Aquisição de Dados

Todo poço, independentemente da sua finalidade, consiste em uma oportunidade de coletar informações dos reservatórios explorados. A aquisição de dados das formações é realizada basicamente através de (a) testemunhos de rocha (cores); (b) perfis elétricos e radioativos (logs); (c) registros de pressão e (d) testes de produção e injeção.

Testemunho é uma amostra cilíndrica de rocha coletada durante a perfuração de um poço. Devido ao seu alto custo, são restritos a poucos poços do campo. Os testemunhos são a única informação direta da formação, sendo cruciais para entender os mecanismos de deposição, identificar as camadas e caracterizar suas heterogeneidades. A Figura 2.3 (a) mostra pedaços justapostos de um testemunho cilíndrico de rocha (usualmente seccionado longitudinalmente),

onde é destacado um furo deixado por um plug, que é levado ao laboratório para definir as propriedades físicas da rocha como compressibilidade, porosidade, permeabilidade absoluta, curvas de permeabilidade relativa e curvas de pressão capilar (DARLING, 2005).

Perfis de poço (well logs) são registros elétricos medidos ao longo da profundidade do poço aberto (sem revestimento), assim que a perfuração é interrompida (RIDER, 1998), realizados em todos os poços. Os perfis são aplicados para identificar as formações, inspecionar o poço e efetuar correlação geológica entre poços (COSSÉ, 1993). A Figura 2.3(b) traz um exemplo de um conjunto de perfis, dispostos em três colunas (tracks), usualmente registrados nos poços de desenvolvimento: raios gama (GR), potencial espontâneo (SP), diâmetro de poço aberto (CALI), indução elétrica (ILD), densidade (RHOB) e neutrão (NPHI).

Figura 2.3 – (a) Testemunhos de rocha e (b) perfis de poço

Gamma ray (perfil de raios gama) é um perfil que infere a presença de minerais argilosos nas

formações, cuja unidade de medida é o ºAPI, numa escala de 0 a 200. São utilizados para identificação de litologia. No track 1 da Figura 2.3(b), os reservatórios estão marcados em amarelo, caracterizados por valores de gamma ray abaixo de 50 ºAPI.

SP (potencial espontâneo) é um perfil que também infere a presença de minerais argilosos, utilizado para identificação de litologia em poços mais antigos, nos quais o perfil gamma ray ainda não era utilizado.

(a) (b)

Caliper (diâmetro do poço aberto) é um perfil com a finalidade de inspecionar as condições

mecânicas do poço em relação a arrombamento ou colapso. A importante aplicação do caliper é a correção dos perfis de porosidade processada, calculada com base nos perfis de densidade, neutrão e/ou sônico. Quando há arrombamento no poço a leitura dos perfis de RHOB e NPHI é afetada, provocando um falso aumento dos valores de porosidade.

ILD (indução elétrica) é um perfil que mede a resistividade do sistema composto pela rocha e pelos fluidos que preenchem seus poros, no caso de reservatórios. O perfil ILD é usado para estimar a saturação de fluidos no meio poroso, em função do contraste entre resistividades dos hidrocarbonetos, bons isolantes elétricos, e da água salgada, boa condutora.

RHOB (densidade) é um perfil que mede a densidade total do sistema rocha-fluido, chamada de densidade bulk. Este perfil é utilizado para estimar a porosidade, sendo também usual na elaboração de sismogramas sintéticos, no caso de poços que não possuem perfis sônicos (DT). NPHI (neutrão) é um perfil que também infere porosidade das rochas, bastante utilizado em conjunto com o perfil RHOB. Para um reservatório, quanto maior a distância entre as curvas de NPHI e a RHOB maior a porosidade do trecho de rocha, como mostrado no quarto track da Figura 2.3(b) (região com hachuras entre os perfis RHOB, à esquerda, e NPHI, à direita). Registros de pressão, apesar de esporádicos, são os dados mais confiáveis do histórico, dada a sua seletividade, controle e precisão, sendo de grande importância para ajustar o balanço de materiais nas zonas e blocos do reservatório. Nos campos on shore, os principais registros de pressão são: RFT, TFR e RPE (detalhados a seguir). Já nos campos off shore, são comuns os registros de PDG (pressure downhole gauge), sensores instalados permanentemente no fundo do poço, transmitindo os dados de pressão em tempo real para as plataformas de produção. RFT (Repeat Formation Tester) é uma sigla (baseada em uma marca comercial) usada para designar testes de pressão a cabo (wireline) a poço aberto, realizados durante a perfuração. A ferramenta de RFT possui um dispositivo que penetra a formação, induz o fluxo, coleta o fluido produzido numa cápsula e registra a pressão na profundidade avaliada. Estas amostras são mantidas pressurizadas e podem ser levadas ao laboratório para análise de fluidos (PVT). Além da informação de pressão, os dados de RFT podem ser úteis para identificar contatos entre fluidos (gradiente hidrostático) e barreiras verticais entre zonas produtoras.

TFR é a sigla utilizada para designar testes de formação a poço revestido (well testing). São operações com coluna de produção e obturadores (packers) que isolam hidraulicamente o

intervalo testado. A finalidade principal do teste de formação é medir capacidade da mesma de produzir fluidos, expressa através do índice de produtividade. Se devidamente projetado, executado e analisado, o teste de formação pode prover informações acerca da permeabilidade média efetiva da formação, extensão do dano ou estimulação, pressão estática do reservatório e (talvez) limites do reservatório e heterogeneidades (LEE, 1982).

O TFR usualmente utilizado no gerenciamento de campos é o teste de crescimento de pressão (pressure buildup test), que é conduzido em duas etapas: fluxo e estática. Na primeira, o poço produz à vazão constante durante certo período. Em seguida, o poço é fechado (na superfície) e o crescimento de pressão é registrado ao longo do tempo (no fundo do poço) até próximo à estabilização. A partir desses registros, aplica-se a metodologia de análise gráfica (p versus t), para inferir as características do poço e da formação (HORNER, 1967).

Figura 2.4 – Registro de pressão com TFR

A Fig. 2.4 mostra um registro de pressão versus tempo realizado com ferramenta de TFR. Cada curva do gráfico corresponde a um registrador distinto, posicionado conforme esquema da ferramenta mostrado no canto superior direito da Fig. 2.4. O registrador do anular do poço verifica se há vazamento do packer superior ou comunicação da zona testada com zonas superiores abertas. O registrador acima verifica a estanqueidade da válvula. O registrador interno e o externo (sempre abaixo do tubo perfurado) medem a pressão da zona testada (a redundância tem objetivo de verificar entupimento do tubo perfurado). O registrador de fundo verifica se há vazamento do packer inferior ou comunicação da zona testada com zonas

inferiores abertas, além de ser utilizado para medir a pressão de uma zona mais profunda. Abaixo do gráfico são mencionadas as etapas de um TFR.

RPE é um registro de pressão estática a cabo que pode ser efetuado num poço em operação (produzindo ou fechado) ou durante uma intervenção com sonda. Por não possuir um procedimento de medição tão rigoroso, o RPE apenas avalia a pressão estática do reservatório na vizinhança do poço. Caso o tempo de teste não seja suficiente para atingir a estabilização, o dado de pressão não é válido. No entanto, é possível utilizar técnicas de extrapolação da pressão, similares às utilizadas na interpretação de TFR, a fim de utilizar o dado no histórico. Todo dado oriundo de poço tem como referência a profundidade medida, computada a partir da mesa rotativa da sonda de perfuração. No caso dos testemunhos e perfis, a conversão de profundidade medida para cota é necessária para a construção das seções estruturais e definição do topo e base das formações. Erros na profundidade medida dos canhoneios ou dos contatos entre fluidos podem dificultar o ajuste de RAO (razão água-óleo) e RGO (razão gás- óleo), antecipando ou atrasando a produção de água ou de gás nos poços.

Figura 2.5 – Determinação da pressão no datum

Como pressões estáticas correspondem a um campo escalar, é necessário estabelecer uma cota de referência para poder comparar as pressões registradas em vários poços distintos e assim traçar o comportamento de pressão do reservatório. O termo datum é normalmente utilizado para denominar essa cota de referência. A pressão no datum é definida conforme a Eq. 2.1.

(

)

g p

p_DATUM = _MD + ρ_f ⋅ ⋅ _REGISTRO − (2.1)

onde p_DATUM é a pressão no datum; p_MD é a pressão registrada na profundidade medida MD; f

é a densidade do fluido produzido; g é a aceleração da gravidade; COTAREGISTRO é a cota onde

da cota de referência para estudos de pressão, considerando que a direção negativa do eixo aponta para o centro da terra, conforme mostrado na Figura 2.5.

No caso de poços verticais ou levemente desviados (com inclinação inferior a 15º), a pressão no datum pode ser estimada conforme a Eq. 2.2, com erro inferior a 5%.

(

)

g p

p_DATUM ≈ _MD−

ρ

Kelly Bushing (KB), que é a altura da mesa rotativa medida em relação ao nível do terreno.

Outros dados do histórico, medidos corriqueiramente durante a operação dos poços, como as vazões de produção e de injeção e as razões entre fluidos (RAO, RGO), serão detalhados na seção 2.4. Além disso, outros dados, colhidos durante as intervenções em poços (e.g. testes de vazão seletivos por zona), serão tratados na seção 2.3.3, a seguir.

2.3.3 Intervenções

Define-se intervenção em poço (em inglês, workover) como um conjunto de operações com sonda, cuja finalidade é manter a produção (ou injeção) do poço segura e rentável durante sua vida útil. As sondas de workover são mais simples que as sondas de perfuração, sendo algumas acopladas a caminhões. Por terem um custo relativamente baixo (comparando-se com campos off shore), as intervenções em campos on shore são atividades corriqueiras, constituindo em uma das principais ferramentas do gerenciamento de reservatórios. A seguir são descritas as principais intervenções de acordo com a sua finalidade.

Completação é a primeira intervenção de um poço recém-perfurado, cuja finalidade é abrir ao fluxo as zonas de interesse. A depender do número de colunas de produção ou injeção, é classificada como completação simples ou dupla. No caso de completação dupla, é necessária a utilização de packers para separar as zonas de interesse.

Recompletação é toda intervenção subsequente a completação, com mudança do intervalo canhoneado, sem que haja mudança da finalidade do poço. O termo recompletação é utilizado tanto para ampliação quanto para redução do comprimento dos intervalos canhoneados, seja para as zonas já abertas ao fluxo ou para novas zonas.

Restauração é a intervenção que tem a finalidade de reestabelecer a produção ou injeção do poço sem mudança de intervalo canhoneado. É uma intervenção que visa remoção de dano à

formação. A depender das caraterísticas da formação utiliza acidificação, injeção de solvente (diesel ou n-parafina) ou canhoneios de alta penetração.

Reabertura é a retomada da operação de um poço fechado há algum tempo, distinguindo-se da recompletação ou restauração por serem mais onerosas, já que necessitam de equipamentos e obras de superfície como árvore de natal (conjunto de válvulas na cabeça do poço) e linhas. Conversão é a intervenção que muda a finalidade original do poço. Em campos on shore é muito comum converter poços produtores de óleo em injetores de água, fazendo a chamada injeção in fill (na região de óleo), com o objetivo de aumentar a eficiência de varrido.

Limpeza é a intervenção onde apenas é substituída a coluna de produção preventivamente, ou devido à falha em algum equipamento do poço (bomba, packer, válvula, etc.). Por ser uma intervenção operacional, não necessita obrigatoriamente de um estudo prévio de reservatórios. Mudança do método de elevação (MME) é a substituição dos equipamentos de elevação artificial do poço, adequando-os às condições de vazão e de pressão de fluxo, as quais variam ao longo do tempo em função da depleção ou pressurização (resposta à injeção de fluidos) do reservatório. Apesar de também ser uma intervenção operacional, necessita de um estudo de balanço de materiais para verificar se as novas condições de vazão provocarão desequilíbrio de pressão nas zonas produtoras.

Abandono é a intervenção cujo objetivo é deixar um poço antieconômico ou com problemas mecânicos irreversíveis em condições seguras para o meio ambiente e para população. Existe o abandono temporário, apenas com tampões de cimento dentro do poço e o abandono definitivo, onde a cabeça do poço é removida, também conhecido como arrasamento.

Um programa de intervenção é composto por uma sequência de operações com sonda. São elaborados por engenheiros de poço com base numa solicitação de intervenção oriunda de um estudo de engenharia de reservatórios. As operações mais comuns são mencionadas a seguir. Manobra é o termo utilizado para qualquer movimentação de coluna de tubos dentro do poço. Pode ter a finalidade de substituir equipamentos (coluna de produção, bombas, packers, válvulas, etc.) ou descer alguma ferramenta dentro do poço durante as intervenções (canhões, registradores, tampões, etc.). É a única operação prevista em uma intervenção de limpeza. Condicionamento do revestimento é a operação que visa limpar as paredes do poço em frente aos canhoneios, removendo incrustações, depósito de parafina, ou material de corrosão.

Canhoneio é a operação cujo objetivo é comunicar hidraulicamente o poço à formação, nos intervalos definidos no programa de intervenção. O canhão tem densidade padronizada de 4 jatos por pé (13 jatos por metro), defasados em 90º na circunferência do poço. Em casos onde se deseja diminuir a velocidade de fluxo em torno do poço (produção de areia, formação de cone de gás ou de água), é interessante canhonear o intervalo de interesse mais de uma vez. O canhoneio convencional penetra 23 pol. (60 cm) na formação. Em caso de dano profundo, uma alternativa é utilizar os canhoneios de alta penetração, com até 52 pol. (130 cm).

Pistoneio é o termo utilizado para designar testes de produção com sonda, cujo objetivo é conhecer a composição do fluido e a produtividade de cada intervalo canhoneado. O pistoneio é realizado com coluna de produção e packers, que delimitam o intervalo testado. Quando há intervalos muito próximos (distantes menos que 3 m), só é possível testá-los em conjunto. O fluido dentro do poço é recuperado através de uma ferramenta a cabo chamada swab, que consiste em uma barra com um copo de borracha na extremidade inferior munido de válvula de pé. Já na superfície, o volume é armazenado no tanque da sonda, onde é feita a medição. Durante uma intervenção, os resultados obtidos nos pistoneios são importantes para a escolha de quais intervalos devem ficar abertos. Já no gerenciamento, servem para calcular os fatores de rateio utilizados na distribuição das vazões de óleo, água e gás de um poço entre as zonas abertas que contribuem para sua produção. Os rateios podem ser uma fonte grande de erro no histórico, por serem poucos e pela pouca precisão, e têm muito impacto no ajuste de histórico em reservatórios com várias zonas produtoras.

Nos poços onde os intervalos canhoneados são muito próximos, não são realizados pistoneios seletivos porque, em função da deformação da coluna, não há como garantir que os packers sejam posicionados de modo a isolar efetivamente as zonas testadas. Nesses casos, a definição da composição dos fluidos só pode ser feita através de medidas indiretas como o perfil de saturação carbono-oxigênio, cuja ferramenta emite um pulso magnético e em seguida registra o espectro de raios gama emitido pela formação. A partir desses perfis, é determinada a razão entre carbono e oxigênio, possibilitando a distinção entre zonas com óleo e com água.

Teste de injetividade é um teste utilizado para definição do potencial de injeção das zonas abertas ao fluxo em poços injetores de água. É realizado através da bomba da sonda, com pressão de cabeça do poço similar a da bomba de injeção utilizada na operação. As cotas de injeção por zona são definidas com base nos testes de injetividade. Quando um poço injeta em

mais de uma zona, com potenciais de injeção muito diferentes, é comum utilizar reguladores de fluxo e packers seletivos a fim de garantir o cumprimento das cotas de injeção por zona. Em poços equipados com boca de sino (tubulação tronco-cônica instalada na extremidade da coluna de injeção), é possível correr os perfis de fluxo (flow logs), cujo resultado é utilizado para ratear a vazão do poço entre as zonas. Em poços com injeção seletiva, não é possível correr perfil de fluxo, pois os reguladores de fluxo impedem a passagem da ferramenta.

Fraturamento hidráulico é a operação utilizada para estimular os poços, aumentando a sua produtividade. É indicado para poços danificados ou formações com baixa permeabilidade, que só produzem se forem fraturadas. O fraturamento é contraindicado em campos com zonas produtoras muito próximas, separadas por barreira vertical pouco espessa, devido ao risco de propagação vertical da fratura. Isso pode comunicar a zona de interesse com outras zonas cuja pressão é diferente ou que sejam portadoras de fluidos indesejáveis como água ou gás.

Compressão de cimento (squeeze) é a operação utilizada para vedar intervalos canhoneados abertos, corrigir a cimentação em trechos detectados nos perfis CBL e VDL ou reparar furos no revestimento. Operação similar é utilizada para executar os tampões de cimento utilizados no abandono temporário e definitivo de poços.

Pescaria é o termo utilizado para qualquer operação especial cujo objetivo é resgatar objetos indesejados dentro do poço como pedaços de coluna, equipamentos de bombeio, packers, etc. As pescarias podem ocorrer (a) devido a erros de procedimento durante as intervenções ou (b) em poços que operam durante muito tempo sem se submeterem a intervenções de limpeza. No segundo caso, a pescaria é resultado de um processo de corrosão dos equipamentos do poço. Instalação de BPP (brigde plug permanente) é uma operação com a finalidade de isolar uma zona, de forma mais rápida e barata, sem que haja necessidade de squeeze. No caso de mais de uma zona produtora, é tecnicamente mais indicado isolar cada uma individualmente com um BPP. No entanto, por economia ou pela dificuldade em remover vários BPP no futuro (as carcaças dos superiores podem ficar deslizando sobre os inferiores durante o corte), é comum utilizar um único BPP para isolar um grupo de zonas, que ficam em comunicação hidráulica por anos, trocando fluidos e pressão. Portanto, é muito importante considerar esse tipo de situação na modelagem de fluxo para ajuste de histórico.

Uma característica peculiar de campos on shore é a maior facilidade de executar intervenções em poços em relação a campos off shore, onde os custos com sonda são bastante elevados. A

Fig. 2.6 traz como exemplo um esquema com as condições mecânicas de um poço em campo terrestre ao longo do tempo, que foi submetido a seis intervenções em 30 anos de produção. Notar o avanço da água de injeção registrada nos dados de pistoneio, começando nas zonas inferiores até chegar às superiores. No próximo parágrafo é descrito o histórico do poço. No primeiro ano de produção, o poço foi completado na zona E. No quarto ano, foi ampliado o intervalo canhoneado da zona E, que também foi fraturada. No ano 23, comprimiu-se cimento na zona E, que depois foi reaberta em dois intervalos mais restritos (após análise do perfil de saturação carbono-oxigênio), além de serem abertas as zonas C e D. No ano 25, as zonas D e E foram isoladas com BPP. No ano 27, foram abertas as zonas A e B (que depois foi isolada com BPP) e foi comprimido cimento nas zonas C, D e E. Por fim, no ano 30, foi comprimido cimento na zona B juntamente com dois novos intervalos testados na zona C (todos portadores de água).

Figura 2.6 – Exemplo de histórico de intervenções em poço produtor de petróleo on shore