Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS

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1 Perfilagem Geofísica Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS 2013

2 Sumário: 1.Introdução 2.Resumo de propriedades físicas de rochas e minerais relacionadas com perfilagem geofísica 3.Generalidades 4.Perfil de Radiação Gama Natural 5.Perfil de Densidade 6.Perfil de Neutrons 7.Perfil de Resistividade 8.Perfil de Indução 9.Perfil Sônico 10.Perfil de Caliper 11.Perfil de Susceptibilidade Magnética 12.Exemplos de Aplicações 13.Referências Anexos (sondas do LPM)

3 1.INTRODUÇÃO

4 1.Introdução Perfilagem geofísica é a ciência de registrar e analisar medidas em poços ou furos de sondagem para determinar propriedades físicas e químicas de solos e rochas situadas nas vizinhanças dos furos de sondagem.

5 Este texto é destinado principalmente aos fundamentos de perfilagem, com ênfase em aplicaçõ ções não-petróleo (como na prospecção de carvão, minério de ferro e outros estudos).

6 Alguns dos objetivos da técnica de perfilagem geofísica: -identificação estratigráfica; de litologias e correlação -determinação de espessura de estratos, porosidade, saturação de fluidos, permeabilidade, densidade (massa específica), propriedades mecânicas de rochas, movimentação e características físico-químicas das águas subterrâneas; -caracterização de fraturas e porosidade secundária; -verificação de aspectos construtivos (integridade) de poços.

7 Benefícios/vantagens do uso da perfilagem geofísica -A perfilagem fornece registros praticamente contínuos das propriedades d in situ de solos e rochas; -Em furos de sondagem com baixas recuperações de testemunhos, é possível remediar esta dificuldade usando-sese informações vindas da perfilagem para inferir o comportamento das rochas em trechos não recuperados satisfatoriamente;

8 -Em poços de petróleo, onde não é possível extrair testemunhos ao longo de todo o furo, a perfilagem é uma grande fonte de informações sobre as litologias, inclusive originando parâmetros usados na avaliação econômica dos poços.

9 -A aplicação repetitiva dos perfis (também denominados logs ) fornece a base para medidas de mudanças em sistemas de águas subterrâneas ao longo do tempo. Mudanças em aquíferos, como na porosidade ou na qualidade da água, salinidade ou temperatura, podem ser acompanhadas pela técnica geofísica. Assim, logs podem ser usados para estabelecer características básicas de aquíferos e determinar se degradação está ocorrendo. -Sondas de perfilagem investigam um volume de rocha várias vezes maior que o amostrado por testemunhos de sondagem ou gerado pela coleta de fragmentos de perfuração.

10 -Perfis geofísicos (p.ex. acústicos, resistividade, id d susceptibilidade magnética, densidade) fornecem dados detalhados que são usados na interpretação de métodos geofísicos de superfície. -Correlação estratigráfica éum uso comum dos logs, que também permitem extrapolação lateral de características litológicas a partir de furos de sondagem testemunhados. Deste modo, a perfilagem pode ser usada para reduzir a necessidade da perfuração de furos testemunhados.

11 Limitações da perfilagem geofísica -Perfilagem não substitui completamente a amostragem direta. Algumas informações da geologia local sempre são necessárias em cada nova área, para auxiliar o analista dos logs. -Logs não tem resposta única (várias litologias apresentam comportamento similar em relação a um parâmetro físico). -Para maximizar o aproveitamento dos logs, pelo menos um furo com amostragem direta deve ser perfurado em cada nova situação geológica. Análise de laboratório de amostras é essencial para calibração direta dos logs ou para checar a calibração feita por outros meios.

12 -Apesar da existência de muitos recursos de interpretação para a definição de propriedades físicas e químicas essenciais, os registros geofísicos ainda são afetados por muitas variáveis não completamente entendidas. -O bom entendimento da teoria e princípios de operação do equipamento de perfilagem é essencial para o analista de perfis, que precisa reconhecer as situações onde os registros não são confiáveis.

13 Custos de perfilagem -Os custos de perfilagem são, naturalmente, significativamente ifi i mais baixos que os da perfuração com extração de testemunhos de sondagem; -Os custos de perfilagem podem ser reduzidos executando-se unicamente os perfis que proporcionam as informações mais úteis e confiáveis.

14 Planejando uma campanha de perfilagem -Uma das mais difíceis questões de planejamento é decidir quais logs fornecerão as melhores informações, para acapacidade de investimento disponível. Neste processo de decisão, algumas perguntas importantes devem ser respondidas: Quais são os objetivos do projeto? Qual são as características geológicas e hidrológicas gerais da área de interesse? Quantos furos testemunhados serão feitos, e com quais profundidades? Quais perfis serão executados e quem fará a analise de registros? Quais são as limitações financeiras do projeto?

15 -Do ponto de vista da seleção dos perfis que devem ser executados em um dado projeto, a tabela do slide a seguir fornece um conjunto de informações úteis para uma escolha inicial.

16 Carta para seleção de perfis geofísicos

17 Informações necessárias para a identificação e interpretação de perfis O conjunto de informações necessárias para a perfilagem pode ser dividido em dois grupos: informações sobre o furo de sondagem e dados relacionados ao equipamento esua operação. a)denominação do furo b)localização c)empresa responsável pela execução do furo d)técnica de perfuração (rotativa, roto-percussiva percussiva, equipamento de testemunhagem, etc.) e)profundidade total do furo e inclinação f)cota da boca do furo g)descrição completa do revestimento, tipo, espessura, diâmetro e intervalos de colocação

18 Informações necessárias... h)localização de intervalos com cimentação i)diâmetros de perfuração do furo j)tipo de fluido de usado na perfuração e tipo de fluido presente na perfilagem l)tipo de perfil geofísico (incluindo acessórios como centralizadores, tipo de fonte, etc.) e data de execução m)operadores do equipamento de perfilagem e auxiliares n)velocidade de perfilagem o)registros de calibrações de sondas p)outros registros, como p. ex. problemas ou respostas incomuns observadas durante a perfilagem.

19 Análise de perfis geofísicos O processo de análise de perfis pode ser constituído pelas seguintes etapas... - processamento de dados, o que inclui ajuste de profundidade, união (merge) de todos os logs eoutros dados (p.ex. geológicos) de um furo de sondagem, edição e suavização dos registros; - correção dos efeitos do poço e outros êrros; - conversão dos registros geofísicos em parâmetros de interesse em engenharia e geologia (como porosidade, densidade, etc.);

20 ...cont -combinação de logs eoutras informações de furos de sondagem, para fazer extrapolações laterais de parâmetros, afim de construir seções e mapas.

21 ...cont Análise qualitativa: Os perfis foram primeiramente i usados para identificar tipos de rochas e fluidos, sua correlação (extensão) lateral ea seleção de intervalos de interesse para o projeto (no caso de petróleo - intervalos para completação do poço, para água subterrânea - intervalos de captação de água, na mineração - intervalos de enriquecimento em minerais de valor). A análise qualitativa é baseada essencialmente no conhecimento da geologia local ena resposta local dos perfis. A interpretação litológica precisa ser comparada com dados de outras fontes (testemunhos de sondagem, p.ex.) pois logs geofísicos não tem resposta única. A acuracidade da interpretação qualitativa em geral aumenta com o número de furos de sondagem perfilados em uma área.

22 ...cont Análise quantitativa: A obtenção de dados quantitativos é um importante objetivo para muitos projetos de perfilagem. Para isto vários procedimentos de calibração e padronização devem ser efetuados, de acordo com a propriedade física cujos registros estão sendo colhidos. Em geral, se as rochas sendo perfiladas não são as mesmas nas quais os equipamentos foram calibrados, testemunhos devem ser usados para validar os registros dos logs. As medidas devem também ser corrigidas quanto ao diâmetro do furo, tipo de fluido, etc. (há correções específicas, conforme olog) log).

23 ...cont Registros de logs são de valor questionável se: - o diâmetro do furo é significativamente diferente do nominal, -se a espessura do estrato geológico cuja propriedade deseja-se inferir for menor ou igual ao volume de investigação da sonda.

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25 Equipamentos de perfilagem geofísica Para os propósitos p deste curso, ou seja, aplicações não-petróleo (às vezes denominadas Slimline Logging), em furos de pequena profundidade e diâmetro, usam-se se equipamento de pequeno porte, envolvendo as seguintes partes -guincho -unidade de aquisição de dados -computador (notebook) -sondas de perfilagem -veículo para transporte em configurações

26 Equipamentos transporte de perfilagem em veículo de

27 Guincho Sondas de perfilagem Unid. aquisição de dados

28 Equipamentos Um conjunto típico de perfilagem para pequenas profundidades (p.ex ex. furos com comprimento até 200 metros, com diâmetro inferior a 100mm) contando com duas ou três sondas, pode pesar algo em torno de 200 kg. As sondas são peças metálicas cilíndricas com diâmetro em torno de 50 a60mm, comprimento variável de 1.5 a3.0 metros, pesando entre 10 e30 kg.

29 Equipamentos Nos slides a seguir são apresentadas as dimensões de uma sonda de densidade slimline (figura A) e sonda de densidade e neutron para uso em poços de petróleo (Halliburton figura B).

30 Figura A

31 Figura B Spectral Density Log (SDL ) Tool HALLIBURTON

32 Execução da perfilagem -Um perfil de furo de sondagem (poço) é a imagem, ao longo da profundidade, de uma ou mais características ou propriedades de uma estratigrafia interceptada pelo furo. -O registro de perfilagem em geral é obtido com a movimentação da sonda a partir do fundo do furo, finalizando a aquisição na superfície. -Em uma mesma sonda, mais de um parâmetro pode ser medido. -O tempo de perfilagem pode ser estimado com base numa velocidade de coleta de dados de 3a5 metros/min, acrescido do tempo de preparação dos equipamentos.

33 Exemplo de dados coletados com sonda de perfilagem...

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35 2.RESUMO DE PROPRIEDADES FÍSICAS DE ROCHAS E MINERAIS RELACIONADAS COM PERFILAGEM

36 2.1 MASSA ESPECÍFICA (ρ): No SI, a massa específica é expressa em kg/m 3. Em termos gerais, rochas da crosta terrestre possuem massa específica variando entre 1000 e 3000kg/m. Diversos minerais podem, individualmente, apresentar valores acima de 3000kg/m. Exemplos importantes são os minerais de ferro hematita, magnetita e martita (4900 a 5200kg/m 3 ). Além da composição mineralógica, espaços vazios causados pelos diversos processos geológicos eotipo de preenchimento destes vazios também controlam a massa específica dos materiais da crosta. A tabela do próximo slide apresenta uma relação de materiais geológicos juntamente com as respectivas massas específicas.

37 MASSA ESPECÍFICA (ρ)

38 2.2 POROSIDADE (φ): É uma propriedade d importante t das rochas, pois mede a sua capacidade de armazenamento de fluidos. É definida como a relação entre ovolume de espaços vazios (Vv) de uma rocha e o volume total (Vt) da mesma, expressa em percentagem. φ = (Vv/Vt) x 100% Exemplos de porosidades observadas em litologias diferentes

39 - Porosidade primária é aquela que a rocha adquire durante a sua deposição. Exemplo: porosidade intergranular dos arenitos ea porosidade interpartículas dos calcários. - Porosidade secundária é aquela resultante de processos geológicos subseqüentes à conversão dos sedimentos em rochas. Exemplo: fraturas em rochas eas cavidades devidas à dissolução em calcários.

40 A porosidade absoluta leva em conta ovolume total de vazios presentes na rocha, enquanto que a porosidade efetiva é expressa a quantidade de poros interconectados e que podem transmitir fluidos ou corrente elétrica. Os principais fatores que afetam a porosidade de rochas porosas como os arenitos são: -Grau de seleção e irregularidade dos grãos -Arranjo dos grãos -Cimentação -Compactação -Conteúdo de argila

41 2.3 PERMEABILIDADE (k): Permeabilidade absoluta de um meio poroso é a capacidade de escoar fluidos em seus poros interconectados e/ou fraturas, desde que o meio poroso esteja 100% saturado com este fluido. Permeabilidade relativa é a capacidade de escoar um fluido na presença de um outro. Apesar de ser aparentemente simples a definição da permeabilidade, ela é na realidade bastante complexa. A vazão do fluido aumenta a proporção que aumenta o diferencial de pressão exercido sobre o mesmo. Por outro lado, esse fluido terá maior dificuldade em escoar através da rocha, na proporção em que sua viscosidade aumenta.

42 2.4 PROPRIEDADES ELÉTRICAS A resistência elétrica de um material é definida como sendo a habilidade daquela substância em impedir passagem de corrente elétrica. A resistência i (r) () de um condutor é diretamente t proporcional ao comprimento (L), a ser percorrido pela corrente elétrica, e inversamente proporcional a área (A) atravessada. Isto é: r =R L /A. A constante (R) introduzida nesta equação é denominada resistividade. Como a unidade de resistência éohm, a unidade de resistividade será portanto: Ohm x m 2 /m (Ohm-m) m). A condutividade id d elétrica (σ) é definida id como o inverso da resistividade: σ = 1 / R. No sistema SI, a condutividade é dada em (Ohm-m) m) - 1 ou siemens/metro (S/m).

43 PROPRIEDADES ELÉTRICAS No caso das rochas, sendo sua matriz geralmente formada de minerais não condutivos de eletricidade, tais como silicatos, óxidos ou carbonatos, a condutividade elétrica é devida à presença de fluidos condutivos (eletrólitos) nos poros. Uma rocha se torna mais condutora da corrente elétrica, quanto maior for a interconexão entre seus poros ea concentração iônica dos fluidos. Fluidos isolantes, tais como água doce, óleo e/ou gás, torna a rocha menos condutiva.

44 PROPRIEDADES ELÉTRICAS Minerais bons condutores de eletricidade, em geral metálicos, ocorrem dispersos nas rochas e em pequena quantidade, tendo pouca participação nas propriedades elétricas das mesmas. Já as argilas, por serem volumetricamente mais importantes e por apresentarem elevada quantidade de cátions em sua superfície externa, aumentam a condutividade das rochas. Os condutores metálicos permitem a passagem de corrente elétrica através da transferência de elétrons de seus átomos, enquanto que nas rochas ela é geralmente transmitida por meio da livre movimentação iônica, isto é, eletroliticamente. li i

45 PROPRIEDADES ELÉTRICAS Alguns exemplos de resistividades de rochas presentes na crosta (observe a ampla faixa de valores possíveis para uma mesma litologia). l i

46 SALINIDADE E TEMPERATURA Em uma rocha a condução da corrente elétrica é feita de maneira eletrolítica. O material que conduz a corrente é a água entre os poros contendo maior ou menor quantidade de sais ou íons dissolvidos. Os íons resultam da dissociação dos sais na água intersticial i i das rochas (água de formação). O mais abundante deles é o cloreto de sódio. Em água, o NaCl dissocia-sese em Na+ ecl-. Éo movimento desses íons positivos e negativos que permite a solução salina conduzir eletricidade. Desde que cada íon conduz uma quantidade finita de cargas elétricas, subtende-sese que quanto mais íons em uma solução maior será asua condutividade, ou menor asua resistividade. Assim, o primeiro conceito na interpretação de perfis, considerando-sese os demais fatores equilibrados, é relativo à quantidade de sais dissolvidos. id

47 SALINIDADE... A temperatura da solução é também de grande importância. A viscosidade do fluido diminui a proporção que a temperatura aumenta, ficando os íons cada vez mais livres. Assim, as soluções eletrolíticas líti apresentam maiores condutividades em temperaturas mais elevadas.

48 FATOR DE FORMACÃO Suponha a rocha como se fosse uma caixa cheia de água de resistividade igual a Rw. A porosidade desta caixa será 100% (φ =1). Ao se colocar grãos de sílica (isolante elétrico) dentro da caixa, verifica-se que a resistividade da mesma (Ro) aumentará proporcionalmente ao número de grãos, enquanto que diminui, também proporcionalmente, sua porosidade. Ou seja, Ro varia na razão direta da resistividade da água (Rw) e inversa da porosidade (φ). Em relação às resistividades, verifica-se que: Ro = F x Rw sendo F = Fator de Formação; Ro = Resistividade de uma rocha saturada de água; Rw = Resistividade da água que satura essa rocha. Quando a porosidade for igual a1(ou 100%), Ro =Rw ef=1.

49 FATOR DE FORMACÃO Em relação à porosidade, verifica-se que: F=a / φ m ; sendo a= coeficiente litológico ou de tortuosidade; m= coeficiente de cimentação; φ = porosidade. Conclui-se, que o fator de formação (F) de uma rocha está relacionado com: A resistividade da rocha saturada por fluido qualquer; A resistividade do fluido que satura a rocha; A porosidade da rocha; A litologia l i e/ou tortuosidade t d de seus capilares condutivos.

50 Alguns valores de a em em litologias 0.62 < a < < m < 2.15 A relação F = Ro / R w = a / φ m é válida considerando-se se rochas porosas, com matriz de alta resistividade, sem argilas e saturação de água nos poros igual a 100%. Para um mesmo tipo litológico gico, a e m são constantes.

51 RESISTIVIDADE DE UMA ROCHA SATURADA DE ÁGUA (Ro Ro) SATURAÇÃO FLUIDA: O espaço poroso de uma rocha está preenchido por fluidos: água intersticial (ou de formação) e/ou hidrocarbonetos. A fração do volume de poros ocupados por água é definida como saturação em água (Sw). Assim, Sw +So =1. Caso os poros de uma rocha estejam com 1/4 de água e 3/4 de óleo, asw será de 25% enquanto que a saturação em hidrocarbonetos (So) será de 75%.

52 RESISTIVIDADE DE UMA ROCHA CONTENDO HIDROCARBONETOS (Rt) No caso em que a rocha contenha gás, óleo e/ou água misturados em seus poros, a resistividade dessa rocha aumentará consideravelmente devido a capacidade isolante da fração hidrocarboneto. Quanto maior for a quantidade de hidrocarboneto isolante maior a dificuldade da corrente elétrica para atravessar um certo volume dessa rocha. Rt é uma função de Ro: caso uma rocha tenha somente água salgada em seus poros, uma substituição parcial dessa água por óleo, aumentará a resistividade dessa mesma rocha. Esta relação (Lei de Archie) possui a forma : Rt = a Rw / (φ m Sw n ) ; onde n éum coeficiente de proporcionalidade denominado de coeficiente de saturação. Em geral, n=2.

53 2.5 PROPRIEDADES ACÚSTICAS DE ROCHAS Ondas sísmicas viajam com diferentes velocidades, dependendo do meio em que se propagam. São mais rápidas nos sólidos do que nos líquidos e gases. Caso um meio qualquer seja composto de materiais sólidos, líquidos e gasosos (como as rochas), a velocidade de propagação depende diretamente da proporção de cada um de seus componentes. Onda Compressional ou onda P: a oscilação das partículas se processa na direção da propagação.

54 PROPRIEDADES ACÚSTICAS DE ROCHAS Onda Cisalhante ou onda S: aoscilação das partículas se processa perpendicularmente à direção de propagação. Esta onda é própria dos corpos sólidos porque eles resistem às tensões de cisalhamento, o que não acontece nos líquidos ou gases. Vp (velocidade de onda P) será sempre maior do que Vs (velocidade de onda S) para um mesmo meio considerado. d Geralmente se diz que: Vp 2 Vs.

55 PROPRIEDADES ACÚSTICAS Exemplos de velocidades de propagação de onda P e S em materiais diversos...

56 PROPRIEDADES ACÚSTICAS A propagação de uma onda sonora através de um corpo poroso, como uma rocha, é modificada por várias razões, sendo as principais: -o tipo do material sólido (litologia litologia) l i -a porosidade da rocha -o tipo do fluido contido nos poros. Assim, otempo gasto por uma onda para percorrer um trajeto fixo e bem definido de uma rocha qualquer pode conduzir a determinações quantitativas da porosidade dessa mesma rocha. A atenuação de uma onda sonora através de um meio, éa medida da mudança de sua amplitude por unidade de distância.

57 PROPRIEDADES ACÚSTICAS A resistência da rocha e constantes elásticas (UCS, módulo de Young, módulo de Poisson, etc.) também está relacionada com a propagação de ondas sísmicas. Tais informações são essenciais para projetos de escavações em céu aberto e subterrâneas (estabilidade de taludes, túneis, métodos de fragmentação de rocha com ou sem uso de explosivos, etc.). Rochas com menor competência caracterizam-se por apresentar módulos de Young, Shear e Bulk baixos, ao mesmo tempo em que omódulo de Poisson é alto.

58 Módulo de Young (E): É a relação tensão/deformação ã existente em uma compressão (ou expansão) linear simples. Módulo de Poisson (λ): É a relação entre deformação lateral e deformação axial existente em uma compressão linear.

59 Equações para os módulos mecânicos:

60 2.6 PROPRIEDADES RADIOATIVAS DAS ROCHAS Basicamente um átomo consiste de: -Nêutrons de massa igual a 1 U.M.A. e nenhuma carga elétrica; -Prótons Pót de massa igual a 1 U.M.A. e carga elétrica positiva; -Elétrons negativa. com massa desprezível e carga elétrica O número de massa (A) representa onúmero de prótons e nêutrons existente no núcleo. O número atômico (Z) indica a quantidade de prótons do núcleo ou de elétrons da eletrosfera. Chama-se de isótopo aos diferentes estados de um elemento qualquer onde se observam valores diferentes de A enquanto Z permanece inalterado.

61 PROPRIEDADES RADIOATIVAS DAS ROCHAS Alguns isótopos são estáveis, enquanto que outros, instáveis, trocam naturalmente de estrutura e emitem energia em forma de radiações, transformando-se se em elementos diferentes. A maior parte da energia liberada por estes núcleos, durante sua fase de instabilidade temporária, consiste de: Radiações ALFA de natureza positiva, possuem 4 vezes a massa do próton. Devido a sua grande massa, penetram apenas algumas folhas de papel. Radiações BETA de natureza negativa, são elétrons de pequena massa, sendo portanto t facilmente desviados d pelos campos magnéticos. Podem penetrar vários milímetros em alumínio.

62 PROPRIEDADES RADIOATIVAS DAS ROCHAS Raios GAMA - não são desviados pelos campos magnéticos por não possuírem carga. São radiações eletromagnéticas similares às ondas de luz e de rádio. Penetra espessos materiais e é absorvido apenas por várias polegadas de chumbo. Destas radiações, apenas a GAMA é detectada pelos equipamentos normais de perfilagem e usada em interpretações litológicas, devido à sua alta capacidade de penetração em materiais densos.

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64 Algumas respostas típicas de perfilagem...

65 Algumas respostas típicas de perfilagem...

66 3.GENERALIDADES

67 Invasão de formações porosas pelos fluidos de perfuração A lama de perfuração, ao penetrar em estratos porosos e permeáveis, sofre segregação das suas fases líquida e sólida. Reboco é uma camada de partículas sólidas da lama que se acumula em frente às camadas permo-porosas. Filtrado é a fase líquida da lama que penetra nas camadas permo-porosas, invadindo e expulsando os fluidos originalmente presentes nos poros da rocha permo-porosa. Este processo de invasão se dá até uma certa distância radial a partir do eixo do poço. Formam -se assim, radialmente ao poço, zonas de distintas misturas fluidas : Zona lavada: Nesta primeira zona o fluido original foi totalmente substituído pelo filtrado de lama;

68 Invasão de formações porosas... Zona invadida: É uma zona de transição onde há uma mistura de fluido original e de filtrado; Zona virgem: É a zona mais distante, onde o fluido original não foi perturbado. A figura no próximo slide ilustra as diferentes zonas de invasão. A nomenclatura indicada tem o seguinte significado:

69 Invasão das formações porosas pelo fluido filtrado de lama: Zona lavada Zona de transição Zona virgem

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71 Alguns termos usados em perfilagem a) volume de investigação da sonda b) resolução vertical c) resolução horizontal

72 a)volume de investigação: O volume de investigação pode ser definido como a parte do furo de sondagem eda rocha em torno do furo que contribuem com 90% do sinal registrado pelo log. A geometria do volume de investigação varia com as condições do furo de sondagem, com as propriedades físicas da rocha (meio geológico) e espaçamento da fonte e detectores.

73 b)resolução vertical A resolução vertical é a espessura mínima de um estrato que a sonda consegue distinguir. A resolução vertical de uma sonda é a capacidade d de discriminar um único estrato, ao invés de uma média das camadas no entorno. Sondas capazes de medir camadas pouco espessas são sondas de alta resolução.

74 c)resolução horizontal (prof prof. de investigação) O raio de investigação é a distância, perpendicularmente ao eixo do poço, que define o limite de 90% de contribuição (o volume de investigação não é necessariamente esférico).

75 Resolução vertical e horizontal para diversas sondas de perfilagem

76 Efeitos de Poço (furo de sondagem) Para obter-se medidas confiáveis, não só o equipamento de perfilagem deve estar em perfeitas condições de funcionamento, como o poço deve apresentar condições favoráveis à prática da perfilagem geofísica. Uma das grandes razões para descarte de dados coletados por perfilagem geofísica é amá qualidade d das paredes do poço, isto é, se existirem caimentos e formação de cavernas nas paredes. A diferença de diâmetro do furo afeta as leituras. Adicionalmente, a penetração de fluido de furação nos vazios das paredes dos furos altera as leituras, com alteração das propriedades físico químicas das litologias perfiladas.

77 Efeitos do furo de sondagem...

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79 4.PERFIL DE RADIAÇÃO GAMA NATURAL

80 Os Raios Gama naturais primariamente de três fontes distintas: se originam dos principais elementos filhos desintegração do Urânio238 provenientes do principal elemento filho proveniente desintegração do Tório232 (Tálio208) do Potássio40 da da

81 A razão principal destes três elementos serem predominantes nas radioatividades naturais das rochas está na ordem de grandeza da meia-vida deles (aproximadamente a idade da própria Terra - 4,5 x 10 9 anos). Cada elemento filho das 3 séries radioativas naturais (U, Th e K), emite raios gama, distintos t em número e nível de energia, caracterizando-os os qualitativa e quantitativamente. O K 40 emite raios gama monoenergéticos da ordem de 1,46 MeV, enquanto o Tório e o Urânio emitem vários níveis de energia, ao mesmo tempo, sendo usado para suas detecções os picos correspondentes a 2,62 e 1,76 MeV, respectivamente.

82 Emissões de radiação gama para K40, Th232 eu238.

83 A DEPOSIÇÃO DOS RADIOELEMENTOS As argilas e/ou folhelhos são os elementos mais naturalmente radioativos entre as rochas sedimentares, devido à habilidade d em reter íons de Uâ Urânio eo Tório. A radiação emitida pelo Potássio40 geralmente é da ordem de 20% do total registrado. Rochas ígneas e metamórficas possuem níveis variados de atividade radioativa, podendo ficar acima ou abaixo dos materiais sedimentares.

84 PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO DO PERFIL DE RAIOS GAMA Atualmente os detectores são eficientes cristais (cintilômetros) que emitem luz quando atingidos por um fóton. Os cristais são acoplados a um tubo fotomultiplicador, que amplifica eletronicamente a corrente elétrica 10 6 de vezes. A sensibilidade dos detectores por cintilação é função da forma e do tamanho do cristal. Por outro lado, a intensidade da cintilação é diretamente proporcional à energia do fóton. Identifica-se os diferentes tipos de radiação, provenientes do K40, Th232 ou U238 pela altura do pulso.

85 SONDAS DE RAIOS GAMA Existem dois tipos de sondas de Raios Gama: aquelas que se utilizam de um só canal analisador da altura do pulso (que por essa razão não discrimina só um pulso mas sim o somatório deles) e, aquelas com multicanais analisadores, que conseguem identificar todo o espectro energético, discriminando cada um dos seus componentes isoladamente. São denominadas d respectivamente, t de perfil de Raios Gama convencional (GR) e Perfil de Espectrometria Natural (ou Gama Espectral).

86 FATORES QUE RAIOS GAMA AFETAM AS LEITURAS DOS PERFIS -Detectores de Radiação Contador Geiger-Mueller Câmara de Ionização Cintilômetro -Raio de Investigação -Variações Estatísticas -Efeitos do furo de sondagem

87 O Cintilômetro baseia sua detecção no fato de que os Raios Gama apresentam a propriedade de produzir finas centelhas de luz ao atingirem certos tipos de cristais. i Essas centelhas são convertidas em pulsos elétricos, cuja altura depende da quantidade de energia absorvida. Esse tipo de detector é muito mais eficiente que os detectores a gás porque possui uma maior massa de material (por unidade de volume) sensível à radiação.

88 Raio de Investigação Estudos mostram que 90% do valor registrado pela curva de Raios Gama provém de uma zona localizada dentro de um raio das 6(seis) primeiras polegadas a partir da parede do poço. O efeito da interposição de material adicional, entre a formação e o detector, além da lama, tais como cimento e revestimento, reduz sensivelmente e quantidade total dos Raios Gama úteis mas não descarta totalmente o valor registrado pelo perfil.

89 Variações Estatísticas As emissões radioativas têm natureza estatística. As flutuações estatísticas são mais perceptíveis quando se realiza baixas contagens de pulsos. Entretanto, o número de Raios Gama, contados durante um período suficientemente longo, será praticamente constante. Nas sondas do tipo slimline, o perfil de GN é executado em velocidades menores ou iguais a3m/min.

90 APRESENTAÇÃO DO PERFIL DE RAIOS GAMA O Raios Gama é registrado em geral na primeira faixa, em escala crescente da esquerda para a direita (escala em API).

91 UNIDADES DO PERFIL DE RAIOS GAMA A radioatividade total registrada por um detector qualquer pode ser expressa em termos de peso de um elemento conhecido que produza uma quantidade de radiação equivalente. Assim, surgiu a Unidade Padrão API (API), que é a medida da radioatividade de uma rocha (radioativa artificialmente) que serve de normalização, na qual foi disseminada quantidades conhecidas de Urânio, Tório e Potássio. A unidade API é definida como sendo 1/200 da diferença entre as deflexões de duas zonas de diferentes intensidades de Raios Gama num poço teste da Universidade de Houston, USA. A diferença na radioatividade entre o maior e o menor valor é, por definição, igual a 200 unidades API.