BR112016011163B1

BR112016011163B1 - Método de perfilagem de furo de poço

Info

Publication number: BR112016011163B1
Application number: BR112016011163-0A
Authority: BR
Inventors: Brett James Wilkinson; Gordon Henderson Stewart; Jerome Christian Dupuis; Anton Kepic
Original assignee: Deep Exploration Technologies Cooperative Research Centre Ltd
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2022-03-03
Also published as: AU2018279062B2; WO2015074101A9; EP3071789B1; ZA201603318B; EP3071789A4; WO2015074101A1; AU2014353871B2; AU2018279062A1; CN105829647B; EP3071789A1; US9970290B2; CA2929973A1; US10415378B2; CN105829647A; PE20161120A1; CL2016001211A1; AU2014353871A1; US20160273352A1; ES2792981T3; BR112016011163A2

Abstract

método de perfilagem de furo de poço. método usado em perfilagem de furo de poço, como em levantamento ou exploração relacionada a uma formação de subsuperfície. o método inclui posicionar um instrumento de perfilagem que inclui um sensor de pressão em um furo de poço perfurado na formação. o método inclui as etapas de obter um primeiro valor de pressão em uma primeira profundidade no furo de poço, obter ao menos um valor de pressão adicional subsequente ao primeiro valor de pressão durante a retirada ou avanço do instrumento de perfilagem no furo de poço e determinar uma ou mais características da formação de subsuperfície, utilizando ao menos um dentre os valores de pressão adicionais, ou uma alteração de pressão (¿¿) entre o primeiro valor de pressão e um dito valor ou valores de pressão adicionais, ou uma alteração de pressão entre um dito valor de pressão adicional e outro dito valor de pressão adicional, ou uma combinação de dois ou mais desses valores.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a aparelhos e métodos de perfilagem de furo de poço, como para levantamento ou exploração relacionada a formações de subsuperfície.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A perfilagem de furo de poço é o método para fazer medições e registrar informações sobre formações da geologia de subsuperfície e/ou a profundidade e ângulos do furo de poço a partir da superfície.

[003] Um perfil é registrado por meio de inspeção visual de amostras de rocha a partir de amostras de testemunho extraídas do furo de poço e/ou informações geofísicas obtidas por um ou mais instrumentos abaixados no poço depois que o poço é perfurado, isto é, em um poço aberto.

[004] Tipicamente, o instrumento que registra o perfil é abaixado no poço com o uso de um guincho. A perfilagem é realizada em furos de poço perfurados para a exploração mineral ou de óleo e gás ou durante levantamento geotécnico, ambiental ou geotérmico de água de lençóis freáticos.

[005] A perfilagem de "cabo de aço" é feita em um poço aberto para adquirir um retrato completo das propriedades da rocha das formações de subsuperfície. Essas informações ajudam os operadores de perfuração e geólogos a tomarem decisões sobre a direção de perfuração, presença/ausência e direção do recurso que é buscado ou produção de mineração.

[006] Um instrumento de cabo de aço é abaixado no poço a uma profundidade escolhida de modo que as propriedades petrofísicas de formações possam ser capturadas e armazenadas em um dispositivo de memória para análise posterior.

[007] Um ou mais sensores associados ao instrumento podem ser ativados para medir informações elétricas, eletromagnéticas, níveis de radiação gama natural ou acústicas para construir uma série de perfis sobrepostos.

[008] As ferramentas de perfilagem tradicionais são conectadas através de uma conexão de cabo que fornece potência e fornece também um conduto para capturar dados em tempo real ou dados brutos do instrumento são alimentados a um sistema de aquisição de dados para análises posteriores.

[009] Os perfis de poço aberto são normalmente executados antes de um poço ser revestido ou envolto e os mesmos são gerenciados por uma equipe técnica dispendiosa. Os custos de levantamento de poço aberto são extremamente altos para o minerador ou explorador. Portanto, apenas alguns poços podem ser perfilados, limitando as informações disponíveis para um geólogo tomar decisões de perfuração.

[0010] A técnica de "perfilagem durante a perfuração" (LWD - "logging while drilling") foi pioneira na indústria de óleo e gás. A LWD e também perfis por "medição durante a perfuração" (MWD - "measure while drilling") usam tipicamente a tecnologia de pulso de lama para transmitir dados a partir do instrumento/ferramenta de fundo de poço no furo de poço para a transmissão para a superfície para análise contínua.

[0011] Essa técnica fornece as mesmas informações que a perfilagem de cabo de aço, entretanto, em vez de abaixar o instrumento no furo de poço em um cabo de guincho, os sensores exigidos são embutidos na coluna de perfuração e as medições são alimentadas ao operador na superfície em tempo real, para permitir que os operadores de perfuração e geólogo obtenham perfis, assim como informações como direção do poço, peso sobre a broca, etc.

[0012] As taxas de dados são lentas (10 bits por segundo) e é necessário usar técnicas de compressão de dados e armazenamento temporário na memória interna da ferramenta. Taxas de transferência de dados lentas, tecnologia complexa para passar os dados de qualquer forma confiável através de pulsos de lama e a necessidade de uma dispendiosa equipe técnica no local tornam o uso de tal tecnologia de pulso de lama indesejável. Entende-se que é desejável uma metodologia de reunião de dados mais eficaz.

[0013] Métodos geofísicos podem ser usados para interrogar um espaço maior de formações de subsuperfície e podem ser usados em conjunto com as informações geológicas a partir de amostras de testemunho para construir uma previsão geológica melhor das formações que circundam os poços de testemunho.

[0014] Um instrumento de medição geofísica, comumente chamado de um instrumento de perfilagem ou instrumento de sondagem, é abaixado no furo de poço para coletar dados relevantes. Um instrumento de sondagem é essencialmente uma "sonda" sob a forma, por exemplo, de um instrumento eletrônico disposto para detectar um ou mais parâmetros ou características.

[0015] Os instrumentos de perfilagem já são usados em operações de campo de óleo para obter informações sobre o furo de poço. Esse processo é chamado de "perfilagem". A perfilagem pode ser realizada por meio de "perfilagem de cabo de aço", "perfilagem durante a perfuração" (LWD) e "perfilagem através da broca" depois que perfuração tiver ocorrido.

[0016] Na perfilagem de cabo de aço, um instrumento de perfilagem é abaixado no furo de poço depois que a coluna de perfuração foi extraída. O instrumento de perfilagem se suspende e é sustentado por um comprimento de cabo ou "cabo de aço". Adicionalmente, o cabo de aço facilita as conexões de comunicação e elétricas entre o instrumento de perfilagem e os equipamentos relacionados normalmente situados no nível do solo.

[0017] Em LWD, o conjunto de perfuração real inclui instrumentos de detecção que medem os parâmetros necessários na medida em que o furo de poço está sendo perfurado. Tais instrumentos de detecção estão, dessa forma, sujeitos ao ambiente hostil do fundo de poço e, consequentemente, sua operação é muitas vezes comprometida.

[0018] A perfilagem através da broca envolve a introdução de um instrumento de perfilagem, por exemplo, uma ferramenta de cabo de aço, no furo de poço através de uma porta central na broca de perfuração situada na extremidade do fundo de poço da coluna de perfuração. O instrumento de perfilagem é abaixado ou bombeado no furo de poço através da passagem interna da coluna de perfuração. O instrumento de perfilagem é, então, passado através da porta na broca de perfuração para possibilitar a perfilagem do furo de poço abaixo da broca de perfuração. Adicionalmente, o instrumento pode ser usado para perfilar o comprimento do furo de poço na medida em que a coluna de perfuração é puxada para fora do furo de poço. Esse processo é muitas vezes chamado de "perfilagem durante manobra".

[0019] A patente US no 8.443.915 descreve sistemas de perfilagem através da broca diferentes usados para a perfilagem de furos perfurados para extrair óleo cru e/ou gás natural. Conforme mostrado nas Figuras 1B e 1C do documento US no 8.443.915, um conjunto de fundo de poço (BHA) inclui uma broca fresadora, um motor de lama, uma ferramenta de perfilagem, um centralizador, um suspensor e uma desconexão. Uma vez que o furo foi perfurado até a profundidade necessária, a broca fresadora é usada para cortar através do nariz da broca de perfuração para estabelecer a porta para a ferramenta de perfilagem passar. O BHA é abaixado através do furo da coluna de perfuração até que o suspensor seja assentado frente a um adaptador da broca de perfuração.

[0020] Embora os instrumentos de perfilagem sejam usados em operações de perfuração de poços de óleo e gás, o uso de tais instrumentos não passou prontamente para as operações de amostragem de testemunho. Isso é devido aos custos associados ao fornecimento de técnicos especializados e equipamentos nos sítios de amostragem para coletar e registrar dados geofísicos.

[0021] A discussão dos antecedentes da invenção no presente documento é incluída para explicar o contexto da invenção. Isso não deve ser tomado como uma admissão de que qualquer material mencionado foi publicado, era conhecido ou parte do conhecimento geral comum na data de prioridade deste pedido.

[0022] Uma ou mais formas da presente invenção visa fornecer ao menos um método e/ou instrumento de perfilagem que possibilite a coleta de dados geofísicos como parte de um processo de amostragem de testemunho, de preferência, utilizando ao menos parte dos equipamentos de sonda de perfuração associados à amostragem de testemunho.

[0023] Uma ou mais formas da presente invenção foi desenvolvida tendo em mente os problemas da técnica conhecida anteriormente mencionados.

[0024] Descobriu-se que é desejável desenvolver um aparelho de perfilagem geofísica e/ou um ou mais métodos de uso e/ou posicionamento dos mesmos, ou desenvolver um método de perfilagem de fundo de poço, que possa ser utilizado ou empregado por pessoal/operadores de perfuração como parte de suas operações normais, sem a necessidade de pessoal especializado em perfilagem geofísica adicional.

[0025] A utilização de operadores/pessoal de sonda de perfuração elimina a necessidade de pessoal especializado e evita a interrupção das operações de perfuração ou evita atrasos na espera, de outro modo, pela chegada do pessoal especializado no local após a perfuração. As operações de perfilagem podem ser vantajosamente realizadas pelos operadores/pessoal de perfuração que precisam de menos treinamento ou especialização.

[0026] Tal abordagem das operações de perfilagem de perfuração é desejável pelo fato de que ajuda a reduzir os custos significativos associados à exploração de formações de subsuperfície, e tem por objetivo diminuir também a barreira para a adoção da tecnologia em um setor que é historicamente conservador em relação a novas tecnologias e métodos de trabalho.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0027] Considerando-se o anteriormente mencionado, um aspecto da presente invenção fornece um método usado em perfilagem de furo de poço, como em levantamento ou exploração relacionada a uma formação de subsuperfície, o método incluindo: a) posicionar um instrumento de perfilagem em um furo de poço perfurado na formação, o instrumento incluindo um sensor de pressão; b) obter um primeiro valor de pressão em uma primeira profundidade no furo de poço; c) obter ao menos um valor de pressão adicional subsequente ao primeiro valor de pressão durante a retirada do instrumento de perfilagem do furo de poço; d) na determinação de uma ou mais características da formação de subsuperfície, utilizar: i. ao menos um dos valores de pressão adicionais; ou ii. uma alteração de pressão (Δp) entre o primeiro valor de pressão e um dito valor ou valores de pressão adicionais; ou iii. uma alteração de pressão (Δp) entre um dito valor de pressão adicional e outro dito valor de pressão adicional; ou iv. uma combinação de dois ou mais dentre i) a iii).

[0028] De preferência, o primeiro valor de pressão pode ser usado como um valor de referência em relação ao qual o(s) valor(es) de pressão adicional(is) é/são determinado(s). Dessa forma, a alteração de pressão pode ser determinada em relação ao primeiro valor de pressão como um valor de referência.

[0029] O primeiro valor de pressão obtido pelo instrumento de perfilagem pode ser usado para determinar a profundidade real do instrumento de perfilagem naquele nível dentro do furo de poço. Por exemplo, o primeiro valor de pressão pode se correlacionar com os dados conhecidos acerca da pressão esperada em profundidades conhecidas em um furo de poço.

[0030] Alternativamente, se a profundidade real do instrumento de perfilagem dentro do furo de poço for conhecida ou for, ou puder ser, calculada, o primeiro valor de pressão pode ser usado como uma referência remissiva com a profundidade conhecida.

[0031] A alteração de pressão pode ser usada para calcular ou determinar a profundidade real do instrumento de perfilagem no furo de poço. Uma quantidade de alteração de pressão ou valor de pressão adicional subsequente pode ser comparada com um valor de pressão anterior (como um valor de pressão adicional anterior ou o primeiro valor de pressão) e pode ser usada para determinar a profundidade real do instrumento de perfilagem dentro do furo de poço.

[0032] Será observado que a profundidade dentro do furo de poço pode ser determinada como a distância ao longo do furo de poço ou, alternativamente, uma distância vertical a partir da superfície até um ponto no furo de poço, como a extremidade do furo de poço ou até o instrumento. De preferência, para uma ou mais formas da presente invenção, a profundidade se refere à distância no furo de poço a partir da superfície ou a partir do início do poço.

[0033] Na medida em que o instrumento de perfilagem é retirado do furo de poço, a alteração de profundidade pode ser calculada ou determinada a partir da alteração de pressão em relação ao primeiro valor de pressão de referência, tal alteração pode também ser comparada com a remoção de seções de comprimento conhecido do revestimento de perfuração, isto é, comprimentos de 3 metros ou 6 metros do revestimento.

[0034] Uma queda de pressão será detectada toda vez que uma leitura de pressão for feita durante a retirada do instrumento de perfilagem do furo de poço. Dessa forma, os valores de pressão irão diminuir na medida em que o instrumento de perfilagem é retirado, e a alteração de pressão subsequente (pressão menor Δp) será detectada.

[0035] O instrumento de perfilagem pode incluir um ou mais sensores dispostos e configurados para se projetar no furo de poço além de uma broca de perfuração em uma extremidade distal da coluna de perfuração.

[0036] Os um ou mais sensores, como um ou mais sensores de pressão e/ou acelerômetro(s), podem ser alojados em um instrumento de sondagem. Um instrumento de sondagem é um instrumento que aloja um ou mais sensores e é usado no fundo de poço para reunir dados.

[0037] A broca de perfuração pode ter uma abertura através da qual o(s) sensor(es) do instrumento de sondagem pode(m) ser avançado(s). Um ou mais valores de pressão podem ser detectados pelo(s) sensor(es) além da broca de perfuração.

[0038] A pressão e alteração de pressão serão detectadas no fluido presente no furo de poço. O fluido pode ser um líquido, como água ou lama de perfuração, em um furo de poço "úmido" ou pode ser um ou mais gases, como ar, em um furo de poço "seco".

[0039] Uma ou mais modalidades da presente invenção podem incluir também a detecção de aceleração. Por exemplo, o instrumento de sondagem pode incluir ou se comunicar com ao menos um acelerômetro. De preferência, o ao menos um acelerômetro é alojado no instrumento de perfilagem ou instrumento de sondagem.

[0040] A aceleração (ou desaceleração) pode ser usada em conjunto com os primeiros valores e/ou valores de pressão adicionais na detecção da profundidade no furo de poço. Os valores de profundidade podem ser correlacionados a leituras de radiação gama a partir de um ou mais detectores de gama para criar um perfil de uma assinatura gama da formação de subsuperfície. A assinatura perfilada pode ser usada para determinar a estrutura, como estratos e/ou tipo(s) de rocha/depósitos da formação de subsuperfície.

[0041] O instrumento de perfilagem pode ter uma fonte de alimentação interna e pode operar de forma autônoma enquanto no fundo do poço. Dessa forma, o instrumento de perfilagem pode registrar valores de pressão e/ou aceleração durante a operação de retirada sem exigir entrada adicional a partir do operador na superfície.

[0042] O instrumento de perfilagem pode registrar pressão e/ou aceleração e outros parâmetros conforme for exigido, de forma contínua ou descontínua. Por exemplo, o instrumento de perfilagem pode obter ou tomar amostras de valores de pressão em intervalos de tempo predeterminados, como a cada 2 a 5 segundos, ou pode usar a detecção de aceleração ou falta de aceleração como um sinal para obter um valor de pressão seguinte.

[0043] Os valores de pressão podem ser obtidos pelo sensor de pressão continuamente, e os valores de pressão assim obtidos podem ser amostrados periodicamente. Os elementos eletrônicos dentro do instrumento de perfilagem podem ser usados para tomar amostras dos valores de pressão obtidos continuamente ou para tomar amostras periodicamente a partir de valores de pressão registrados dentro de um processador ou memória não volátil dos elementos eletrônicos.

[0044] O instrumento de perfilagem pode cessar a detecção de pressão durante um período de tempo até que a aceleração esteja em um valor limite ou acima do mesmo. Será observado que a aceleração pode ser um valor negativo, isto é, uma desaceleração.

[0045] Um detector de radiação gama pode ser fornecido dentro do equipamento de fundo de poço, como no instrumento de perfilagem, no instrumento de sondagem e/ou dentro de outra porção do equipamento de fundo de poço, como um instrumento eletrônico de levantamento, transportador, dispositivo de orientação de testemunhos.

[0046] Alternativamente, os valores de pressão podem ser obtidos para uso com um instrumento eletrônico de fundo do poço que não tem ou não usa um detector de radiação gama.

[0047] Os valores de pressão obtidos durante o posicionamento ou recuperação do instrumento de fundo do poço podem ser correlacionadas com outros dados registrados associados à caracterização da formação de subsuperfície. Por exemplo, o instrumento pode incluir um instrumento eletrônico de levantamento, transportador, dispositivo de orientação de testemunhos ou outro dispositivo de sonda.

[0048] De preferência, o detector de gama é fornecido dentro do instrumento de sondagem para se projetar no furo de poço quando avançado além da broca de perfuração. Isso significa que o detector de gama não é protegido pelo metal circundante tanto quanto é, de outro modo, quando dentro da coluna de perfuração. Dessa forma, o detector de gama pode ser fornecido como um detector alimentado com menos potência, menor e/ou menos sensível do que seria de outro modo necessário se o mesmo permanecesse circundado pelas paredes de metal dentro da coluna de perfuração, que de outro modo atenuaria gravemente o sinal gama externo.

[0049] A abertura através da broca restringe o tamanho/escolha de detector de gama e limita o tamanho do elemento de cristal do detector para a detecção de radiação gama. Portanto, um cristal maior ou uma quantidade maior de cristais pode ser empregada se o detector de gama permanecer dentro do tubo de testemunhagem, devido ao fato de que há mais largura/espaço dentro do tubo em comparação com a abertura mais estreita através da broca de perfuração. Os cristais de detecção de gama maiores ou mais numerosos ajudam a detectar uma densidade maior de radiação gama. Isso pode ajudar a acelerar o registro de radiação gama. Os cristais de detecção de radiação gama adequados podem incluir, por exemplo, iodeto de césio ou iodeto de sódio.

[0050] Os valores de radiação gama (natural) detectada podem ser associados ou correlacionados com o respectivo valor de pressão ou alteração de pressão dentro do furo de poço.

[0051] O gama natural resulta da decadência radioativa de radioisótopos de ocorrência natural (por exemplo, potássio, tório e urânio). A densidade de formações de subsuperfície pode também ser detectada ou determinada, como mediante a correlação de valores de radiação gama medida com radiação gama absorvida pela rocha a partir de uma fonte de radiação gama carregada pelo instrumento de perfilagem.

[0052] Outros sinais podem ser usados em combinação com os sinais de gama natural para determinar estimativas ou valores de densidade para a rocha/formação circundante. Por exemplo, os dados ou valores a partir de sinais sonoros podem ser usados em conjunto com os valores de radiação gama para determinar a densidade da formação circundante.

[0053] Será observado que os sinais de radiação gama detectados podem ser usados para fornecer uma indicação da estrutura da formação circundante de um raio de até cerca de 30 cm do instrumento de perfilagem ou instrumento de sondagem, ou outra sonda que carrega o detector de radiação gama.

[0054] Os raios gama emitidos a partir da rocha circundante são absorvidos pelo detector, resultando em um sinal que indica a quantidade de radiação gama no decorrer do tempo. Formações litológicas diferentes têm abundância variada desses radioisótopos, e o perfil de gama natural pode ser usado como um indicador litológico. Fazer referência do gama medido à profundidade no furo de poço ajuda a gerar uma indicação da formação de subsuperfície (por exemplo, estratos e tipos de formação/depósito e posição).

[0055] Na medida em que o instrumento de perfilagem é retirado do furo de poço em estágios (produzindo, assim, alterações de pressão detectáveis distintas), a radiação gama pode ser detectada e os valores correlacionados com a respectiva alteração de pressão ou o fato de que uma alteração de pressão ocorreu. Dessa forma, a radiação gama e pressão podem ser correlacionadas e associadas à profundidade.

[0056] A radiação gama dá uma indicação do tipo de depósitos ou formação de subsuperfície que o detector de gama passou. As alterações da radiação gama detectada podem ser usadas para determinar ou prever os tipos de rocha ou depósitos presentes sob a superfície e as alterações de tipo de rocha ou estratos na medida em que os valores variarem.

[0057] O instrumento de perfilagem ou instrumento de sondagem pode incluir uma matriz de sensores para medir informações acústicas, elétricas, eletromagnéticas e/ou níveis de radiação gama natural. Uma série de perfis relacionados a esses valores detectados pode ser produzida para gerar conjuntos de dados sobrepostos.

[0058] Um detector de radiação gama pode ser fornecido como parte do instrumento de perfilagem. De preferência, o detector de radiação gama permanece dentro da coluna de perfuração quando o sensor de pressão é avançado além da broca de perfuração.

[0059] De preferência, os valores de radiação gama podem ser obtidos quando o instrumento de perfilagem cessa o movimento por um período de tempo durante a retirada ou avanço no furo de poço.

[0060] Alternativamente, os valores de radiação gama podem ser obtidos quando o instrumento de perfilagem está se movendo em um período de tempo durante a retirada ou avanço no furo de poço. De preferência, a taxa de movimento é conhecida ou estimada, como entre 1 m/min e 20 m/min e, de preferência, entre 2 m/s e 12 m/min, e com mais preferência, em torno de 10 m/min. Entretanto, o movimento mais lento ou mais rápido pode ainda ser usado para registrar valores de radiação gama utilizáveis.

[0061] Os valores de radiação gama obtidos podem ser correlacionados com os valores de pressão para fornecer um valor de radiação gama associado a posições de profundidade dentro do furo de poço.

[0062] Os valores de radiação gama perfilados podem ser correlacionados com os valores de profundidade perfilados obtidos a partir dos valores de pressão ou alteração de pressão correspondentes para criar um plano litológico da estrutura da formação de subsuperfície.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0063] Ao menos uma modalidade da presente invenção será descrita doravante com referência aos desenhos em anexo, em que:

[0064] A Figura 1 mostra um instrumento de perfilagem posicionado dentro de um barrilete testemunhador com um instrumento de sondagem que se projeta além da broca de perfuração do instrumento, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0065] A Figura 2 mostra uma representação diagramática da disposição geral de componentes dentro do instrumento de perfilagem, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0066] A Figura 3 mostra uma representação diagramática do instrumento de perfilagem posicionado em um furo de poço com um instrumento de sondagem que se projeta além da broca de perfuração, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0067] A Figura 4 mostra um gráfico de pressão versus tempo para um instrumento de perfilagem avançado e subsequentemente retirado em estágios do furo de poço, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0068] A Figura 5 mostra um gráfico que representa leituras de radiação gama em relação a valores de aceleração, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERENCIAL

[0069] Uma ou mais formas da presente invenção podem ser empregadas nas aplicações práticas/aparelho de perfilagem a seguir: • Perfilagem de poço aberto de cabo de aço: com codificador de profundidade mais detecção de pressão mais profundidade de acelerômetro correlacionada. • Perfilagem através de broca de cabo de aço: com codificador de profundidade mais detecção de pressão mais profundidade de acelerômetro correlacionada. • Barrilete testemunhador acoplado através da broca: similar à perfilagem de poço aberto de cabo de aço e perfilagem através de broca de cabo de aço acima, mas também acoplado diretamente ao barrilete testemunhador: com detecção de pressão mais profundidade de acelerômetro correlacionada. • Barrilete testemunhador instrumentado e/ou transportador.

[0070] Será observado que as modalidades da presente invenção não se limitam à obtenção de valores de pressão para correlacionar somente com valores de radiação gama. Os valores de pressão obtidos podem ser usados em conjunto com outros dados reunidos. Por exemplo, um instrumento de levantamento de fundo de poço, ferramenta de orientação de testemunhos ou transportador podem ser posicionados e os valores de pressão obtidos durante o posicionamento ou recuperação a partir do fundo de poço. Alternativa ou adicionalmente, outros dados podem ser obtidos, como dados de temperatura, gravidade e magnéticos a partir do fundo de poço podem ser usados, correlacionados ou combinados com os dados de pressão obtidos para auxiliar na determinação de uma ou mais características da formação de subsuperfície.

[0071] Ao menos uma modalidade da presente invenção será descrita doravante em relação a uma aplicação prática da modalidade após uma operação de testemunhagem (por exemplo, amostragem de testemunho).

[0072] Durante as operações de testemunhagem normais, a broca de perfuração corta a rocha e o testemunho é forçado para cima no tubo de testemunhagem. A coluna de perfuração é, então, puxada de volta na superfície e a rocha é rompida a partir da terra. O testemunho é levado à superfície para análise.

[0073] Depois que o testemunho é removido do tubo na superfície, um instrumento de perfilagem (dispositivo de medição geofísica) é fixado ao tubo de testemunhagem vazio para posicionamento no poço para detectar características das propriedades da rocha ao redor do furo de poço.

[0074] O instrumento de perfilagem é conectado ao tubo de testemunhagem com o uso de um acoplador mecânico. O instrumento de perfilagem é, então, avançado com o tubo de testemunhagem no furo de poço para registrar os dados geofísicos, por exemplo, radiação gama emitida a partir da rocha que circunda o furo de poço e/ou ângulo de furo de poço (orientação).

[0075] O tubo de testemunhagem é normalmente bombeado no lugar ou descido por meio de um mecanismo de cabo de aço especial.

[0076] Vantajosamente, o tubo de testemunhagem que foi usado para recuperar a(s) amostra(s) de testemunho é usado também para posicionar o instrumento de perfilagem em uma posição na qual o mesmo possa detectar as propriedades da formação de subsuperfície no poço vazio. Dessa forma, devido ao fato de que o instrumento de perfilagem é autônomo, isto é, autoalimentado e opera de forma autônoma uma vez posicionado, e o tubo de testemunhagem original é reposicionado, os operadores de perfuração podem posicionar e recuperar o instrumento de perfilagem sem a necessidade de pessoal especializado ou treinamento técnico. Isso proporciona economias de custo operacional significativas evitando-se atrasos causados pela espera da chegada da equipe especializada. A perfilagem pode começar quase imediatamente depois que a amostra de testemunho foi recuperada.

[0077] A coluna de perfuração (e, portanto, o instrumento de perfilagem) é retirada do furo de poço e cada haste de broca é removida na superfície. O sensor de pressão dentro do instrumento de sondagem do instrumento de perfilagem detecta a pressão na medida em que o mesmo é retirado de uma profundidade dentro do furo de poço. As alterações de valores de pressão são usadas para determinar a alteração de profundidade.

[0078] De preferência, o instrumento de perfilagem é conectado ao tubo de testemunhagem através de um adaptador, de preferência, produzido a partir de aço inoxidável, para resistir à corrosão e fornecer resistência.

[0079] Quando no fundo de poço adjacente à broca de perfuração, o instrumento de sondagem com sensores associados ao instrumento de perfilagem são avançados através de uma abertura na broca de perfuração para se estender no furo de poço além da broca de perfuração. Dessa forma, os sensores ficam além do barrilete testemunhador e da broca de perfuração.

[0080] Os elementos eletrônicos, processamento, memória e componentes de alimentação de bateria podem, portanto, permanecer dentro do corpo do instrumento de perfilagem dentro do barrilete testemunhador, protegendo, assim, aqueles componentes do instrumento de perfilagem.

[0081] A detecção, como a detecção magnética e gama através dos sensores, não é influenciada de forma prejudicial, ou ao menos, menos afetada, pela broca de perfuração e barrilete testemunhador de aço quando os sensores se projetam além da broca de perfuração, em comparação com todo o instrumento de perfilagem permanecendo dentro do barrilete testemunhador de aço. Entretanto, será observado que a presente invenção não se limita a ter os sensores se projetando além da broca de perfuração.

[0082] O instrumento de perfilagem utilizado em uma modalidade da presente invenção pode realizar uma ou mais dentre as funções a seguir: • automaticamente alterar modo, desligar, ligar, correlacionar dados com pressão de medição de profundidade e, de preferência, também detectar movimento (como aceleração/desaceleração). • armazenar os valores em memória não volátil.

[0083] Algoritmos podem ser empregados para descartar dados que não são necessários, economizando, assim, espaço vital na memória. O instrumento de perfilagem pode medir também a orientação de levantamento e calcular a posição de latitude e longitude dos dados e furo de poço.

[0084] As modalidades da presente invenção fornecem ao operador de perfuração dados extras (por exemplo, informações de propriedades de rocha gama), apesar de apenas realizar uma operação (que é um levantamento tradicional de cálculo de posição por gravidade/magnético). Isso poupa tempo (e, por conseguinte, dinheiro) devido ao fato de que é necessária apenas uma passagem para adquirir todos os dados.

[0085] Um ou mais benefícios das modalidades da presente invenção são realizados pelo fato de que: • a perfilagem e levantamento podem ser realizados sem o risco de o furo de poço sofrer colapso, isto é, a coluna de perfuração fica ainda no lugar, • o(s) operador(es) de perfuração pode(m) realizar o procedimento de perfilagem sem qualquer pessoal ou treinamento técnico especializado ou equipamentos adicionais, • o instrumento de perfilagem é autoalimentado e tem operação autônoma, • nenhuma potência ou sinalização precisa ser transmitida "cabo abaixo" - nenhum risco de fios de comunicação ou elétricos rompidos, isto é, o instrumento de perfilagem pode ser posicionado em um cabo de aço simples, • o armazenamento em memória não volátil e também a transferência de dados podem ser sem fio para um dispositivo portátil adequado para o propósito que também irá controlar a operação do instrumento e modos de teste na superfície antes do posicionamento e após a recuperação do instrumento de perfilagem, • correlação e aquisição de profundidade automáticas, • interface automática de contador de profundidade por cabo de aço, • cálculo automático da profundidade em qualquer momento devido à entrada do número de hastes, comprimento do barrilete e aderência, • análise de aceleração para determinar quando uma haste começa a ser puxada e subsequentemente para. "Correlação" de profundidade fina - a interpolação de profundidade pode ser calculada através do intervalo de tempo entre remoções de haste (as remoções de haste envolvem iniciar- parar a remoção da coluna de perfuração na medida em que cada seção da haste é desparafusada da haste seguinte e, então, a coluna de perfuração retira outro comprimento de haste para aquela haste ser, então, desparafusada, e assim por diante), • operação de levantamento automático - durante o processo de remoção/desprendimento da haste existe um período de "repouso". Isso pode ser usado como uma solicitação para iniciar automaticamente um levantamento magnético/por gravidade.

[0086] O instrumento de perfilagem 10 representado nas Figuras 1 e 2 inclui um adaptador de tubo de testemunhagem ou um colar de assentamento 12, uma barra espaçadora opcional 14 quando um levantamento é necessário, e um instrumento de sondagem 16 que aloja sensores. A barra espaçadora 14 pode não ser necessária quando um detector de gama é avançado através da broca de perfuração sem que um levantamento seja necessário. Embora apenas uma única barra espaçadora 14 seja representada, múltiplas barras espaçadoras 14 podem estar incluídas. De preferência, três barras espaçadoras 14 são empregadas.

[0087] O instrumento de perfilagem 10 é uma ferramenta autônoma e como tal não exige conexões externas de cabo de alimentação ou dados.

[0088] O instrumento de perfilagem 10 inclui ao menos um detector de radiação gama 20, que permanece, de preferência, disposto dentro do barrilete testemunhador quando a porção de instrumento de sondagem é posicionada além da broca de perfuração. O detector de radiação gama 20 pode ser posicionado em qualquer lugar no alojamento de instrumento. O detector de radiação gama 20 pode ser posicionado para ficar dentro do tubo para obter leituras de densidade maior, devido ao fato de que o detector de radiação gama 20 pode ser maior visto que não precisa se projetar através da abertura menor através da broca de perfuração.

[0089] O instrumento de perfilagem 20 tem uma alimentação interna a partir de baterias 22.

[0090] Durante o funcionamento normal, uma sonda de testemunhagem (sem o instrumento de perfilagem 10 fixado) é usada para extrair uma amostra de testemunho de uma formação geológica. Uma vez que a amostra de testemunho foi extraída, a perfilagem do poço de testemunho pode ocorrer.

[0091] O instrumento de perfilagem 10 é posicionado no furo de poço 180. Isso envolve uma série de etapas prontamente realizadas pelo pessoal/operador de perfuração e, dessa forma, nenhum pessoal especializado adicional ou técnicos de perfilagem altamente treinados são exigidos no local.

[0092] Um método de posicionamento do instrumento de perfilagem 10 inclui as etapas de montagem do instrumento de perfilagem 10; conexão do instrumento de perfilagem 10 ao tubo de testemunhagem da sonda de testemunhagem; posicionamento do tubo de testemunhagem e instrumento de perfilagem 10 conectados através do barrilete testemunhador 140 da sonda de testemunhagem no furo de poço 180.

[0093] Uma etapa adicional pode incluir assentar o tubo de testemunhagem e instrumento de perfilagem 10 conectados de modo que uma parte inferior do instrumento de perfilagem 10 fique situada abaixo da broca de perfuração 160 no barrilete testemunhador 140.

[0094] A etapa de montagem do instrumento de perfilagem 10 inclui conectar o adaptador 12 ao tubo de testemunhagem, conectar a barra ou barras espaçadoras 14 ao adaptador 12 e conectar o instrumento de sondagem 16 à barra espaçadora 14.

[0095] O tubo de testemunhagem 180 e o instrumento de perfilagem 10 conectados são posicionados através da coluna de perfuração e no barrilete testemunhador 140 com o uso de um conjunto secundário.

[0096] A Figura 3 mostra o instrumento de perfilagem 10 posicionado em uma seção do barrilete testemunhador 140 dentro de um furo de poço 180.

[0097] Com a finalidade de perfilar uma parte do comprimento ou todo o comprimento do poço de testemunhagem, é necessário mover o instrumento de perfilagem 10 para dentro ou para fora do furo de poço. Será observado que uma forma preferencial de realizar um método da presente invenção é posicionar o instrumento de perfilagem 10 no furo de poço e gradualmente retirá-lo enquanto se realiza a tomada de leituras de radiação gama (e quaisquer outras leituras de sensor) periodicamente durante a retirada e na medida em que a pressão cai devido à distância diminuída no furo de poço.

[0098] Entretanto, será observado que o inverso pode ser realizado dentro do escopo da presente invenção. Isto é, a inserção do instrumento de perfilagem 10 no furo de poço e a tomada de leituras de radiação gama com o instrumento de perfilagem 10 periódica ou continuamente, na medida em que o instrumento de perfilagem 10 é avançado no furo de poço e, portanto, na medida em que a pressão aumenta com a distância no furo de poço.

[0099] A Figura 4 mostra um gráfico de pressão em relação ao tempo. O instrumento de perfilagem 10 é inserido no furo de poço a partir da entrada de superfície em 400 segundos ou em torno disso. A pressão aumenta gradualmente com a profundidade, na medida em que o instrumento de perfilagem 10 avança no furo de poço, até uma pressão máxima registrada (e, portanto, uma profundidade máxima para esse exemplo) correlacionada a cerca de 2,4 MPa (24 bar) (correlacionada aproximadamente a 240 m). Os valores de pressão dados no eixo geométrico y são valores de dados brutos que exigem calibração para unidades de pressão específicas. Tipicamente, os valores de pressão de trabalho são de 0 a 30 MPa (0 a 5.000 psi), com até cerca de 60 MPa (8.000 psi) como um máximo trabalhável.

[00100] Será observado que a pressão dentro de um furo de poço vertical para uma determinada distância vai variar em comparação com a pressão em um furo de poço que se desvia da vertical para a mesma distância dentro do furo de poço. Além disso, a pressão será tipicamente maior para uma determinada distância ou profundidade em um furo de poço se o fluido que circunda o sensor de pressão for mais denso que a água, por exemplo, a lama de perfuração tem uma densidade maior que a água ou ar. Por conseguinte, o sensor de pressão seria calibrado antes do posicionamento no furo de poço.

[00101] O instrumento de perfilagem 10 é gradualmente retirado do furo de poço, com a diminuição de pressão sendo detectada pelo(s) sensor(es) de pressão alojado(s) no instrumento de perfilagem 10. A pressão é periodicamente estática por alguns segundos, na medida em que o(s) sensor(es) de radiação gama toma(m) leituras enquanto o instrumento de perfilagem 10 está estático. O coeficiente angular descendente do gráfico mostra isso como etapas periódicas curtas no coeficiente angular de pressão descendente até o tempo máximo de aproximadamente 3.150 segundos, depois disso a pressão se torna estável, por exemplo, na superfície.

[00102] Um ou mais acelerômetros dentro do instrumento de perfilagem 10 podem ser usados para detectar alterações de movimento do instrumento de perfilagem 10 e, portanto, correlacionar esse movimento (ou falta do mesmo) com as respectivas leituras de radiação gama reunidas.

[00103] Conforme mostrado na Figura 5, o período de tempo usado é de 1 segundo a 3,597 segundos (aproximadamente um período de uma hora). Este é apenas um exemplo, e outros períodos são considerados dentro do escopo da presente invenção.

[00104] O sensor de pressão pode tomar leituras de pressão contínuas (isto é, como quando o sensor de pressão é um dispositivo análogo). Essas leituras de pressão podem ser amostradas por elementos eletrônicos dentro do instrumento de perfilagem. A amostragem pode ser periódica, como a cada poucos segundos ou frações de um segundo. A amostragem em milissegundos pode ser realizada. De preferência, a amostragem é a uma taxa de uma amostra a cada 0,5 segundo ou menos. A amostragem a taxas acima de 0,5 segundo também é considerada.

[00105] A obtenção de valores de radiação gama pode ser a uma taxa amostrada de a cada poucos segundos, com mais preferência, em torno de a cada um segundo.

[00106] A porção inicial do gráfico "A" mostra a elevação/subida de pressão na medida em que o instrumento de perfilagem 10 é posicionado no furo de poço. O aumento de pressão é proporcional à profundidade no furo de poço.

[00107] A descida (seção "B") na Figura 4 é a manobra de extração do instrumento de perfilagem 10 do poço até uma profundidade mais rasa (menos pressão) e assim por diante. O coeficiente angular do gráfico mostra a taxa de alteração de pressão com o tempo.

[00108] Os gráficos nas Figuras 4 e 5 representam trações simuladas da haste a partir de uma profundidade estimada de cerca de 240 m, assim, o instrumento 10 foi puxado e parado por alguns minutos, então, puxado e parado novamente, e assim por diante.

[00109] A Figura 5 mostra a radiação gama natural detectada a partir da formação de rocha circundante conforme detectado pelo detector de radiação gama interno 20 plotada em relação à profundidade estimada derivada a partir dos valores de pressão obtidos durante a recuperação do instrumento de perfilagem 10 de volta no furo de poço. Todos os dados de pressão e profundidade, e sinais gama, podem ser armazenados em uma memória não volátil interna dentro do instrumento de perfilagem 10 para a recuperação a partir do instrumento de perfilagem 10 na superfície.

[00110] As trações simuladas são de aproximadamente 10 m/minuto, se igualando a uma velocidade de perfilagem de indústria típica de uma medição de gama.

[00111] Quando o furo de poço é um poço seco (isto é, um poço preenchido com ar em vez de um poço úmido preenchido com lama de perfuração/água), um sensor de pressão barométrica pode ser empregado para detectar a pressão de ar e alterações de pressão de ar no fundo do poço.

Claims

1. Método de perfilagem de furo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: a) posicionar um instrumento de perfilagem em um furo de poço perfurado em uma formação, o instrumento incluindo um sensor de pressão e sendo acoplado a uma coluna de perfuração tendo uma pluralidade de hastes de perfuração de comprimento conhecido; b) usar o sensor de pressão para obter um primeiro valor de pressão em uma profundidade no furo de poço conhecida; c) usar o sensor de pressão para obter ao menos um valor de pressão adicional subsequente ao primeiro valor de pressão durante a retirada da coluna de perfuração e do instrumento de perfilagem do furo de poço ou avançar a coluna de perfuração e o instrumento de perfilagem no furo de poço, em que a coluna de perfuração é retirada do furo de poço ou inserida no furo de poço em estágios para produzir mudanças de pressão detectáveis distintas, em que cada estágio corresponde à remoção ou inserção de uma respectiva haste de perfuração de comprimento conhecido da coluna de perfuração; e d) usar um processador para receber o primeiro valor da pressão e o pelo menos um valor de pressão adicional obtido pelo sensor de pressão;; e) determinar, usando o processador, uma profundidade real do instrumento de perfilagem dentro da formação, usando: (i) uma alteração de pressão (Δp) entre o primeiro valor de pressão e um valor ou valores de pressão adicionais; ou (ii) uma alteração de pressão (Δp) entre um valor de pressão adicional e outro valor de pressão adicional; ou (iii) uma combinação de (i) e (ii), em que a alteração de pressão (Δp) corresponde a uma alteração no comprimento da coluna de perfuração, em que o instrumento de perfilagem compreende um instrumento de sondagem e em que o instrumento de sondagem aloja o sensor de pressão, em que uma broca de perfuração é disposta em uma extremidade distal da coluna de perfuração, a broca de perfuração tendo uma abertura configurada para permitir que o instrumento de sondagem se estenda pelo menos parcialmente através dela, em que o instrumento de sondagem é avançada além da broca de perfuração e em que os um ou mais valores de pressão são detectados pelo(s) sensor(es) além da extremidade distal da broca de perfuração.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão e a alteração de pressão (Δp) são detectadas em um fluido presente no furo de poço, o fluido sendo um líquido em um furo de poço "úmido" ou gases incluindo ar em um furo de poço "seco".

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o instrumento de sondagem aloja pelo menos um acelerômetro e em que o método compreende ainda o uso do pelo menos um acelerômetro para detecção de movimento do instrumento de perfilagem.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o instrumento de sondagem aloja pelo menos um detector de dados geofísicos, o método compreendendo adicionalmente: usar dados de aceleração e o primeiro valor de pressão e/ou valores de pressão adicionais para determinar a profundidade real do instrumento de perfilagem; e correlacionar a profundidade real do instrumento de perfilagem com dados geofísicos detectados.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um detector de dados geofísicos compreende um detector de radiação gama, e em que os dados geofísicos detectados compreendem valores de radiação gama detectados.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um detector de dados geofísicos compreende um sensor magnético e em que os dados geofísicos detectados compreendem propriedades magnéticas detectadas da formação.

7. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o movimento do instrumento de perfilagem é detectado usando dados de aceleração obtidos do pelo menos um acelerômetro alojado dentro do instrumento de sondagem.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o instrumento de sondagem aloja pelo menos um detector de dados geofísicos, o método compreendendo adicionalmente: usar dados de aceleração e os primeiros valores de pressão e/ou valores de pressão adicionais para determinar a profundidade real do instrumento de perfilagem; e correlacionar a profundidade real do instrumento de perfilagem com os dados geofísicos detectados.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o instrumento de perfilagem compreende um detector de radiação gama, e em que os dados geofísicos detectados compreendem valores de radiação gama detectados.

10. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o instrumento de perfilagem opera de maneira autônoma, quando no fundo do poço, para registrar valores de pressão e/ou aceleração durante a operação de retirada ou avanço, sem exigir entrada de controle adicional por parte do operador na superfície, além do controle da retirada ou avanço do instrumento de perfilagem.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o instrumento de perfilagem toma amostras de valores de pressão em intervalos de tempo predeterminados.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o uso da detecção de aceleração ou falta de aceleração como um sinal para obter um valor de pressão seguinte.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente cessar a detecção de pressão durante um período de tempo até que a aceleração esteja em um valor limite ou acima do mesmo.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os valores de radiação gama são obtidos continuamente durante a retirada ou avanço no furo de poço, e os valores de radiação gama obtidos são correlacionados com os valores de pressão para fornecer um valor de radiação gama associado a posições de profundidade dentro do furo de poço.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente correlacionar os valores de radiação gama perfilados com os valores de profundidade obtidos a partir dos valores de pressão ou alteração de pressão correspondentes para criar um plano litológico da estrutura da formação.

16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o instrumento de perfilagem compreende uma memória que armazena dados gravados pelo instrumento de perfilagem e em que o método compreende adicionalmente: recuperar o instrumento de perfilagem do furo de poço; e transmitir os dados gravados da memória do instrumento de perfilagem para um dispositivo portátil.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os dados gravados são transmitidos sem fio da memória do instrumento de perfilagem para o dispositivo portátil.