracessada do topo. O mesmo volume (70 ml) de salmourae leo de mquina foi usado. Para selar a cavidade nsusamos um grampo C comprimindo uma tira de borrachae uma placa de alumnio. Silicone foi aplicado nas bordasda placa de borracha para evitar vazamentos. Devido diferena de viscosidade dos fluidos, quando o modelo foirotacionado novamente para a sua posio original, comomostrada na Figura 1, os fluidos assumiram umadistribuio heterognea, como pode ser visualizado naFigura 2. Os nmeros romanos na Figura 2 foram usadospara facilitar a etapa de interpretao. I a regio apenascom gua, II regio com leo e III a regio com leo naparte superior e gua na parte inferior da cavidade. Ento

o modelo foi posicionado dentro de um tanque com guapara a realizao das medidas ultrassnicas. A distnciada superfcie da gua para o topo do modelo foi mantidaem 100 mm.

Tabela 1- Propriedades fsicas dos fluidos utilizados parapreencher a cavidade.

Propriedade\Fluido Salmoura leo demquina

Densidade (g/cm) 1,023 0,864

Velocidade daonda P (m/s)

1544 1384

Concentrao(NaCl)

40 g/l -

Figura 2 - Fotografia do topo do modelo pinch-out. Oretngulo vermelho indica a rea de aquisio. A setaverde indica a direo de aquisio e o incio da primeiralinha. Os nmeros romanos dividem a cavidade emregies para a etapa de interpretao. A seta vermelhaindica a direo e sentido da crossline.

Aquisio dos dados

As medidas foram realizadas no laboratrio de

modelagem fsica do Lab. de Engenharia e Exploraode Petrleo - Universidade Estadual Norte Fluminense(UENF). O equipamento de mono-canal inclui:temporizador, placas de gerao de sinais e dedigitalizao, amplificadores de baixo rudo etransdutores de contato com freqncia central de 1MHz. A aquisio dos dados consistiu de 60 linhas de300 mm cada ao longo do modelo pinch-out, utilizandoafastamento comum. O afastamento foi fixado em 28mm. O sinal transmitido foi uma forma de onda tone burst

janelada pela funo de Bartlett. A freqncia centralpara o experimento foi configurada para 500 kHz paracorresponder a 50 Hz (escala 1:10.000), que umafreqncia aproximada da utilizada em levantamentosssmicos de campo. O passo entre os traos e as linhas

foi de 2 mm. A tabela 2 lista outros parmetros utilizadospara as medidas. Aps a aquisio, as 60 linhas foramconcatenadas em um nico arquivo no formato sgy e ageometria de aquisio foi inserida em seu header.

Processamento dos dados

O processamento foi composto pela correo esttica,filtragem passa banda, re-amostragem e a deconvoluodos dados. A correo esttica foi realizada para corrigirpequenas variaes no tempo de chegada dos eventos.

A filtragem passa banda foi utilizada para remover rudosde baixa freqncia, provavelmente originados pelaagitao da gua no tanque devido o movimento dos

transdutores, e para preparar os dados para a re-amostragem. A re-amostragem de 0,1 s para 0,25 scolaborou na diminuio do tempo de processamento naetapa de deconvoluo. Por ltimo aplicou-se um mtodorobusto de deconvoluo esparsa no domnio dafreqncia (Lupinacci, 2010). Os dados foram limitadosna regio da cavidade para diminuir o tempo deprocessamento. A deconvoluo eliminou reverberaesque podem estar associadas a mltiplas e a oscilaodos transdutores piezoeltricos (Buddensiek et al., 2009)e aumentou a resoluo dos dados. A Figura 3 mostra oespectrograma de um trao, calculado utilizando a


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transformada de Fourier janelada, limitado na regio dacavidade, antes e depois da deconvoluo. Observa-se oaumento no contedo de freqncia e a compresso doseventos.

Tabela 2 - Lista de parmetros utilizados na aquisiodos dados.

Aps o processamento foi gerado um cubo de dados, quefoi carregado no software de interpretao ssmicaOpendtect 4.2.0v (Figura 4), proporcionando alm dasinlines na direo de aquisio a possibilidade de sevisualizar crosslines (seta vermelha na Figura 2) etimeslices(fatias de tempo constante).

Atributos ssmicos instantneos

Um trao ssmico pode ser representado como a partereal de um sinal complexo. A partir do trao ssmicocomplexo possvel obter os atributos envelope deamplitude (amplitude instantnea) e fase instantnea.Esses atributos so chamados de atributos instantneos,porque eles descrevem concisamente e quantitativa-mente a onda ssmica em qualquer ponto de amostra(White, 1991). Os atributos instantneos descrevem aforma do trao ssmico e podem ser aplicados paraauxiliar na interpretao dos dados. Utilizar o cosseno dafase instantnea para visualizar sees ssmicas pode

ser interessante, pois este atributo atua como um ganhoautomtico o que favorece a continuidade dos eventos(Barnes, 2007). Taner (2001) indica que a amplitudeinstantnea pode ser um discriminador efetivo do limiteentre camadas e que esta representa principalmente ocontraste de impedncia acstica do meio. Nestetrabalho, os atributos instantneos cosseno da fase eamplitude so utilizados para facilitar a visualizao dedetalhes de interesse na etapa de interpretao.

Figura 3 Espectrograma de um trao, calculadoutilizando a transformada de Fourier janelada, limitado naregio da cavidade, antes (a) e depois (b) dadeconvoluo.

Figura 4- Viso 3D da cavidade em funo da energia. Ocontato leo-gua pode ser visualizado claramente.

Resultados

A Figura 4 mostra o cubo de dados limitado na regio dacavidade, visualizado em funo da energia, do qualforam extradas inlines, timeslices e crosslines para asinterpretaes. Nesta figura o contato leo-gua (regio

Freqncia de amostragem do sinaltransmitido

4 MHz

Nmero de amostras (sinal transmitido) 5000

Durao (sinal transmitido) 1,25 ms

Sinal Tone Burst

Funo janela Bartlett

Freqncia do Tone Burst 500 kHz

Fase inicial do Tone Burst 0 graus

Ciclos do Tone Burst 1

Nmero de tiros para o empilhamentovertical

100

Freqncia de amostragem do sinalrecebido

10 MHz

Nmero de amostras (sinal recebido) 3000

Tempo de registro (sinal recebido) 0,3 ms


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III) pode ser visualizado claramente. A Figura 5 mostra alinha 6, esta foi adquirida a 12 mm da posio inicial.Fortes amplitudes marcam as principais estruturas domodelo, como o topo do plexiglass e o topo e a base dacavidade. A base da cavidade pode ser observada comoum refletor de amplitude um pouco mais fraca em relaoao topo da cavidade. Como o modelo foi posicionadosobre quatro suportes de plstico para torn-lo maisestvel dentro do tanque, ocorreu outra reflexo logo

abaixo da que est relacionada com a base do tanque.Uma mltipla do topo do modelo foi observada como umrefletor contnuo e de forte amplitude em 270 s eocorreram difraes nas bordas do reservatrio. Para aetapa de processamento os dados foram limitados naregio da cavidade, pois o objetivo principal destetrabalho estudar a distribuio dos fluidos. Com issotambm se reduziu o tempo de processamento. A Figura6 mostra a linha 1 (regio I e III da Figura 2) em funodo atributo amplitude instantnea antes e depois dadeconvoluo. Observa-se o contato leo-guamergulhando suavemente e o aumento da resoluo(melhor definio e afinamento) dos eventos do topo e dabase da cavidade e da regio dentro desta. A Figura 7mostra a crossline80, que atravessa as regies I e II daFigura 2. Nesta imagem possvel visualizar o atraso notempo de chegada da parte da base da cavidade queatravessa a regio II. Isto ocorreu devido maiorvelocidade de propagao das ondas refletidas na regioI, preenchida com gua, do que na regio II que estpreenchida com leo. A Figura 8 mostra a crossline 115,que est posicionada na regio III. Nesta imagemobservava-se o contato leo-gua na parte central dacavidade e a base da cavidade apresenta-se retilneadevido distribuio aproximadamente uniforme dosfluidos nesta parte do modelo. Tambm foi extrada umatimeslice (fatia de tempo constante paralela ao topo domodelo) dos dados, com a inteno de se observar adistribuio espacial dos fluidos. A Figura 9 mostra a

timeslice 173,5 s visualizada em funo do atributocosseno da fase instantnea. O contato leo-guaaparece aproximadamente como uma linha, devido suasuave inclinao como visto na seo ssmica da Figura6.

Figura 5 - Seo ssmica da linha #6. As principaisestruturas do modelo podem ser observadas nosismograma.

Figura 6 - Seo ssmica da linha #1 visualizada emfuno do atributo amplitude instantnea. (a) Antes dadeconvoluo; (b) Aps a deconvoluo.

Figura 7 - Seo ssmica da crossline #80 (atravessaregies I e II) visualizada em funo do atributo amplitudeinstantnea.

Figura 8- Seo ssmica da crossline #115 (posicionadana regio III) visualizada em funo do atributo amplitudeinstantnea.


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Figura 9-Seo ssmica da timeslice no tempo 173,5 s,visualizada em funo do atributo cosseno da faseinstantnea. O retngulo tracejado indica a rea doreservatrio. A seta verde indica a direo de aquisio.

Discusso e Concluses

Os experimentos realizados no modelo pinch-outpara omapeamento da distribuio de fluidos foram bemsucedidos. Trs regies diferentes da cavidade foraminterpretadas, baseando-se na assinatura ssmica e emimagens do modelo. A regio III est saturada por leo egua. A gua da regio III invade uma parte da regio II,

que esta saturada principalmente com leo. A regio Iest saturada apenas com gua. Nos sismogramas foipossvel observar o contato leo-gua (Figuras 6, 8 e 9) eo efeito de deslocamento da base do reservatrio naseo ssmica (Figura 7) que atravessa a regio quecomea com leo (regio II) e em determinado pontopassa a ser saturada apenas por gua (regio I).Tambm foi possvel testar em dados ultrassnicos umalgoritmo de deconvoluo de alta resoluo, que foidesenvolvido para dados ssmicos reais. Este algoritmoproporcionou um aumento de resoluo nas imagens oque auxiliou na interpretao dos dados. O uso dosatributos ssmicos colaborou na etapa de interpretaorealando detalhes de interesse (contato leo-gua, basee topo da cavidade), sendo possvel confirmar as suas

aplicaes previstas na teoria. Ainda que no tenha sidosimulado um meio poroso dentro da cavidade, o padrode distribuio dos fluidos depois que o modelo foirotacionado forneceu uma geometria interessante,resultando em uma distribuio heterognea dos fluidosdentro do reservatrio.

Agradecimentos

Agradecemos Petrobras pelo financiamento do sistemade modelagem fsica. Ao Marcus Freire pelas discussessobre o mtodo ssmico de reflexo e aquisio dosdados. A Adrielle Silva, Remilson Rosa, EvandroHenrique e Jhonnes Silva pela colaborao durante os

experimentos. E ao PRH20-ANP pela bolsa de iniciaocientfica.

Referncias

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