MÉTODOS DE PREDIÇÃO DA PRODUÇÃO DE AREIA

A previsão da possibilidade de se produzir areia é uma parte importante da fase de desenvolvimento da produção em um reservatório. Previsões precisas de quando e em que condições ocorrerá a produção de areia determinam decisões importantes no plano de desenvolvimento do campo, pois ajudam na escolha de estratégias de completação para os poços. As técnicas de predição de areia existentes são baseadas em contínuas observações de campo, experimentos em laboratórios ou modelos teóricos (VEEKEN et al., 1991).

Previsão de areia confiável requer bons modelos, bem como um conjunto completo de dados de entrada para tais modelos. De forma geral, os modelos de predição de produção de areia disponíveis conseguem prever com bons resultados o início da produção de areia, enquanto os modelos para predizer a quantidade de areia produzida ainda estão em desenvolvimento (ALMAGUER et al., 2002).

2.6.1 Observações de campo da produção de areia

Técnicas de previsão de areia com base em dados de campo tenta estabelecer uma relação confiável entre dados de produção de areia e dados operacionais da produção de poços. Já foram citados acima vários fatores que influenciam a produção de areia, porém na realidade uma pequena seleção desses parâmetros é realmente monitorada devido à dificuldade de monitoramento e de armazenamento desses dados durantes longos anos de produção.

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Na sua forma mais simples, os dados de campo como ferramenta de previsão usam um parâmetro. Por exemplo, um critério de corte para a profundidade de instalação de medidas de controle de areia é utilizado em diversos ambientes deltaicos:

isto é, técnicas de controle de areia não são instaladas abaixo de certa profundidade. A profundidade crítica é regionalmente dependente: Tixier et al. (1975) e Lantz (1991) mencionam 12000ft a 7000ft, respectivamente (Apud VEEKEN, 1991.)

Outro critério de corte é frequentemente aplicado: este especifica um tempo de trânsito para as ondas de compressão sonora, abaixo de certo valor as técnicas de controle de areia não são necessárias. Este limite é outra vez definido de forma regional e pode variar e de 90 a 120 µs/ft. Tixier et al. (1975) têm estabelecido um valor limite para os perfis sônicos e de densidade, parâmetro derivado G / c (G é o módulo cisalhamento dinâmico, c a compressibilidade do grão). Não se esperam problemas de produção de areia quando a relação G / c e superior a 0,8 * 10 psi2. Este valor limite foi aplicado com sucesso (DURRET et al., 1977 apud VEEKEN, 1991).

Existem inúmeras correlações que associam dados de campo como perfis sônicos, perfis de densidade, perfis neutrão e outros a propriedades físicas da rocha, sendo assim capazes de determinar possíveis formações produtoras de areia (Figura 2.16).

Figura 2.16: Representação de perfis e algumas propriedades físicas das rocha em relação à profundidade (ZHANG; STANDIFIRD, 2007)

Os perfis possuem papel fundamental na previsão de produção de areia: por exemplo, a porosidade da formação, que pode ser obtida a partir de perfis sônicos e é

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um bom indicador se o poço vai necessitar de controle de areia. A experiência adquirida na indústria revela que formações com porosidade maior que 30% sempre produzem volumes consideráveis de areia. As formações com porosidade menor do que 20% em geral não necessitam de nenhuma técnica de controle, e no range entre 20% e 30% é que habita a incerteza da produção ou não.

Os modelos para previsão de areia de apenas um parâmetro não levam em consideração a depleção do reservatório ou a pressão de produção. A Figura 2.17 mostra o gráfico que indica que o aumento do drawdown pode desencadear a produção de areia. A posição da região de risco é variável com cada campo, pois este é um dado regional. Testes de produção de areia ou de monitoramento de rotina podem ser utilizados para determinar a sua posição.

Figura 2.17: Drawdown versus tempo de transito representação de intervalos com e sem produção de areia (VEEKEN, 1991)

2.6.2 Experimentos de laboratório

Ensaios de laboratório permitem reproduzir a produção de areia em condições controladas, e desta forma observar separadamente a influência de cada parâmetro.

Além disso, possibilitam a validação de um modelo teórico e também podem ser utilizados como ferramentas de previsão. Em seu trabalho Veeken et al. (1991) citam a utilização do Thick Walled Cylinder (TWC) relacionando a maior tensão vertical

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efetiva suportada pela parede de uma perfuração horizontal (σ_v,w ) com a tensão de ruptura inicial de uma amostra.

Sulem et al. (1999) mostram como dados de produção de areia são calibrados a partir de teste de laboratório, usando teste de carga e descarga, em que se utiliza a variação dos módulos elásticos da rocha e se faz uma calibração através do modelo da secante elástica.

Papamichos et al. (2010) descrevem como é realizado o ensaio no cilindro de parede espessa, e como este é usado na produção de areia. A Figura 2.18 mostra um esquema de como esse ensaio reproduz a realidade do poço em escala de laboratório. É possível notar na figura que o primeiro cilindro representa o canhoneio e o segundo, um poço aberto. Posteriormente, observam-se as tensões existentes em torno das cavidades do cilindro, que são as mesmas existentes em torno de um poço.

Figura 2.18: Esquema de teste de cilindro de paredes espessas (Modificado de PAPAMICHOS et al., 2010)

Os ensaios de laboratório são fundamentais na modelagem do processo de produção de sólidos, pois, estes são usados para calibrar os modelos matemáticos e dessa forma determinar parâmetros, por exemplo, o coeficiente de produção de areia λ (coeficiente responsável por quantificar a taxa de areia produzida. Este parâmetro será descrito mais a frente). Fundamentalmente estes ensaios permitem que se determinem

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correlações empíricas especificas para a rocha em estudo, para determinar λ, conferindo particularidade à modelagem e, por consequência, aumentando a precisão do resultado.