Programa de Desenvolvimento de Fornecedores para o Setor ... · A investigação petrofísica pode ocorrer na escala de campo, por meio da perfilagem elétrica, ou na escala de bancada,

Programa de Desenvolvimento de Fornecedores

para o Setor de Óleo e Gás - MULTIFOR

PLATEC – PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS

PLATEC INOVAPETRO

SERVIÇOS DE ANÁLISES DE PETROFÍSICA CONSIDERANDO RESERVATÓRIOS CONVENCIONAIS E NÃO CONVENCIONAIS (SHALE GAS E SHALE OIL).

INOVA PETROBNDS/FINEP/PETROBRAS

LINHA TEMÁTICA – RESERVATÓRIOS

SERVIÇOS DE ANÁLISES DE PETROFÍSICA

CONSIDERANDO RESERVATÓRIOS CONVENCIONAIS

E NÃO CONVENCIONAIS (SHALE GAS E SHALE OIL).

APRESENTAÇÃO

O termo “ Petrofísica ” foi introduzido por Archie(1950) para descrever “o estudo das propriedades físicas das rochas que dizem respeito à distribuição de fluidos em seus espaços porosos”.

Atualmente denomina-se “ Petrofísica ” todo o conjunto de disciplinas que tratam das propriedades físicas das rochas e minerais, tanto da matriz quant o de seus espaços porosos, e dos fluidos constituinte s e intersticiais.

DEFINIÇÃO

A investigação petrofísica pode ocorrer na escala de campo, por

meio da perfilagem elétrica, ou na escala de bancada, por meio da

medição laboratorial das propriedades físicas deamostras de rochas e fluidos. “O conhecimento preciso daspropriedades físicas das rochas é fundamental para uma interpretaçãorealista dos dados geofísicos registrados em campo.

A petrofísica é considerada um campo amplo e interdisciplinar, e por essarazão, seu arcabouço aglutina conhecimentos provenientes de diferentesáreas, como geologia, geofísica, química, mecânica, engenharia dopetróleo, e outras. Sua aplicação é vasta e abrange praticamente todas asatividades relacionadas à exploração e produção de recursos mineraissubterrâneos. “É preciso traçar um paralelo com a vida cotidiana: apetrofísica está para as Geociências assim como os exames laboratoriaisestão para a Medicina. Não há diagnóstico seguro sem ela”

DEFINIÇÃO

PETROFISICA EM AMOSTRAS

Análises Convencionais�Porosidade (phi)�Permeabilidade (k)

Análises Especiais�Pressão Capilar (Pc)�Permeabilidade Relativa (Kr)�Compressibilidade (Cr)

TESTEMUNHAGEM

Seções de 100 cmDescriçãoEmbalagemTransporte

fonte: `BAKER ATLAS


testemunho

broca


testemunho



Testemunho Serrado02 Partes1/3 e 2/3

Facilita a Descrição

Amostragem01 a 03/m

Análises Petrofísicas

fonte: `PETROBRAS fonte: `PETROBRAS

TESTEMUNHAGEM


• Descrição da Litologia

• Fácies Sedimentares

• Ambiente Deposicional

• Análises Petrofísicas

– Porosidade

– Permeabilidade

– Pressão Capilar

– Permeabilidade Relativa

– Saturação de Fluidos

• Análises Geoquímicas

• Propriedades Mecânicasfonte: `PETROBRAS

TESTEMUNHAGEM


POROSIDADE

POROSIDADE

A porosidade determina a capacidade de armazenamento do reservatório.

É definida como a razão entre o volume de vazios, comumente denominado volume poroso, e o volume total da rocha, sendo expressa como uma fração ou uma porcentagem.

Comumente varia entre:• 10% a 40% em arenitos;• 5% a 25% em carbonatos

volume de vaziosΦ = -------------------------

volume total

POROSIDADE

POROSIDADE EM ARENITOS

1. Porosidade Intergranular (primária). São os espaços existentes entre os grãos detritais;

2. Microporosidade. São os pequenos espaços (menores que 2 μm) comumente associados com argilas autigênicas e detritais;

3. Dissolução (secundária). É o espaço poroso formado pela dissolução parcial ou total dos grãos do arcabouço ou dos cimentos;

4. Fraturas. É o espaço poroso associado com fraturas naturais

POROSIDADE

POROSIDADE - MODELOS

POROSIDADE

POROSIDADE EM CARBONATOS

POROSIDADE

POROSIDADE TOTAL

A porosidade total inclui todo o espaço poroso da rocha, sejam os poros interconectados ou isolados.

• As medidas de laboratório medem apenas o espaço poroso interconectado.

• As medidas de perfis medem a porosidade total.

POROSIDADE EFETIVA

É a porosidade decorrente do espaço poroso interconectado.

POROSIDADE

DETERMINAÇÃO DO VOLUME POROSO - POROSIMETRO

POROSIDADE

PERMEABILIDADE

A permeabilidade é a propriedade que caracteriza a facilidade com que o meio poroso permite o fluxo de fluidos em reposta a um dado gradiente de pressão.

É uma medida da condutividade do material poroso para um dado fluido.

Lei de Darcy

Q = vazão de águaK = constante de proporcionalidade característica do meio porosoA = área transversal da amostraL = comprimento da amostraΔP = P1 – P2 = diferença de altura dos níveis d’água dos manômetros

ΔP

Q

L

A

PERMEABILIDADE

k = Q . µ . L

A ( P1 – P2)

UNIDADE : Darcy (d) ou MiliDarcy (md)

Quando existe apenas um fluido Permeabilidade Absolu tano meio poroso k

Quando existe mais de um fluido Permeabilidade Efetivano meio poroso ko, kw, kg

Permeabilidade Relativakro = ko/k

PERMEABILIDADE

PERMEABILIDADE

Ensaios Triaxiais Mecânica de Rochas

PERMEABILIDADE

PERMEABILIMETRO

POROSIDADE x PERMEABILIDADE

PERMEABILIDADE

PRESSÃO CAPILAR

A melhor maneira de se entender o conceito depressão capilar é utilizar o clássico experimentodos tubos capilares em um recipiente com água.Neste sistema a água faz uma interface com o ar.Observa-se que a água sobe pelos capilares ealcança a maior altura nos tubos capilares demenor de diâmetro.

Ar(ou óleo)

água

PRESSÃO CAPILAR

O conceito de pressão capilar pode ser utilizado para avaliar:

� a qualidade da rocha reservatório

� espessura efetiva

� saturações de fluidos

� capacidade de retenção da rocha selante

� profundidade de contatos de fluidos

� espessura da zona de transição

� aproximação da eficiência de recuperação primária ou secundária

PRESSÃO CAPILAR

Colocando-se um tubo capilar em um fluido molhante as forças adesivas puxam o fluido para dentro do tubo. A fase molhante sobe no capilar acima da interface original, ou superfície livre, até que as forças adesivas e gravitacionais se equilibrem. Como os fluidos tem diferentes

densidades, tem também diferentes gradientes de pressão. A pressão capilar (PC) é definida como a quantidade de pressão adicional requerida para forçar a fase não molhante a deslocar a fase molhante no capilar.

Superfícielivre

Fasenão-molhante

Fasemolhante

Pnm

Pm

h

PC

PC = 0

Superfícielivre

PC = Pm - Pnm PC = ( ρm - ρnm ) g h

2σcosθPC = -------------

rC

ρ = densidade do fluido

g = constante gravitacional

h = altura acima da sup. Livre

σ = tensão interfacial

θ = ângulo de contato

r = raio do capilar

PRESSÃO CAPILAR

Bomba de mercúrio.

Equipamento para obtenção da curva de pressão capilar

em amostras de rocha para o sistema mercúrio-ar.

PRESSÃO CAPILAR

Os poros da rocha-reservatório são preenchidos por Óleo (So)Gás (Sg)Água (Sw)

So + Sg + Sw = 1

�Água conata, é a água móvel presente no reservatório. �Água irredutível é a água aderida ao arcabouço da rocha, que não se desloca pelo meio poroso.

água

óleo

gás

SATURAÇÃO DE FLUIDOS

Volume inicial Vo Volume final V1

Compressão P

ΔV = Vo – V1

Os poros da rocha-reservatório estão cheios de fluidos, que exercem

pressão sobre suas paredes. O volume dos poros é função da sua

pressão interna.Ao ser retirada parte dos fluidos, a pressão cai e o volume dos poros reduz

Cf = ∂V / Vo

∂ P

COMPRESSIBILIDADE

Compressibilidade Efetiva da Formação (Cf)

• Compressibilidade

gás

óleo

água

Para a mesma queda de pressão

pV

VC

∆∆= 1

pVCV ∆=∆ ..

pV

VC

∆∆= 1

COMPRESSIBILIDADE

ko, kw(mD)

Sw(%)

ko kw

0 100

0

50

100

150

Sw(%)

kro krw

0 100

1

0

Permeabilidade efetiva Permeabilidade relativa

kro, krw(mD)

normalizada pela Kabs

PERMEABILIDADE RELATIVA

NOÇÕES DE PERFILAGEM


OPERAÇÃO DE PERFILAGEM

TERRA MAR

fonte: Precision Drilling






fonte: Schlumberger








POÇOS DE ALTO ÂNGULO

ACOPLADO NA TUBULAÇÃO

TUBO FLEXÍVELATRAVÉS DA TUBULAÇÃO

fonte: `jpt


LWD

EVOLUÇÃO DE EQUIPAMENTOS

WIRELINE


fonte: Schlumberger


EVOLUÇÃO DE EQUIPAMENTOS

COMPACT LINE

Marca WEATHERFORD


ANALISE DE PERFIS e POROSIDADE

Ferramentas básicas de perfilagem a poço aberto :

T I P O F E R R A M E N T A

Correlação e litologia Raios Gama

Potencial Espontâneo

Resistividade Indução

Laterolog

Porosidade e litologia Densidade

Neutrão

Sônico

Auxiliar Cáliper

Teste a cabo

Perfil de Imagem

Ressonância Magnética Nuclear

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS

PERFIL DE RADIOATIVIDADE NATURALGR

DEFINIÇÃORADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA EMITIDA POR NÚCLEOS

PROCESSO DE DECAIMENTOαααα ββββ γγγγ + CALOR

RADIOATIVIDADE NATURALTIPO DE ROCHA

IDADEAMBIENTE DEPOSICIONAL

ANALISE DE PERFIS

K40

U238 Th232

ATIVIDADEK = 1 Th = 1300 U = 3600

ARENITOSCALCÁRIODOLOMITO

FOLHELHOS

EXCEÇÕES

SAIS POTÁSSICOSARENITOS RADIOATIVOSARENITOS ARCOSIANOS

PERFIL DE RADIOATIVIDADE NATURALGR

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS e POROSIDADE

PERFIL ELÉTRICO

Meio homogêneo infinito

−==∆

211212

11

4 rr

RIIV

πρ

I

r

r + dr

AVV - dV

Esferas Equipotenciais

B

PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO

ANALISE DE PERFIS

CONFIGURAÇÃO LATERAL

A

M

N

GERADOR MEDIDOR

BO

ESPAÇAMENTO

PERFIL ELÉTRICO

CONFIGURAÇÃO NORMAL

MEDIDOR

M

N

GERADOR

B

A


ANALISE DE PERFIS

RESISTIVIDADE

GEOMETRIA DOSPOROS

CONECTIVIDADE

RESISTIVIDADE DA ÁGUA DE FORMAÇÃO

Rw

QUANTIDADE DEÁGUA

Sw

ANALISE DE PERFIS

EMISSORELETRODO

BOBINA

SINALCORRENTE

CAMPO

RECEPTORELETRODO

BOBINA

MEDIDAFACILIDADEAMPLITUDE

PRINCÍPIO DEMEDIÇÃO

RESISTIVIDADE

UNIDADE DE MEDIDA: ohm.m2/m

RAIO DE INVESTIGAÇAO E RESOLUÇÃO VERTICALDISTÂNCIA EMISSOR/RECEPTOR

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS


Modificado de SCHLUMBERGER

TEMPO DE TRÂNSITOLITOLOGIA

POROSIDADE

DESCONTINUIDADES ACÚSTICASSALTOS DE CICLO

RUGOSIDADE DA PAREDE DO POÇOACAMAMENTO DAS ROCHAS

FRATURASFORMAÇÕES INCONSOLIDADAS

ALTAS SATURAÇÕES DE GÁS

ANALISE DE PERFIS

TEMPO DE TRÂNSITOLITOLOGIA

POROSIDADE

PERFIL SÔNICO

ONDACOMPRESSIONAL

ONDACIZALHANTE

ONDASTONELEY

TEMPO

DIS

TÂN

CIA


TEXTURA↑↑↑↑ CONECTIVIDADE DOS GRÃOS v↑↑↑↑

EFEITO DE HIDROCARBONETOSDESPREZÍVEL

RESOLUÇÃO VERTICAL~ 61 cm

PROFUNDIDADE DE INVESTIGAÇÃO12 - 100 cm

ANALISE DE PERFIS

MATRIZTEMPO DE TRÂNSITO CARACTERÍSTICO

VELOCIDADE SÔNICA TEMPO DE TRÂNSITO(ft/s) ( µµµµs/ft)

ARENITO 18.000 - 19.500 55,5 - 51,2CALCÁRIO 21.000 - 23.000 47,6 - 43,5DOLOMITA 23.000 - 26.000 43,5 - 38,5ANIDRITA 20.000 50,0

SAL 15.000 67,0ARGILA 6.000 - 16.000 167,0 - 62,5ÁGUA 5.000 - 5.300 200,0 - 189,0

PETRÓLEO 4.300 232,0FERRO 17.500 57,0

MEIO

ÁGUA SALGADA: 189 µµµµseg/ftÁGUA DOCE: 200 µµµµseg/ft

PERFIL SÔNICO

ANALISE DE PERFIS

PERFIL SÔNICO

REGRA PRÁTICAESCALA 40/140 µµµµs/ftMARCAR LINHA tma

20 DIVISÕESφφφφ = 3,5%/DIVISÃO

Cortesia: `PETROBRAS

Linha de tma

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS

BOMBARDEIO DE RAIOS GAMA

PRODUÇÃO DE PARES (ELETRONS)40 keV a 800 keV

EFEITO COMPTON ρρρρb125 keV

EFEITO FOTOELÉTRICO PE

PERFIL DENSIDADE

FERRAMENTACONVENCIONAL

FDC

FERRAMENTALITODENSIDADE

LDT/CDL

ANALISE DE PERFIS

JuntaFlexível

JuntaFlexível

Pressão Centralsobre o Patim

Fonte: SCHLUMBERGER

PERFIL DENSIDADE

ANALISE DE PERFIS

PERFIL DENSIDADE

CALCÁRIOS PUROSÁGUA DOCE

BLOCOS DEAl e Mg

JIG DE CAMPOAl

CALIBRAÇÃO

RAIO DE INVESTIGAÇÃO: 15 cm

RESOLUÇÃO VERTICAL: 25 cm

ANALISE DE PERFIS

CÁLCULO DA POROSIDADE

fma

bmaD ρρ

ρρφ−−=

Adaptado: SCHLUMBERGER

PERFIL DENSIDADE

ANALISE DE PERFIS


MINERAIS Pe ρρρρ b ρρρρ e U

DOLOMITA 3,142 2,870 2,864 9,000CALCÁRIO 5,084 2,710 2,708 13,770ARENITO 1,806 2,654 2,650 4,790

ANIDRITA 5,055 2,960 2,957 14,950GIPSITA 3,420 2,320 2,372 8,110HALITA 4,169 2,165 2,074 8,650

CLORITA 6,300 2,790 2,790 17,580ILITA 3,450 2,520 2,520 8,690CAOLINITA 1,830 2,410 2,410 4,410MONTMORILONITA 2,040 2,120 2,120 4,320

CARVÃO 0,800 1,400 1,468 0,260

BARITA 266,800 4,500 4,011 1070,000HEMATITA 21,480 5,240 4,987 107,000SILVITA 8,510 1,984 1,916 16,300ZIRCÃO 69,100 4,560 4,279 296,000

PERFIL DENSIDADE

ANALISE DE PERFIS

PERFIL DENSIDADE

REGRA PRÁTICAESCALA 2,00/3,00 g/cc

TRACK 420 DIVISÕES

MARCAR LINHA ρρρρma

φφφφ = 3,0%/DIVISÃO


Linha de ρρρρma

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS

NÊUTRONS RÁPIDOS - ESPECTROSCOPIAEPITERMAL

DESACELERAÇÃO TERMAL

DIFUSÃOCAPTURA

PERFIL NEUTRÃO

EMISSÃO DE NÊUTRONS DE ALTA ENERGIA

ANALISE DE PERFIS


PERFIL NEUTRÃO

ANALISE DE PERFIS

FERRAMENTAS

NEUTRON - NEUTRON TERMALCNL

NEUTRON - NEUTRON EPITERMALSNP

FONTECRISTAIS DE Am-Be ou Pb-Be

EPITERMAL - 23 cm

RAIO DE INVESTIGAÇÃO TERMAL - 36 cm

POÇO PADRÃO UNIVERSIDADE DE HOUSTON

CALIBRAÇÃOCAMADAS DE CALCÁRIO COM 1,9% 19% 26%

PERFIL NEUTRÃO

ANALISE DE PERFIS

SALINIADE DA FORMAÇÃO

0 kppm

250 kppm

φCNL, POROSIDADE CALIBRADA MATRIZ CALCÁRIO (u.p.)

φ, P

OR

OSI

DA

DE

DE

AC

OR

DO

CO

M M

ATR

IZ (

u.p

.)


PERFIL NEUTRÃO

ANALISE DE PERFIS

PERFIL NEUTRÃO

REGRA PRÁTICAESCALA 0,45/-0,15

TRACK 420 DIVISÕES

φφφφ = 3,0%/DIVISÃO


Linha de φφφφa = 0

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS

• O que representa um perfil de imagem?

� Imagem de propriedade petrofísica da parede do poço�Representa valores de rocha e fluido�Valores expressos em escala de cores�Pixels na direção y referem-se a profundidade�Pixels na direção x referem-se ao ângulo em relação ao norte

verdadeiro, parte alta do poço ou parte baixa do poço�Qualquer perfil convencional pode ser convertido para imagem

desde que suas leituras sejam azimutais e haja informação de inclinômetro

ANALISE DE PERFIS

Como formar um perfil de imagem?

Escala de Cores

Perfil de Poço

Valores x Cores

Pixels

Alinhamento

Código de Cores

Inclinômetro

Perfil de ImagemAdaptado de TASK GEOSCIENCE (2010)

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS

Ferramentas de Imagem Acústica

• Imagem contínua em 360º no poço

• Mergulho de camadas litológicas

• Identificação de fraturas naturais e provocadas pela perfuraçao

• Pouca informação da textura das rochas

• Pode ser aplicado em poços perfurados com lama sintética

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS

Ferramentas de Imagem Elétrica

ANALISE DE PERFIS

Adaptado de: Davies, 2005

RESERVATÓRIOS COM ARGILA LAMINAR E ESTRUTURAL

LAMINAÇÕES DE FOLHELHO

ARENITO COM ÓLEO

CLASTOS DE ARGILA

ANALISE DE PERFIS

ANALISE DE PERFIS

Histórico da RMN• Borg-Warner construíram equipamentos de RMN no final dadécada de 1950.• Década de 1960 a Schlumberger construiu primeirasferramentas de RMN apoiados nas pesquisas da Chevron eShell.

•A principal aplicação era para medir a saturação de óleo resi dual e oíndice de fluido livre.•As ferramentas tinham baixa eficiência devido à baixa veloc idade deperfilagem e da necessidade de dopar a lama.

• Início da década de 1990 a NUMAR lançou a primeiraferramenta de RMN com pulsos de radiofreqüência.• A Schlumberger lançou a ferramenta CMR em 1995• A Halliburton e a Baker Atlas comercializam as ferramentasda NUMAR.• Em 2002 primeiros equipamentos para LWD.

ANALISE DE PERFIS

FERRAMENTAS - CMR

ÁREA MEDIDA

ZONA CEGA

Fonte: SCHLUMBERGER

Equipamentos de RMN

ANALISE DE PERFIS

Fonte: Baker Atlas

Equipamentos de RMN

MOMENTO MAGNÉTICO

MOMENTOANGULAR

CAMPO MAGNÉTICO

NÚCLEOSATÔMICOS

QUEM TEM ?

C13

H1

Na23F19

P31

ANALISE DE PERFIS

Porosidade indepedente de Litologia

– Não precisa definir Matriz

– Não é afetada por capturadores de nêutrons

– Não precisa conhecer ρρρρm, ρρρρf para F

RMN é sensível ao fluido

– Identifica Hidrocarbonetos

– Ìndice de Hidrogênio

– Polarização e Espaçamento entre echos

– Coeficiente de Difusão dos Fluidos

RMN mede Distribuição de Tamanho de Poros

– Saturação de Água Irredutível

– Permeabilidade, K

– Relação entre (Água da Argila / Fluido Livre)

ANALISE DE PERFIS

POLARIZATION VS TIME

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10TIME (SEC)

PO

LAR

IZA

TIO

N

WATER POLARIZATION

OIL POLARIZATION

TOTAL POLARIZATION

• Tipo de Fluido para fase não molhante �� T1Bulk

• Distribuição de tamanho de poros para fase molhante ��T1Surf

• T1Surf << T1Bulk

GrãosÁgua

Óleo

Tempo de Relaxamento (sec)0.001 0.01 0.1 1

Adaptado: Schlumberger

ANALISE DE PERFIS

0 3 6 9 12 15Tempo de Exposição B0 (s)

Po

lari

zaçã

o

0

0

.2

0.4

0

.6

0.8

1

.0

Água < Óleo < Gás

T1 Constante de Tempo

Adaptado: Schlumberger

ANALISE DE PERFIS

Moncrieff 2009

Phyllosilicate Pores

Organic Pores

ANALISE DE PERFIS

TOC Estimation and Conventional Pore System

Decreasingdensity porositywith decreasingdepth

Morelargeporesdecreasing depth

TOCestimationcomparison

ANALISE DE PERFIS

ApplyT2 Distribution

ANALISE DE PERFIS

DPHI (LS)TCMRGR T2_DIST

0……..150 0.2...2000 0.2..…0 0.1………1000Ro & Rt ELAN

Porosity0.2……..0

CFF4 > 5ms0…………0.1

TOC-SchmokerTOC-NMR

Sw

Majority of Production

Trace Production

ANALISE DE PERFIS

Documents

Programa de Desenvolvimento de Fornecedores para o Setor ... · A investigação petrofísica pode ocorrer na escala de campo, por meio da perfilagem elétrica, ou na escala de bancada,