Apresentação da Disciplina

Perfilagem de Poços 1

Pedro Daneluci Cardozo

Matrícula: 20201100066

Curso de Graduação em Engenharia de Exploração e Produção de Petróleo

Laboratório de Engenharia de Exploração e Produção de Petróleo

Ementa

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1. 1 - Introdução: Propriedades das Rochas Reservatório; Técnicas de obtenção das medidas em poço; O ambiente de poço; Apresentação dos perfis; interpretações qualitativas.
2. 2 - Potencial espontâneo: Propriedades Elétricas de rochas e minerais; O potencial espontâneo.
3. 3 - Perfis de Resistividade: Equipamentos de resistividade não focados (Perfis Normais, Perfis Laterais, Correções de Poço); Equipamentos de Resistividade Focados (Perfis Laterais; Perfis esféricos focados; Correções de poço; fator geométrico; exemplos).
4. 4 - Perfis de Indução: Princípio das medidas por indução (Teoria do fator geométrico; "Skin Effect"); Perfis de múltiplas bobinas (perfis convencionais, correções, exemplos).
5. 5 - Perfis Elétricos Não Convencionais: Dipmeter (Cálculo de mergulho das camadas, Apresentação dos resultados, Interpretação); Perfis de Imagem das Formações (FMS/FMI, Aquisição e processamento das imagens, interpretação e exemplos); Perfil de propagação eletromagnética (Propriedade dielétrica das rochas, O perfil EDT).
6. 6 - Interpretações utilizando Perfis de Resistividade: Cálculo de parâmetros de Reservatório; Lei de Archie; Saturação e mobilidade; exemplos.

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Sigla: LEP01365

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8° Período

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Horas teórica: 68

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Pré-requisitos: LEP01444 - Propriedades Físicas de Minerais e Rochas

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Informações Complementares

• O instrumento de medição é chamado de Ferramenta de Poço

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• Tradicionalmente, os perfis eram mostrados em papel gradeado.

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• Hoje, os perfis aparecem em filmes, imagens e no formato digital.

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Perfis de Poços

Ferramenta de Poço

Papel Gradeado de um Perfil

Formatos Modernos de Perfis

Perfilagem a Cabo

• Basicamente, o equipamento de perfilagem a cabo necessário consiste de:

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• Sondas no mar

- acima do poço (unidade de perfilagem na plataforma)

- dentro do poço (sondas e cabos)

• Sondas em terra

- a unidade é montada num caminhão que tem um guincho elétrico com o cabo

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Unidade Terrestre de Perfilagem

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Unidade Terrestre de Perfilagem

Unidade Offshore de Perfilagem

Unidade Offshore de Perfilagem

Objetivos da Utilização de Perfis

• A análise quantitativa dos perfis de poço fornece ao analista valores para uma variedade de parâmetros importantes de um reservatório, tais como:
• saturação de água e tipo de fluido (óleo/gás/água),
• tipo de reservatório (litologia),
• sua capacidade de armazenamento (porosidade),
• sua produtividade (permeabilidade).

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• A partir deles, outros parâmetros complementares podem ser derivados, por integração com outros meios, valores para
• hidrocarbonetos in-place,
• fração recuperável de hidrocarbonetos in-place (reservas),
• mapeamento dos parâmetros dos reservatórios.

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• Aspectos geológicos e geofísicos que são de interesse na interpretação:
• correlação poço a poço,
• análise de fácies,
• história estrutural e sedimentar regional.

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Perfis Básicos

1. Caliper – mede diâmetro do poço
2. Perfis Litológicos – diferencia litologia
• Raios Gama
• Potencial Espontâneo
3. Perfis Porosidade – porosidade & tipo de fluidos
• Sônicos – também, correlaciona poço à sísmica
• Densidade
• Neutrônico
4. Perfis Resistividade – Identifica zonas com HC

Diâmetro do Poço

O diâmetro do poço depende do tamanho da broca, mas, é influenciado por:

• Mudanças no estado de tensão (stress)
• Desmoronamento ou quebra do poço
• Fraturamento induzido
• Plasticidade ou fluência do sal
• Reações Químicas
• Inchaço das argila nos folhelhos
• dissolução de sal
• Processo de Perfuração
• Poços em espiral
• Marcas da broca

Perfil Caliper

O que mede?

• Tamanho e forma do poço recentemente perfurado
• Formação do reboco
• Zonas lavadas e colapsos
• Quebras no poço

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Como trabalha?

• Braços mecânicos registram diâmetro do poço
• Sistema hidraúlico com potenciômetro calibrado��Como são usados?
• Diâmetro do poço usado para corrigir outros perfis
• Volume no poço para cimentação
• Informação litológica

− Desmoronamentos indicam propriedades da formação

• Campo de tensão (stress) do desmoronamento do poço

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Perfis Litológicos

• Raios Gama Natural (GR)

• Potencial Espontâneo (SP)

• Medição da diferença de potencial entre a voltagem no poço e um eletrodo na superfície

• Um cintilômetro mede a radiação natural da formação geológica

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Folhelhos

Arenito

Arenito

Raios Gama

Linha dos folhelhos

Para ambos perfis:

Deflexão para direita = folhelho Deflexão para esquerda = arenito

Perfil Gama Ray

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• Os Raios Gama são ondas eletromagnéticas de alta energia que são emitidas pelo núcleo atômico como uma forma de radiação;

• Mede a radiação emitida naturalmente pelos elementos químicos U, Th e K;
• Reflete o conteúdo de folhelho ou de argila;
• Formações arenosas limpas têm mais baixo nível de radioatividade;

• Pode ser executado em poços abertos ou revestidos;
• Utilizado no controle da profundidade nas perfurações, na correlação entre poços, na determinação dos limites das camadas, na avaliação do conteúdo de folhelho dentro de uma formação e na análise mineral.

Perfil Gama Ray

• A radiação natural se deve à decaimento radioativo dos núcleos de K, Th e U em subsuperfície.
• Na sonda GR, um contador de cintilação deteta as desintegrações totais de todas as fontes na região próxima da parede do poço (150-250 mm).
• Há altas concentrações de K, Th e U em argilas e folhelhos, com concentrações baixas ou ausentes em areias limpas, arenitos e carbonatos. A resposta gama é similar a um perfil SP típico (i.e., camadas permeáveis defletem para a esquerda).
• Perfis de poço aberto e de poço revestido podem estar correlacionados.

Perfil Gama Ray

Perfil Potencial Espontâneo (SP)

• O potencial espontâneo (SP) registra a curva de potencial natural elétrico (voltagem) gerado pela interação da água de formação conata, fluído de perfuração condutor e folhelho;
• A curva de SP reflete uma diferença no potencial elétrico entre um eletrodo móvel no poço e um eletrodo de referência fixo na superfície;
• Embora o SP seja usado como indicador de litologia, ele tem outros usos: indicador de permeabilidade, volume de folhelho, porosidade e resistividade da água.

Perfil Potencial Espontâneo (SP)

• Diferencia entre camadas condutoras impermeáveis (folhelhos) e camadas resistivas permeáveis (arenitos).

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• Camadas permeáveis comumente defletem a curva SP para à esquerda (SP mais negativo)

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Perfis Porosidade

Gas

Gas

• Porosidade Densidade – RHOB (linha sólida negra)

– mede a densidade volumétrica média da formação (rocha & fluidos)

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• Porosidade Neutrônica – NPHI (linha vermelha tracejada)
• mede o conteúdo de hidrogênio
• Sônico
• propagação de ondas mecânicas

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Deflexão para esquerda = mais poroso Deflexão para direita = menos poroso

• Tracejada vermelha à esquerda da preta sólida = folhelho
• Tracejada vermelha à direita da preta sólida = arenito com gás
• Tracejada vermelha sobre a preta sólida = arenito úmido or com óleo

Folhelhos

Óleo ou H₂O

Perfil Densidade (RHOB)

Formação (ρ_b)

Sensor de espaçamento longo

Sensor de espaçamento curto

• Registra as variações das densidades das camadas com a profundidade, pois existe uma relação entre a participação volumétrica de cada elemento constituinte e a densidade total da rocha.
• A medida da densidade é realizada pelo “bombardeio” das camadas por um feixe monoenergético de raios gama com uma fonte radioativa (Cs 137)

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• A probabilidade de ocorrência de um choque entre os raios gama e a matéria depende das propriedades nucleares do material envolvido e da energia do fóton. Quanto maior a seção eficaz (diâmetro aparente de um núcleo a ser atingido) maior a probabilidade de uma interação se realizar.
• Quando os raios gama atravessam um meio qualquer, eles interagem com os elétrons orbitais de seus constituintes de três modos distintos:

• podem ser absorvidos e um par elétron-pósitron é produzido em contrapartida - é o efeito de Produção de Par, e requer uma radiação gama de alto nível energético;
• podem ser absorvidos por um elétron, deslocando-o de sua órbita normal - é o efeito Fotoelétrico. Ocorre primariamente com raios gama de energia menor que 0,5 MeV ;e,
• Os raios gama podem ser defletidos pelos elétrons, ao quais cede parte da energia cinética. Este processo é denominado de Efeito Compton e é a interação

Perfil Densidade (RHOB)

• A fonte de raios gama é utilizada para bombardear a formação e a energia gama espalhada que volta ao poço é medida.
• A fonte é pressionada à parede do poço por um pedal. Dois detectores são usados em diferentes distâncias da fonte para corrigir o efeito do reboco.
• A intensidade da energia difusa que volta ao poço após as colisões com os elétrons da formação pode ser interpretada para obter a densidade da rocha (i.e., a masa por unidade de volume dos grãos minerais mais os fluidos presentes nos poros).

Perfil Neutrônico (NPHI)

• Os nêutrons são partículas destituídas de carga elétrica, pelo que podem penetrar profundamente na matéria, interagindo elástica ou inelasticamente com os núcleos dos elementos que compõem as rochas.
• O perfil Nêutron é a medição contínua da radiação gama induzida produzida pelo bombardeio da formação geológica com uma fonte de nêutrons rápidos de alta energia contidos na ferramenta, os quais são eventualmente retardados por colisões com átomos de hidrogênio até que serem capturados.
• O perfil de Raios Gama consiste no registro da radioatividade natural das rochas (energia), quanto que os perfis neutrônicos medem uma radioatividade gama induzida artificialmente, por meio de bombardeio das rochas com nêutrons (fonte Rádio, Plutônio ou Amerício) ).
• É usado principalmente para avaliar a porosidade da formação geológica, mas, de fato, deve ser mantido sempre em mente que ele é apenas um detector de hidrogênio. Em determinadas situações, é usado para detectar gases explorando a menor densidade de hidrogênio, através do índice de hidrogênio.
• São quatro os tipos de perfis neutrônicos: rápidos, epitermais, termais e gama de captura. Eles distinguem-se entre si pelo método utilizado na detecção dos nêutrons.

Perfil Neutrônico (NPHI)

• Neutrões rápidos são emitidos por uma fonte na sonda, os quais viajam através da formação, onde eles são amortecidos principalmente pela colisão com átomos de hidrogênio. Raios gama são emitidos quando neutrões lentos são capturados pelos átomos.

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• O Perfil Neutrão Compensado (CNL) mede os raios gama que retornam, os quais fornecem informações sobre a densidade dos átomos de hidrogênio, as quais podem ser processadas para indicar porosidade.

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• Perfis CNL podem ser corridos em poços abertos preenchidos por líquidos e em poços revestidos.

Deteção de Gás com os perfis de Porosidade

• Tanto os perfis CNL como FDC fornecem estimativa da porosidade.
• • O perfil Neutrão logs responde ao conteúdo do ion hidrogênio e, assim, aos fluidos que ocupam os poros da rocha.
• • Devido a que tanto o óleo como a água tem roughly o mesmo conteúdo do ion hidrogênio por unidade de volume, as calibrações para as saturações de óleo e de água são muito similares.
• • Os gases do ar tem muito menos conteúdo do ion hidrogênio por unidade de volume e o perfil porosidade neutrônica subestima a porosidade insaturada.

Cruzamento dos perfis CNL – FDC

indica gás

Perfil Sônico (DT)

O perfil Sônico mede a velocidade das ondas sonoras nas formações geológicas ao longo das paredes de poço. Embora a sonda acústica possa ser usada para determinar a porosidade em formações consolidadas, também é valiosa em outras aplicações, tais como:

• Indica a litologia, usando a relação entre as velocidades de compressão e de cisalhamento;
• Correlaciona o tempo de trânsito em poço com a sísmica de superfície;
• Correlaciona com os perfis de outros poços;
• Detecta fraturas e avalia a porosidade secundária;
• Avalia a condição da liga do cimento entre o revestimento e a formação;
• Detecta o excesso de pressão;
• Junto com o perfil densidade, determina as propriedades mecânicas; e,
• Determina a impedância acústica em combinação com o perfil de densidade.

Transmissor superior

Receptores

Perfil Sônico (DT)

• Mede o tempo de trânsito das ondas sonoras versus a profundidade.

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• A sonda emite uma onda sonora que viaja da fonte à formação e volta ao receptor.

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Perfil Resistividade (Rt)

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• Resistividade de alta profundidade significa :
• Hidrocarbonetos
• espaço poroso apertado (baixa porosidade)

• Resistividade de baixa profundidade significa :
• folhelho
• arenito úmido ou saturado de água

• Separação entre resistividades significa:
• fluido de formação é diferente do fluido de perfuração
• a formação é permeável ao fluido de perfuração

Profundo, médio e raso se refere à distância dentro da formação onde a resistividade é lida (4 pés, 2 pés, poucas polegadas)

Fluido de formação

diferente do fluido de pefuração

Fluido de formação

similar ao

Fluido de perfuração

Perfis Resistividade (Rt)

• Existem dois tipos de perfis Resistividade: os galvânicos e os indutivos.
• Os perfis com eletrodos galvânicos medem a resistência à passagem da corrente elétrica através das camadas localizadas entre um eletrodo que se desloca no poço e outro estacionário na superfície (ou mesmo dentro do poço a uma distância considerada infinita). Como a corrente enviada ao eletrodo emissor é mantida constante, o que a curva registra, na realidade, é o potencial, estando o eletrodo de retorno no infinito, ou a diferença de potencial, estando o eletrodo de retorno dentro do poço ou próximo ao emissor. Posteriormente, esse potencial é convertido em valores de resistividade elétrica.
• As ferramentas que usam eletrodos galvânicos necessitam de meio condutivo (lama a base de água) para facilitar o acoplamento elétrico entre os eletrodos e as rochas. Portanto, não podem ser usadas em poços perfurados com lama condutiva (salgada, situação em que os eletrodos entram em curto circuito) ou isolante (base de óleo, gás, ar ou água muito doce, situação na qual as correntes não penetram totalmente nas rochas). Além do mais, o campo elétrico sofre distorções, na dependência do contraste de resistividade entre a lama e as rochas.
• Para solucionar este problema, foi introduzido o Perfil de Indução cujo princípio físico tem por base o acoplamento eletromagnético (indutivo) entre os sensores (bobinas) e as rochas, capaz de minimizar o efeito da lama/poço. Por outro lado, o campo eletromagnético não é distorsivo, penetrando, indistintamente, no meio lama e rocha para qualquer que seja o contraste resistivo.

Perfis Resistividade (Rt)

Diferentes tipos de perfis resistivos tem diferentes profundidades de investigação.

• Rochas com baixo conteúdo de argila: grãos minerais possuem alta resistividade (Rt), sendo o fluxo de corrente através do fluido presente nos poros da rocha.

• ↑porosidade implica ↓Rt.

• ↑ salinidade implica ↓ Rt.

• Folhelhos tem baixa Rt.

• Informações independentes

porosidade e litologia são

necessárias para interpretar.

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Colocando todos os perfis básicos juntos…

e….assumindo que o poço foi furado com lama base óleo

Gamma Ray

SFL

• Usando o perfil GR,

define-se a linha base dos folhelhos

• Deflexões afastadas dessa linha são arenitos
• Deflexões intermediárias à esquerda são siltitos

MSFL

SFL

RHOB)

NPHI

Gamma Ray

Caliper

Arenito

Folhelho

Siltito

Siltito

Arenito Folhelho Arenito

Passo 1: Litologia

Passo 2: cruzamento dos perfis porosidade

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• Onde o perfil NPHI está

à direita do perfil

RHOB?

• • Isto indica onde o gás

está alojado nos poros

do arenito

MSFL

SFL

RHOB)

NPHI

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Gas

Gamma Ray

Caliper

Arenito

Folhelho

Siltito

Siltito

Arenito Folhelho Arenito

Passo 3: perfis resistividade (Rt)

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• Onde o perfil Rt dá valores diferentes?
• Isto indica onde os fluidos nas rochas diferem do fluido de perfuração
• Neste caso, se confirma uma zona de gás

Caliper

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Gamma Ray

Arenito

Folhelho

Siltito

Siltito

Arenito Folhelho Arenito

ILD (deep)

MSFL

SFL

RHOB)

NPHI

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Gás

Água ou óleo

Água ou óleo

Gamma Ray

Caliper

Fluido da formação diferente do

fluido de

perfuração

Fluido da formação similar ao

fluido de perfuração

Água ou óleo

Água ou óleo

OBRIGADO!