Marcos Vitor Barbosa Machado (*), Petrobras (RH/UP/ECTEP), Carlos Alberto Dias, LENEP/UENF, Hédison Kiuity Sato, CPGG/UFBA

Transcrição

1 Desenvolvimentos no processamento e aos eletromagnéticos obtios com o protótipo e um sistema inutivo a multi-frequência aplicao a campos e petróleo Marcos Vitor Barbosa Machao (*), Petrobras (RH/UP/ECTEP), Carlos Alberto Dias, LENEP/UENF, Héison Kiuity Sato, CPGG/UFBA Copyright 009, SBGf - Socieae Brasileira e Geofísica This paper was prepare for presentation uring the 11 th International Congress of the Brazilian Geophysical Society hel in Salvaor, Brazil, August 4-8, 009. Contents of this paper were reviewe by the Technical Committee of the 11 th International Congress of the Brazilian Geophysical Society an o not necessarily represent any position of the SBGf, its officers or members. Electronic reprouction or storage of any part of this paper for commercial purposes without the written consent of the Brazilian Geophysical Society is prohibite. Abstract This work consists of an analytical stuy on the funamentals of the multi-frequency electromagnetic metho, teste with Recôncavo Basin oil fiels ata. We show the inversion process of the measurements obtaine with a multi-frequency inuctive system prototype using the raial component of the measure magnetic fiel consiering the finite geometry of the transmitting source. In aition, a new function is euce an use for construction of the geoelectric sections of petrophysical parameters, obtaine from the measurements an teste on fiel ata. This new avances show consistency an bring improvements to the ata interpretation present stage. Introução Atualmente, ispõe-se, no LENEP/UENF (Macaé-RJ, Brasil), e um sistema eletromagnético inutivo e quinta geração. A patente o métoo pertence a C. A. Dias e ao Banco Nacional e Desenvolvimento Econômico e Social (Dias & BNDE, 1973) e o sistema efetua meias em varreura sobre 54 valores e freqüência no intervalo entre 1 Hz e 10 khz, com capaciae e operar com separação transmissor-receptor (T-R) e até 3,5 km. A graneza física meia é o campo magnético raial gerao por uma loop e corrente horizontal, e forma quaraa, estenia sobre a superfície terrestre, com lao variano entre 00 a 600 m. A opção pela meia a componente raial o campo magnético resie no fato esta componente nascer integralmente as correntes inuzias no meio conutor. A Figura 1 mostra o transmissor e o receptor o sistema em operação urante levantamento sobre um campo proutor e petróleo na Bacia o Recôncavo-BA, Brasil. Os parâmetros meios são as amplitues a componente em fase e em quaratura o sinal, normalizaas para o seu valor no espaço livre. Estas funções são invertias para os valores os parâmetros elétricos e um semi-espaço homogêneo equivalente, escrito através a sua resistiviae aparente (móulo) e o parâmetro e polarização (ao pelo quociente a parte imaginária a conutiviae aparente, σ A, e o seu móulo). No proceimento e inversão proposto por Dias (1968), a fonte é consieraa ser um ipolo magnético vertical. Esta aproximação traz restrições quanto à istância T-R a ser aotaa no levantamento. Seguno Machao e Dias (007), para aproximar uma loop quaraa para um ipolo magnético, a istância T-R a ser aotaa eve ser, no mínimo, 6 vezes o lao o quarao. Essa conição traz limitações para o experimento, vez que restringe o tamanho o lao o transmissor e a mínima istância T-R a ser aotaa. Não obstante as limitações pela aoção a solução ipolar, foi realizao um experimento em campo proutor e petróleo, localizao na Bacia o Recôncavo, one se tomou o cuiao em aotar istâncias T-R aequaas para a utilização a solução a fonte ipolar (Dias et al., 007). Entretanto, para levantamentos que estão seno conuzios em campos proutores no norte o estao o Espírito Santo (Brasil), em função a profuniae o

2 PROCESSAMENTO DE DADOS ELETROMAGNÉTICOS alvo, tornou-se necessário trabalhar com valores e comprimento o lao o transmissor e separações T-R que impeem a aproximação a fonte para um ipolo magnético vertical. Desta forma, é obrigatória a utilização e solução e fonte finita para o processamento esses aos. Outro aspecto sobre o processamento os aos, iz respeito ao processo e construção as seções geoelétricas com os parâmetros petrofísicos obtios com a inversão o sinal meio. A iéia é associar o valor os parâmetros elétricos eterminaos na posição o receptor, na superfície terrestre, ao ponto a subsuperfície coinciente com o centro a zona e máxima contribuição para o sinal meio. No proceimento e processamento anterior a este trabalho (Dias, 1968; Sato, 1979), o ponto a subsuperfície (x,y) e máxima contribuição vinha eterminao através e uas características: pertencer ao lugar geométrico os pontos com a profuniae igual a uma fração (η) o skin epth vertical (δ ) o campo elétrico (profuniae, para a qual, cai a 1/e o valor o campo elétrico a superfície no ponto verticalmente corresponente), para uma fonte ipolar magnética vertical, e, aina, guarar a menor istância ao receptor, conforme Figura. A intuição associaa a esta iéia baseia-se em ois argumentos: (a) que, para um sinal gerao por fonte e transmissão contínua, situaa na superfície terrestre, o sinal-resposta os pontos a superfície terrestre é nulo e o espaço abaixo a profuniae o skin epth vertical o campo elétrico torna-se irrelevante; e no caso e fazer corresponência a meia ao efeito evio majoritariamente a uma zona a sub-superfície, a mais provável posição o centro esta zona principal correspona a um ponto pertencente ao lugar geométrico igual a uma fração o skin epth; (b) com base na iéia explicitaa em (a), busca-se o ponto e máxima contribuição, coinciente com o ponto geometricamente mais próximo o receptor. maior influência nas meias (zona principal), no omínio a freqüência, realizaas para uma configuração e T-R, com ambos sistemas na superfície terrestre, e ao valor e freqüência, usano-se transmissor e imensão finita, circular, e meino-se a componente raial o campo magnético. Assim, justificou-se analiticamente o proceimento que associa a um ponto interior o semiespaço conutor os valores os parâmetros elétricos eterminaos para um semi-espaço homogêneo equivalente construío a partir a meia o campo magnético raial na superfície para uma aa configuração T-R e valor e freqüência. Foi possível introuzir, aina, um termo e correção na função utilizaa no proceimento antigo. A esta nova função geraa chamaremos e função Machao e Dias. Ábacos e inversão Para inversão os aos foram implementaas soluções a componente raial o campo magnético geraas por loops circulares com raio R T para iferentes valores e separação T-R (r), e acoro com a posição as estações e meição e o centro a loop transmissora. Com isso, para caa estação, tem-se um novo valor e r/r T, e, em ecorrência, um ábaco específico para processar os aos e caa estação. Como a geometria a fonte utilizaa é quaraa, o uso a aproximação ipolar poe trazer erros na eterminação os parâmetros elétricos caso o valor e r não seja suficientemente grane comparao com R T. Isso acontece quano a razão r/r T é menor o que 1 (Machao e Dias, 007), como poe ser observao na Figura 3, one, por exemplo, r/r T = 3. Para esta situação, poe-se consierar, com erro bem menor, a aproximação a geometria quaraa para a geometria circular e utilizar o ábaco a Figura 4 para obtenção os aos petrofísicos a partir os valores em-fase e em-quaratura o sinal meio. Notar que R T é igual à metae o lao o quarao. Figura : Ponto P a sub-superfície ao qual se associam os valores os parâmetros extraíos a meia realizaa no receptor R O proceimento escrito no parágrafo anterior se mostrou eficiente no trato com aos e campo, resultano em seções geo-elétricas coerentes e consistentes, inclusive invariantes por muança e posição o transmissor e o receptor (Dias et al., 007). No entanto, essas iéias necessitavam e uma emonstração analítica efinitiva. O trabalho e Machao e Dias (Machao, 009; Machao e Dias, 009) confirmou analiticamente a existência e uma zona o semi-espaço conutor e Função usaa na construção e seções geo-elétricas Uma vez eterminaos os parâmetros petrofísicos a partir as meias e campo, inicia-se a etapa e construção as seções geo-elétricas. Para isso, utiliza-se a função proposta por Machao e Dias (Machao, 009) que atribui ao centro a zona principal os valores as proprieaes elétricas eterminaas. Esta função foi construía, preservano os parâmetros a função utilizaa no proceimento antigo e processamento efinia por Dias e Sato (Sato, 1979). Como forma e estabelecer uma comparação entre estas funções, a nova função (equações 1 e ) foi construía acrescentano-se um termo e correção à primeira, que é justamente o termo entre parênteses multiplicano a exponencial nas equações 1 e, a seguir 1 δ θ / g1 a = x / r = + η p 1 e (1) 1+ ( ηδ / r) r b ηδ / r δ θ / g = y / r = + η q p e () 1+ ( ηδ / r) r

3 MACHADO, DIAS & SATO 3 Figura 5: Comportamento as coorenaas (a = x/r e b = y/r) a zona principal, com círculos vazios para x/r e cheios para y/r Figura 3: Ábaco para r = 3 R T : amplitue em-fase e H r (contínuo), amplitue em-quaratura (tracejao) para ipolo magnético vertical (em vermelho) e loop quaraa (em preto) Figura 4: Ábaco para r = 3 R T : amplitue em-fase e H r (contínuo), amplitue em-quaratura (tracejao) para loop circular (em vermelho) e loop quaraa (em preto) one η, p 1, g 1, q, p e g são coeficientes obtios com o ajuste em relação aos pontos que representam o centro a zona e máxima contribuição para o sinal meio. A Figura 5 traz comparativamente os pontos que representam as coorenaas o centro a zona principal comparaos com as coorenaas (curvas contínuas) o ponto e atribuição geraas seguno o métoo e processamento antigo. De uma curva para outra, varia-se o chamao parâmetro e calibração (η), fração que multiplica o skin epth vertical o campo e ipolo. Resultaos e esenvolvimentos futuros Nesta seção, a Figura 6 (a, b,c,, e, f) e 7 (a, b,c,, e, f) mostram as imagens resultantes o processamento e aos obtios em um campo continental proutor a Bacia o Recôncavo (Bahia, Brasil) a partir as uas proprieaes elétricas, resistiviae aparente e parâmetro e polarização, para uas linhas, 400 e 800. As Figuras 6 (a,b) e 7 (a,b) foram processaas utilizano o proceimento antigo: solução ipolar e função e construção e seções e Dias e Sato. Algumas moificações surgem ao aotar a nova função e construção e seções nas Figuras 6( c, ) e 7( c,), mas as iferenças são muito sutis uma vez que a nova função, entro o intervalo as conições nas quais este experimento foi realizao, possui comportamento muito próximo a função usaa anteriormente com o parâmetro e calibração igual a 0,4. As Figuras 6 (e,f) e 7 (e,f) foram geraas com a nova aboragem e processamento, e forma completa: ábacos com solução e fonte finita e função e atribuição e Machao e Dias. Nestes exemplos, não se poem notar granes moificações em função as novas muanças no proceimento e processamento os aos, vez que as razões R T /r aotaas no experimento respeitaram quase sempre o limite para aoção a solução ipolar. Como etapa futura, pretene-se inserir no proceimento e inversão uma função que verificará se os aos obtios violam as conições a aproximação quasiestática, consieraa no cálculo os ábacos e inversão e na geração a função para construção as pseuoseções. Esta função será baseaa na Figura 8 a seguir, que traz os limites inferior e superior a conição quasiestática para um transmissor e 300 m e raio, por exemplo.

4 PROCESSAMENTO DE DADOS ELETROMAGNÉTICOS Referências Dias, C. A., A non-groune metho for measuring inuce electrical polarization an conuctivity. Ph. D. Thesis, Univ. California Berkeley, USA, 60 pp. Dias, C. A. & BNDE, Non-groune metho of geophysical exploration. Patent n , Issue Feb. 6, 1973, Class 34-9 C.R.C. 1, File May 31, 1971, Ottawa, Canaa. 4 Figura 8: Limites inferior (tracejao) e superior (contínuo) e valiae a aproximação quasi-estática para transmissor circular com 300 m e raio, na superfície e um semi-espaço conutor homogêneo Conclusões Este trabalho teve como objetivo mostrar a evolução no processamento os aos obtio com o EM a multifrequência, que tem espontao no País como eficiente no monitoramento a proução e fluios em reservatórios continentais. Os principais pontos estacaos são: (a) aoção a solução e fonte circular finita para inversão as partes (em fase e quaratura) a componente raial o campo magnético meio, em substituição à solução e aproximação a fonte finita por fonte ipolar pontual magnética; (b) aplicação a nova função, geraa a partir a localização os pontos centrais as zonas e máxima contribuição, na construção e seções e resistiviae elétrica aparente e polarização elétrica inuzia aparente. Agraecimentos Os autores agraecem ao LENEP/UENF, pela infraestrutura isponibilizaa, e à PETROBRAS que, através o programa e Rees Temáticas, financia a pesquisa para esenvolvimento o métoo EM à multi-frequência. Dias, C. A., e Lima, O. A. L., Sato, H. K., Moraes, J. A. C., 007, Hyrocarbon etection an reservoir imaging uring enhance oil recovery using an inuctive EM multi-frequency metho. Proceeings of the 10th International Congress of the Brazilian Geophysical Society, Rio e Janeiro- RJ, paper #33, v. 1. p Machao, M. V. B., 009, Estuo analítico sobre o métoo eletromagnético a multi-freqüência, com vistas à sua aplicação na área e E&P e petróleo. Tese e outorao (a ser efenia em 009), LENEP/UENF, Macaé-RJ. Machao, M. V. B. & Dias, C. A., 007, Deução e análise os campos elétrico e magnético geraos por transmissor quarao e um sistema geofísico eletromagnético a multi-frequência. Proceeings of the 10th International Congress of the Brazilian Geophysical Society, Rio e Janeiro-RJ, paper #7, v. 1. p Machao, M. V. B. & Dias, C. A., 009, Determinação a zona o semi-espaço conutor e maior influência para meias realizaas com sistema eletromagnético a multi-freqüência. No prelo para 11th International Congress of the Brazilian Geophysical Society, Salvaor-BA. Sato, H. K., Métoo eletromagnético para interpretação e polarização inuzia e resistiviae, usano o protótipo e um sistema eletromagnético a multi-freqüência. Dissertação e mestrao, UFBa, Salvaor-BA, 98pp.

5 MACHADO, DIAS & SATO 5 Figura 6a: Seção e resistiviae aparente processaa com a solução ipolar e função Dias e Sato (Sato, 1979). Linha 400 com T na estação Figura 6b: Seção e polarização inuzia processaa com a solução ipolar e função Dias e Sato (Sato, 1979). Linha 400 com T na estação Figura 6c: Seção (6a) e resistiviae aparente processaa com a solução ipolar e função Machao e Dias (Machao, 009). Linha 400 com T na estação Figura 6: Seção (6b) e polarização inuzia processaa com a solução ipolar e função Machao e Dias (Machao, 009). Linha 400 com T na estação Figura 6e: Seção (6a) e resistiviae aparente processaa com a solução e fonte circular e função Machao e Dias (Machao, 009). Linha 400 com T na estação Figura 6f: Seção (6b) e polarização inuzia processaa com a solução e fonte circular e função Machao e Dias (Machao, 009). Linha 400 com T na estação +100.

6 PROCESSAMENTO DE DADOS ELETROMAGNÉTICOS 6 Figura 7a: Seção e resistiviae aparente processaa com a solução ipolar e função Dias e Sato (Sato, 1979). Linha 800 com T na estação Figura 7b: Seção e polarização inuzia processaa com a solução ipolar e função Dias e Sato (Sato, 1979). Linha 800 com T na estação Figura 7c: Seção (7a) e resistiviae aparente processaa com a solução ipolar e função Machao e Dias (Machao, 009). Linha 800 com T na estação Figura 7: Seção (7b) e polarização inuzia processaa com a solução ipolar e função Machao e Dias (Machao, 009). Linha 800 com T na estação Figura 7e: Seção (7a) e resistiviae aparente processaa com a solução e fonte circular e função Machao e Dias (Machao, 009). Linha 800 com T na estação Figura 7f: Seção (7b) e polarização inuzia processaa com a solução e fonte circular e função Machao e Dias (Machao, 009). Linha 800 com T na estação -900.