ESTUDO DAS GEOPRESSÕES APLICADAS AO ASSENTAMENTO DAS SAPATAS DE REVESTIMENTO NA BACIA DO SOLIMÕES

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1 ESTUDO DAS GEOPRESSÕES APLICADAS AO ASSENTAMENTO DAS SAPATAS DE REVESTIMENTO NA BACIA DO SOLIMÕES R.P.CONTE¹, C.A.S PINTO² e S.R.M SARKIS³ 1 Universidade Federal do Amazonas, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia de Petróleo e Gás, 2 Universidade Federal do Amazonas, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia de Petróleo e Gás, 3 Universidade Federal do Amazonas, Instituto Federal do Amazonas, Faculdade de Tecnologia para contato: rafaelaconte@gmail.com RESUMO O estudo das geopressões é uma das atividades de maior relevância dentro do setor upstream da indústria petrolífera. A análise do prospecto geológico das formações existentes de uma bacia sedimentar permite mensurar as pressões de sobrecarga, fratura e de poros. O presente trabalho avalia o assentamento das sapatas de revestimento a partir dos esforços mecânicos das geopressões na Bacia do Solimões, Amazonas. Na metodologia utilizou-se as propriedades geológicas, player, por meio de métodos geológico-geofísicos e dos gradientes de geopressões, inseridas em um em ambiente de programação MicrosoftExcel para obtenção da janela operacional do projeto do poço e consequentemente a posição das sapatas. A estimativa das pressões de Sobrecarga por meio das densidades das camadas sobrepostas e suas respectivas espessuras, a de pressões de poros, seguiu-se o método de Eaton, correlações baseada em perfis geológico-geofísico, e as pressões de fratura, baseado no método das tensões mínimas. 1. INTRODUÇÃO A perfuração de um poço requer o conhecimento e o estudo de vários parâmetros com intuito de ter um maior êxito em todo o processo, um deles é a análise das geopressões que engloba todas as pressões e tensões existentes na subsuperfície e as que são impostas a formação. Esse parâmetro para a indústria de petróleo tem sido continuamente estudado, visto que, é uma das principais causas para os problemas operacionais. As geopressões são estimadas a partir de cálculos da pressão de sobrecarga, pressão de poros e pressão de fratura Rocha (2009). A primeira pressão possui como base os parâmetros de densidade ou a massa especifica das camadas litológicas, a constante gravitacional e a profundidade, onde para os poços terrestres se consideram os trechos de ar e rocha, enquanto em poços marítimos leva-se em conta os trechos ar, água e rocha.

2 A pressão de poros é definida como a pressão exercida pelos fluidos da formação dentro dos espaços porosos da rocha, sendo quantificada por métodos diretos, realizados em formações permeáveis ou métodos indiretos com baixíssima permeabilidade Aadnay (2014). A pressão de fratura representa a pressão necessária para ocasionar uma quebra na formação da rocha em uma determinada profundidade. A quantificação das geopressões permite a determinação da profundidade de assentamento da coluna de revestimento, em que seu limite inferior é estabelecido pela curva do gradiente de poros e seu limite superior corresponde ao gradiente de fratura. A atividade petrolífera demanda um grande investimento econômico tanto para manter todos os limites exigidos para a preservação do meio ambiente quanto o planejamento de um poço, onde a etapa de revestimento representa uma parcela expressiva do custo de perfuração cerca de 15% a 20% no mar e aproximadamente 50% em terra Thomas (2001). Dessa forma, o seguinte trabalho pretende apresentar a relevância dos estudos para a quantificação adequada das geopressões em uma região geológica especifica, a partir de análises de dados geofísicos os quais apresentam todas as características geológicas da subsuperfície, sendo uma ferramenta imprescindível para atividade de perfuração, pois cada bacia sedimentar tem sua própria estratigrafia. A partir dessas quantificações é feito o assentamento da Sapata de Revestimento utilizando o critério baseado somente na janela Operacional, sendo necessário a análise sísmica de uma determinada região geológica, onde no seguinte trabalho será abordado um estudo na bacia do Solimões, Amazonas, sendo necessário o auxílio de um ambiente computacional. 2. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO Segundo Rocha (2009) a etapa de estudos das geopressões representa um dos parâmetros essenciais para o projeto típicos de um poço, em que sua avaliação adequada minimiza os possíveis problemas operacionais durante o processo de perfuração. A quantificação dessas geopressões é feita pela estimativa dos gradientes de sobrecarga, poros e fratura. A análise das características petrofísicas da Bacia do Solimões realizado a partir da modelagem geológica estrutural, seções sísmicas e carta estratigráfica, sendo avaliado a velocidade sísmica, com intuito de extrair informações provenientes da subsuperfície referente a profundidade das formações e a densidade. Tais informações foram substanciadas por meio de dados sísmicos divulgado no trabalho técnico científico especializado, Nazaré (2007). 2.1 Gradiente de Sobrecarga Segundo Azevedo (2011) a tensão de sobrecarga é originada pelo somatório das massa específica das camadas sobrepostas em uma determinada estratigrafia, essa pressão está em função de três parâmetro, profundidade, constante gravitacional e massa específica das respectivas formações, sendo estimada por meio da equação 1.

3 O Gradiente de Sobrecarga representa a razão entre as tensões e pressões provenientes de cada formação e sua profundidade, conforme a equação 2. σov = 1,422*( Σρ*ΔDi) GS = σov / (0,1704*D) (1) (2) 2.2 Gradiente de Poros O gradiente de Poros é entendido como a divisão da sua respectiva pressão pela profundidade em que a mesma é atuante. Segundo Rocha (2009) essa pressão da formação ou também denominada pressão estática é definida como a pressão do fluido contido nos espaços porosos das rochas. A quantificação desse parâmetro é obtido por métodos diretos, conforme o modelo de Eaton (1996), equação 3 e os dados para a formulação dos tempos de Trânsito Observado (TTo) e o Normal (TTn) equação 4, 5 e 6. GPP = GS (GS- GPN)*(TTn/TTo)^2 (3) TTo = (0,23/ρ)^4*10^6 (4) TTn = TT1*(10)^ m*(d-d1) (5) m = (Log(TT)- Log (TT1))/(D-D1) (6) 2.3 Gradiente de Fratura Aadnay (2014) definiu o gradiente de fratura como a preção necessária para ocasionar a fratura na formação de rocha a uma determinada profundidade, sendo seus dados imprescindíveis para o projeto de revestimento e a pressão crítica do furo do poço durante a operação de perfuração. O modelo utilizado para sua determinação foi o dos mínimos quadrados, equação 7. A obtenção do número de Poisson foi estabelecido a partir dos dados sísmicos da velocidade das ondas primárias e secundárias na Bacia do Solimões, Amazonas, conforme a equação 8. GF= GPP + (υ/1-υ) *(GS-GPP) (7) υ = (Vp-Vs)^2 2 / 2*(Vp/Vs)^2-2 (8) 2.4 Assentamento da Sapata de Revestimento. Segundo Thomas (2001), a etapa de revestimento representa o maior custo na perfuração de um poço de petróleo, onde o número de fase e seu comprimento são determinadas a partir dos cálculos das geopressões, informando a ocorrência de kicks, infiltração do fluído da formação para dentro do poço, o risco da prisão da coluna por diferencial de pressão e o desmoronamento da parede do poço.

4 O dimensionamento da profundidade das Sapatas de Revestimento seguiu a metodologia proposta por Rocha (2009) em que o assentamento é feito a partir da janela operacional ou pela tolerância do kick. Neste trabalho será adotado o critério baseado somente na Janela operacional, em que seu limite inferior é limitado pelo gradiente de Poros e seu limite superior por meio do gradiente de fratura. Durante o projeto do poço estabelece uma margem de segurança normalmente de 0,5 Lb/gal seja somente no limite inferior ou em toda janela, o assentamento da sapata é estabelecido conforme o cruzamento da seta que sai do final do poço até o limite superior da janela Operacional, conforme a Figura 1. Figura 1 : Critério de assentamento de Sapata de Revestimento. 3.RESULTADOS OBTIDOS A estimativa do gradiente de pressão de poros permitiu a elaboração do Perfil do tempo de trânsito segundo a Figura 2, observa-se na profundidade aproximada de 1200m, a zona de transição e em seguida até o embasamento da bacia uma zona anormalmente Pressurizada característica que é influenciada pela idade geológica da Bacia do Solimões, Paleozóica, e também pela existência de corpos intrusivos, soleira de diabásio da região.

5 Figura 2- Perfil dos tempos de Transito Observado e Normal. A quantificação das geopressões permitiu a construção dos limites da janela Operacional e consequentemente o assentamento das Sapatas de Revestimento, Figura 3, permite a análise das fases de revestimento desse poço pioneiro raso visto que a análise das geopressões nessa região apresenta um grau elevado de complexidade devido a extensão das zonas anormalmente altas de pressão, visando a estabilidade do poço, limitou-se as fases de revestimento em superfície com cerca de 500m de profundidade e o de produção em 700m, pois nessa profundidade se encontra uma litologia de folhelho em seguida do calcário, respectivamente um rocha geradora e uma rocha reservatório.

6 Figura 3 - Janela Operacional. 3. CONCLUSÃO A análise das geopressões é imprescindível para o projeto de um poço, devido aos possíveis problemas operacionais relacionada a sua estimativa inadequada, podendo ocasionar custos a mais durante a perfuração e também perda de tempo de produção. O estudo resultante na Bacia do Solimões apresentou uma grande faixa de zona anormalmente pressurizada, devido à presença de uma litologia marcada por soleiras de diabásio e também por sua idade geológica, o que reflete na dificuldade dos levantamentos geológicos-geofísicos na região e consequentemente na perfuração de poços petrolíferos. 5. NOMENCLATURA m = Coeficiente Angular reta tangente. υ= Número de Poisson. ov= Pressão de Sobrecarga (Psi).

7 Vp = Velocidade da onda Primária (m/seg). Vs = Velocidade da onda secundária (m/seg). GPP = Gradiente de Poros (lb/gal). GS= Gradiente de Sobrecarga (lb/gal). GF = Gradiente de Fratura (lb/gal). 6. REFERÊNCIAS AADNAY, B; LOOYEH, R. Mecânica das Rochas: Perfuração e Projeto de Poço. Rio de Janeiro:Elsevier,2014. AZEVEDO, M. Análise geomecânica aplicada à análise de estabilidade de poços. Proj. Graduação. Departamento de Engenharia do Petróleo da Escola Politécnica-UFRJ, NAZARÉ, C. P. P. Processamento sísmico CMP e CRS de dados sintéticos acústicos e elásticos representativos das bacias Paleozoicas da região Amazônica f Curso de Pós- Graduação em Geofísica. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Pará, Belém, (2007). ROCHAS, L.A; AZEVEDO, C.T. Projeto de Poços de Petróleo: Geopressões e Assentamento de Colunas de Revestimentos. Rio de Janeiro: Intercedência:Petrobrás,2009. THOMAS, E.J. Fundamentos de Engenharia do Petróleo. 2 ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2004.