perfilagem
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Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRNDepartamento de Engenharia de Petróleo
Perfilagem de Poços–PTR0403Docente: German Garabito Callapino
Natal, RN
Perfilagem de Poços
Discentes: Hannah Lícia Cruz Galvão Tatiane de Gois Santos
Propriedades Petrofísicas
Índice:
Apresentação Introdução
• Petrofísica• Propriedades Petrofísicas das rochas• Porosidade• Permeabilidade• Saturação• Molhabilidade• Determinação das propriedades das rochas a partir dos perfis
Bibliografia
Propriedades Petrofísicas
Apresentação:
A presente apresentação tem por objetivo fazer uma revisão sobre as propriedade petrofísicas (porosidade, permeabilidade e saturação), assim como, trazer uma explicação de como determiná-las a partir das informações fornecidas pelos diversos perfis geofísicos.
Propriedades Petrofísicas
Introdução:
Petrofísica
• Conceito: É o estudo das propriedades físicas e químicas que indicam a ocorrência e o comportamento de rochas, petróleo e fluidos. Para caracterizar corretamente uma reserva de petróleo ou gás, deve-se fazer medições da resistividade, do neutrônio e da densidade de maneira que se possa quantificar a real porosidade, saturação e permeabilidade da reserva.
• Objetivos: Interpretação das propriedades físicas das rochas reservatório tem o objetivo de avaliar o volume de hidrocarbonetos existente no campo e o volume recuperável (extraível).
Propriedades Petrofísicas
Fatores que afetam as Propriedades Petrofísicas
Há influencias dos diferentes tipos de folhelhos e argilas na porosidade e permeabilidade tanto na direção horizontal como na vertical Argilas
alogênicas
Folhelhos granulare
s
Grãos de xisto limoso ou floculos
Pelotas biogênicas
Folhelhos estruturais
Classificação geológica Esquema
Classificação do registro de
poços
Influência das características do
reservatório
Folhelhos estruturaisDetrítico de
minerais de argila
Grãos de quartzo distribuídos
aleatoriamente Camada laminada
Folhelhos laminados
Matriz de folhelhos
Detríticos minerais de argila
preenchendo o espaço poroso
Folhelhos dispersos
Argilas autigênicas
Minerai de argila de alteração in
situ de feldspatos,
micas...
Partículas discretas, revestimentos de
poros
Argilas dispersas
Substituição pseudomorfose (Le. Feldspatos)
Formação de minerais de argila
sob influência hidrotermais
Preenchimento dos porosPreenchimento de
fraturas Argilas laminadas
Concentração de componentes
insolúveis (argilas, matéria orgânica...)
sob pressão e solução
estilólitosArgilas laminadas
Propriedades Petrofísicas
Propriedades Petrofísicas das Rochas
• Porosidade
É a percentagem ou fração de espaço vazio da rocha ocupado por fluídos ( água, óleo, gás e ar) em relação ao volume total da rocha.
Figura 1: Porosidade da rocha.
%100total
poroso
V
V
Propriedades Petrofísicas
• Seleção de Grãos
Figura 2: a: grãos mal selecionados; b: grãos bem selecionados.
• Porosidade Primária e Secundária
Propriedades Petrofísicas
• Porosidade Absoluta: Corresponde ao volume total de espaços vazios.
• Porosidade Efetiva: Se refere aos espaços dos poros conectados entre si.
rocha da total
grãos de totalrocha da total
V
VVa
rocha da total
tadosinterconec poros
V
Ve
Em relação a conectividade dos poros, pode-se distinguir:
• Porosidade não efetiva: Representa os volumes dos poros fechados ou não conectados
Figura 3: Grãos conectados e não conectados
Propriedades Petrofísicas
Fatores que afetam a porosidade:
• Arranjo dos Grãos; Forma dos Grãos; Tamanho dos Grãos; Seleção; Materiais Cimentantes.
Pode-se medir a porosidade de 2 formas:
• Método Direto: As medidas são feitas á partir de corpo de prova.
• Plugs ou testemunhos – É um método muito caro por ser uma operação demorada. Apenas 5% a 10% dos poços é testemunhado.
• Lâminas ou microscópicos – É feito através de corte no testemunho.
• Método Indireto: A resposta se dá através de ondas sonoras.
• Perfilagem - Tem-se como vantagem obter o registro das medidas ao longo de toda extensão do poço, e também a possibilidade de dispensar uma amostragem de rocha para obter diretamente os atributos. Fato que oneraria muito em termos financeiros e operacionais a perfuração de um poço.
Propriedades Petrofísicas
Determinação da porosidade
• Segundo Archie (1942), a estimativa da porosidade esta baseada na relação entre o fator de formação (F) e porosidade (𝜙) , dada pela seguinte expressão.
Em que , sendo Ro e Rw respectivamente, a resistividade da formação saturada e resistividade de fluídos dos poros. O parâmetro “a” uma constante empírica especifica das rochas da área de interesse, “m” uma constante conhecida como fator de cimentação que depende do tamanho de grão e as interconexões complexas entre poros (tortuosidade).
(-m)aF=
w
o
R
RF
0,62 < a < 1
2 < m < 3
Propriedades Petrofísicas
• Permeabilidade
É a capacidade de uma rocha permitir o fluxo de fluido ou também a propriedade da rocha de transmitir fluidos. Segundo a lei de Darcy a permeabilidade pode ser obtida da seguinte maneira:
Em que q é a vazão (cm³/s), k a permeabilidade (Darcy-D), A a área do fluxo em (cm²), μ a viscosidade (cp) e a variação de pressão com o deslocamento (atm/cm).
dL
dPq
kA
= 21A
q=
PP
Lk
dL
dP
Propriedades Petrofísicas
• Permeabilidade
A permeabilidade também pode ser estimada a partir da saturação de água irredutível, Sir, a mesma que é estimada a partir de medições de resistividade nas partes da formação com saturação irredutível:
Em que c é uma constante dependente da litologia e tamanho dos grãos da formação e Sir é a saturação irredutível, ou seja, é a quantidade mínima de água que resta após o deslocamento da água dos poros pelos hidrocarbonetos.
2³
=k
Sir
c
Propriedades Petrofísicas
• Permeabilidade
Permeabilidade Efetiva:
Medida da transmissão de um fluido quando uma ou mais fases adicionais estão presentes.
Sendo kw + ko + kg ≤ k
Permeabilidade Relativa
É a razão entre a permeabilidade efetiva para cada fase a uma determinada saturação e a permeabilidade absoluta.
Em que 0 ≤ kw, ko, kg ≤ 1
ΔP= ww
A.
LμqkW ΔP
= oo
A.
Lμqko ΔP
= gg
A.
Lμqkg
k
kk wrw =
k
kk oro =
k
kk grg =
Propriedades Petrofísicas
• Permeabilidade
Propriedades Petrofísicas
• Saturação
Fração/percentagem do volume de poro ocupado por um fluído em particular (óleo/gás/água).
Sendo Sw + So + Sg = 1
Saturação Crítica do Óleo (Soc) É a saturação mínima, abaixo da qual o óleo não flui através dos poros.
Saturação Residual de Óleo (Src) É a saturação (quantidade) de óleo que permanece nos poros após o deslocamento.
V
V=S
poroso
óleoo
V
V=S
poroso
gásg
V
V=S
poroso
águaw
Propriedades Petrofísicas
• Saturação
Saturação Móvel de Óleo (Som) É a quantidade de óleo que pode ser removida dos poros.
Saturação Crítica de Gás (Sgc)Com a diminuição da pressão no reservatório abaixo do ponto de
bolha, o gás começa a desprender-se, aumentando a sua saturação até o ponto em que começa a movimentar-se (saturação crítica).
Propriedades Petrofísicas
• Saturação
Saturação de água
Archie (1942) estabeleceu uma relação para estimar a proporção de água presente nos poros (saturação de água S), com base em medidas de laboratório de resistividades de amostras de arenitos contendo proporções variáveis de hidrocarbonetos e água dos poros com salinidade fixa:
Sendo Ro a resistividade da matriz + água dos poros e Rt a resistividade da matriz + agua dos poros + hidrocarbonetos. Combinando as equações e tem-se:
Em que Ro é determinado nas partes do poço com saturação de água, n é o expoente de saturação cujo valor padrão é 2, e seus os valores extremos determinados experimentalmente são: 1,5 < n < 3,0
n
1
t
o R
R=S
w
o
R
R=F
n
S
1
t
o
R
R
n
S
1
t
w
R
FR
Propriedades Petrofísicas
• Molhabilidade
•É a tendência de um fluído de aderir à superfície de um sólido, em presença de outros fluídos imiscíveis.
•Esta tendência é medida de forma mais conveniente através do ângulo de contato (θ):
Propriedades Petrofísicas
• Molhabilidade
•A distribuição dos fluídos no reservatório é função da molhabilidade.
Geralmente distingue-se:
Fase molhante (aderida à rocha): usualmente é a fase aquosa;
Fase não-molhante: usualmente a fase orgânica (óleo e gás).
•Devido às forças atrativas, a fase molhante tende a ocupar os poros menores, enquanto a fase não-molhante ocupa os poros e canais mais abertos.
Propriedades Petrofísicas
• Determinação das propriedades das rochas a partir dos perfis
As propriedades petrofísicas são estimadas, pela geofísica de poço, através do estabelecimento de relações empíricas entre as medidas das propriedades físicas das rochas registradas, in site, pelos perfis geofísicos de poço e medidas laboratoriais, realizadas sobre amostras de rocha ou testemunhos
A avaliação do volume do reservatório é realizada a partir de informações de um número reduzidos poços perfurados, como medidas locais de espessura, porosidade efetiva, saturação e permeabilidade.
Da análise de perfis distingue-se somente duas categorias de componentes sólidos em uma rocha, a “matriz” e “folhelho (argila e silte)”
Folhelhos ou argilas tem um forte efeito sobre as medidas de resistividade, avaliação da porosidade efetiva e sobre a permeabilidade. Portanto é importante determinar de forma mais precisa possível o volume e distribuição das argilas.
Propriedades Petrofísicas
• Determinação das propriedades das rochas a partir dos perfis
As propriedades elétricas de uma rocha são fortemente influenciadas pelo conteúdo de agua nos poros. A partir da resistividade pode-se determinar a porcentagem de agua na rocha (saturação de agua), que é o principal fator para a qualificação de um reservatório, definindo a fração do espaço poroso ocupado por hidrocarbonetos
Fração sólida
Parâmetros geológicos
Registro de poço
Ferramentas de registro relevantes
Grão, partículas e
cristaisCimento (além de argila)
Matriz
Cimento
Fração fluidaNatureza
Porcentagem
Natureza (minerais principais,
secundários e acessórios
Porcentagem volumétricaDistribuição (estrutural, laminado ou dispersado
ÁguaHidrocarboneto
s
FormaçãoFiltrado de
lamaSólido,
líquido ou gásPorosidade
Saturação
Propriedades Petrofísicas
• Determinação das propriedades das rochas a partir dos perfis
A textura da rocha influencia na porosidade; tamanho dos poros e canais de conexão (permeabilidade e saturação) e distribuição da porosidade.E sendo identificadas estruturas como mergulho, dobras e falhas permite a localização de reservatórios e seu ambiente tectônico.
Parâmetros de
textura
Características petrofísicas do reservatório
dependendo dos parâmetros texturais
Registro de poço
Ferramentas de registro relevantes
Propriedades Petrofísicas
aplicações qualitativas quantitativos Ferramentas de registro de poços necessária
geologia
Composição
TexturaClassificação de evolução do tamanho
de grão
Estrutura sedimentarSlumping (escorregamento)
BioturbaçãoGeometria
FáciesSequência
Ambiente de deposiçãoDiagênese
CimentaçãoDissolução
Transformação mineralógicaCompactação
Tectônica Dobra, falha
Fraturas
Estratigrafia
Sequência estratigráficaDiscordânciaCorrelações
Rochas geradoras
porcentagem de elementosporcentagem de minerais
Partículas e formas < 5mm
Ângulo de mergulho & azimute de lâminas
Direção Paleocorrentes
Espessura aparente & real das lâminas, camas, unidades
deposicionais, fácies & sequências
Espessura aparente & real
Natureza do cimento e porcentagem“mold e vug” porcentagem
“Dolomitization” (formação do dolomite)
Evolução da porosidade com a profundidade
Mergulho estruturalÂngulo de falha e azimute
Direção de paleostressFratura de densidade e porosidade
Datação relativaDatação real
Ferramentas de espectrometriaLito-densidade, sônico, ferramentas
de espectrometriaFerramentas de imagem, dipmeters
Ferramentas de imagem, dipmeters
Ferramentas de imagem, dipmeters
Todas as ferramentas
Todas as ferramentasTodas as ferramentas
Ferramenta de porosidade e espectrometria
Ferramenta de porosidade e imagemFerramenta de porosidade e
espectrometriaSônico, densidade, resistividade
Ferramentas de imagem e dipmeters
Todas as ferramentasFerramentas magnética
Todas as ferramentasFerramentas de imagem e dipmeters
Ferramentas de Radioatividade e resistividade
Ferramentas de espectrometria
Propriedades Petrofísicas
aplicações qualitativas quantitativos Ferramentas de registro de poços necessária
Petrofísicas
Avaliação do reservatório
Permeabilidade
Localização do reservatório e avaliaçãoPorosidade e saturação
Permeabilidade
Todas as ferramentasFerramentas de porosidade e densidade
Ressonância magnética nuclear
Geofísicas
Impedância acústicaCoeficiente de reflexão
Ferramentas sônicas e de densidade
Outros
Carvão Urânio
Potássio
Minérios de sulfeto
Porcentagem de urânioPorcentagem de potássio
Todas as ferramentasFerramentas de espectrometriaFerramentas de radioatividade e
espectrometriaFerramentas de imagem, resistividade,
espectrometria, loto-densidade e neutro
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Bibliografia: