BRPI0900383B1 - METHOD FOR DETERMINING FRACTURE HEIGHT AFTER HYDRAULIC FRACTURE OPERATIONS - Google Patents
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Abstract
método para determinação de altura de fratura após operações de fraturamento hidráulico. a presente invenção se refere a um método para determinação da altura de uma fratura provocada por operações de fraturamento hidráulico em formações rochosas de reservatórios de uma forma mais rápida; sem complicações operacionais; não limitada ao tempo em relação a medições de estudo, não nocivas e de baixo custo, cujo objetivo é alcançado por meio da obtenção do perfil radioativo da formação por intermédio de detectores de raios gama, da radioatividade captada de uma areia com radioatividade natural adicionada ao fluido carreador, durante uma operação de fraturamento.method for determining fracture height after hydraulic fracturing operations. The present invention relates to a method for determining the height of a fracture caused by hydraulic fracturing operations in reservoir rock formations more rapidly; no operational complications; not limited to time in relation to non-hazardous, low-cost study measurements, the objective of which is achieved by obtaining the radioactive profile of the formation by means of gamma-ray detectors, the radioactivity captured from a naturally radioactive sand added to the carrier fluid during a fracturing operation.
Description
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MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE ALTURA DE FRATURA APÓS OPERAÇÕES DE FRATURAMENTO HIDRÁULICO CAMPO DA INVENÇÃOMETHOD FOR DETERMINING FRACTURE HEIGHT AFTER HYDRAULIC FRACTURING OPERATIONS FIELD OF THE INVENTION
A presente invenção encontra-se no campo dos métodos para fraturamento hidráulico. Mais particularmente para avaliação das condições da área fraturada após uma operação de fraturamento.The present invention is in the field of hydraulic fracturing methods. More particularly for assessing the condition of the fractured area after a fracturing operation.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
Várias técnicas de fraturamento são projetadas e empregadas no setor petroleiro visando um resultado final comum de melhorar o fluxo de fluido no poço produtor e aumentar taxas de produção e melhorar a recuperação de reservas que estejam finalizando.Various fracturing techniques are designed and employed in the oil sector with a view to a common end result of improving the flow of fluid in the production well and increasing production rates and improving the recovery of reserves that are ending.
Uma fratura hidráulica é criada injetando líquido no reservatório, como polímeros misturados com água, em um intervalo considerado alvo, com uma taxa de injeção com pressão suficiente para fazer com que a rocha do reservatório dentro do intervalo vertical selecionado frature em um plano que passa através do furo de poço.A hydraulic fracture is created by injecting liquid into the reservoir, such as polymers mixed with water, at an interval considered target, with an injection rate with sufficient pressure to cause the reservoir rock within the selected vertical interval to fracture in a plane that passes through of the well hole.
Um procedimento a seguir é a introdução de um material junto com o líquido de fratura que serve tanto para impedir o fechamento desta fratura após a conclusão do tratamento, como para aperfeiçoar a condutibilidade da fratura.A procedure to follow is the introduction of a material together with the fracture fluid that serves both to prevent the closure of this fracture after the completion of the treatment and to improve the conductivity of the fracture.
O tratamento hidráulico da fratura é um processo capital. No entanto, a forma e dimensões da fratura produzida são determinantes em relação à região do reservatório a ser atingida, aos custos envolvidos ao encarar um sucesso ou fracasso no fraturamento e as consequências relativas a uma produção de óleo ou de água devido a um fraturamento bem ou mal sucedido.Hydraulic fracture treatment is a major process. However, the shape and dimensions of the fracture produced are decisive in relation to the region of the reservoir to be reached, the costs involved in facing a success or failure in fracturing and the consequences related to an oil or water production due to well fracturing or unsuccessful.
Uma das maiores incertezas em termos de fraturamento hidráulico relaciona-se com a determinação da altura de uma fratura produzida.One of the biggest uncertainties in terms of hydraulic fracturing is related to the determination of the height of a produced fracture.
Ao longo do tempo, a preocupação em determinar a altura de uma fratura produzida por fraturamento hidráulico, levou a técnica aOver time, the concern with determining the height of a fracture produced by hydraulic fracturing, led the technique to
2/13 desenvolver algumas soluções em termos de determinação da altura da fratura.2/13 develop some solutions in terms of determining the fracture height.
Estas soluções, em geral, esbarram em uma desvantagem principal, como por exemplo, um custo alto de implementação e, secundariamente, algumas dificuldades na aplicação.These solutions, in general, come up against a main disadvantage, for example, a high cost of implementation and, secondarily, some difficulties in the application.
As soluções mais empregadas na técnica atual são:The solutions most used in the current technique are:
• Perfil de Temperatura - nesta solução, o principal obstáculo é o tempo. Existe um tempo considerado ótimo para execução do método. Passado este tempo, a determinação da altura da fratura fica bem prejudicada;• Temperature Profile - in this solution, the main obstacle is time. There is a time considered optimal for the execution of the method. After this time, the determination of the fracture height is significantly impaired;
• Perfis Sônicos - nesta solução, o principal obstáculo é o custo. Outro fator de importância é o tempo de processamento do método que é muito grande. Por fim, não é conseguida uma determinação da altura da fratura na locação do poço em curto tempo;• Sonic profiles - in this solution, the main obstacle is cost. Another important factor is the processing time of the method, which is very long. Finally, it is not possible to determine the fracture height at the location of the well in a short time;
• Elementos radioativos - nesta solução, o principal obstáculo é o tempo de meia-vida do elemento radioativo empregado. Dependendo deste tempo, o custo pode se elevar até níveis considerados inviáveis. Um outro fator é que a aplicação requer uma certeza em termos de data sob pena de perda do poder radioativo. A detecção da radioatividade, normalmente feita por detectores de raio gama, pode ser prejudicada ou impossibilitada se não for feita em tempo hábil. Por fim, e não menos importante, a manipulação de material nocivo à vida e altamente contaminante.• Radioactive elements - in this solution, the main obstacle is the half-life of the radioactive element used. Depending on this time, the cost may rise to levels considered unfeasible. Another factor is that the application requires certainty in terms of date under penalty of loss of radioactive power. The detection of radioactivity, usually made by gamma ray detectors, can be impaired or made impossible if not done in a timely manner. Last but not least, the handling of material that is harmful to life and highly contaminating.
• Microsismicidade indutiva - nesta solução, os principais e mais imediatos obstáculos são o custo e o tempo de processamento do método. No entanto, como é feito uso de equipamentos conhecidos; como geofones, os quais são espalhados nas proximidades do poço que será fraturado, não• Inductive microsismicity - in this solution, the main and most immediate obstacles are the cost and the processing time of the method. However, how is known equipment used? like geophones, which are scattered around the well that will be fractured, do not
3/13 raro é o fato de ser necessária uma parada total da produção naquele poço em especial, onde estão ou serão instalados os geofones para, então, ser realizado o método de avaliação da altura da fratura.3/13 rare is the fact that a total stoppage of production is necessary in that particular well, where the geophones are or will be installed, so that the fracture height assessment method can be carried out.
• “Tiltmeter” - nesta solução, o obstáculo principal reside no custo e no tempo muito grande do processamento do método. Embora não seja muito comum, o “tiltmeter” também é conhecido pelo termo inclinômetro. Durante o relatório o termo utilizado para o aparelho será o termo em inglês “tiltmeter”. O “Tiltmeter” é um instrumento designado a medir variações muito pequenas em nível horizontal, tanto em termos de solo quanto em estruturas. Os “tiltmeters” são utilizados, além da avaliação da orientação e do volume de fraturas hidráulicas, na monitoração de vulcões, condições de represas durante o enchimento destas e os pequeninos movimentos que podem alertar para um potencial movimento do solo. Ainda é desejável o desenvolvimento de um método de avaliação da altura de uma fratura produzida durante uma operação de fraturamento hidráulico rápido que apresente precisão em relação a poços verticais, seja seguro, e que apresente um baixíssimo custo.• “Tiltmeter” - in this solution, the main obstacle lies in the cost and very long time of processing the method. Although not very common, the “tiltmeter” is also known by the term inclinometer. During the report the term used for the device will be the English term “tiltmeter”. The “Tiltmeter” is an instrument designed to measure very small variations on a horizontal level, both in terms of soil and structures. In addition to assessing the orientation and volume of hydraulic fractures, tiltmeters are used to monitor volcanoes, dam conditions during the filling of these and small movements that may alert you to potential soil movement. It is still desirable to develop a method for assessing the height of a fracture produced during a rapid hydraulic fracturing operation that is accurate in relation to vertical wells, is safe, and has a very low cost.
TÉCNICA RELACIONADARELATED TECHNIQUE
A técnica relacionada pode ser acompanhada nos documentos a seguir citados como referência:The related technique can be followed in the following documents cited as a reference:
O documento US 4,832,121 (The Trustees of Columbia University in the City of New York) apresenta um método para monitoração em tempo real do crescimento de um fraturamento hidráulico transversal a um poço produtor na região de um reservatório. O crescimento da fratura é observado por meio da medição da temperatura do fluido do poço em intervalos de tempo selecionado durante o tempo de duração do métodoUS 4,832,121 (The Trustees of Columbia University in the City of New York) presents a method for real-time monitoring of the growth of a transverse hydraulic fracture to a producing well in the region of a reservoir. Fracture growth is observed by measuring the well fluid temperature at selected time intervals for the duration of the method
4/13 de fraturamento.4/13 of fracturing.
As medições de temperatura são feitas pela utilização de uma pluralidade de sensores de temperatura verticalmente espaçados entre si em uma extensão que cobre todo o intervalo de profundidade da fratura; a curva perfil temperatura “versus” profundidade do intervalo da fratura é gerada em tempo real na superfície. A monitoração da temperatura na zona da fenda após o procedimento de fraturamento permite o recolhimento de informações que são úteis na estimativa do volume da fenda e no planejamento da produção.Temperature measurements are made by using a plurality of temperature sensors vertically spaced from each other over an extension that covers the entire range of fracture depth; the temperature profile curve “versus” depth of the fracture interval is generated in real time on the surface. Monitoring the temperature in the crack area after the fracturing procedure allows for the collection of information that is useful in estimating the crack volume and in production planning.
O documento US 6,826,486 B1 (Schlumberger Technology Corporation), apresenta um método e um aparelho para estimar a porosidade e as pressões de fraturamento em uma formação. O método estima os valores dos parâmetros da formação como uma função da profundidade. Inclui a geração de uma previsão inicial de um perfil contendo os parâmetros de formação e as incertezas associadas utilizando informações disponíveis em relação à formação. A seguir, procede a uma captação de informações relacionadas aos parâmetros da formação durante a etapa de perfuração e, finalmente, faz uma atualização dos valores dos parâmetros considerados incertezas.US 6,826,486 B1 (Schlumberger Technology Corporation), presents a method and apparatus for estimating porosity and fracture pressures in a formation. The method estimates the values of the formation parameters as a function of depth. It includes the generation of an initial forecast of a profile containing the training parameters and the associated uncertainties using information available in relation to the training. Then, it captures information related to the formation parameters during the drilling stage and, finally, it updates the values of the parameters considered uncertainties.
O documento US 4,178,506 (Dresser Industries) apresenta um método para detecção de fraturas em formações vizinhas a um furo de poço no qual é feita uma passagem inicial pelo furo de poço de um sistema de detectores de raio gama de forma a obter um conjunto de valores de radiação básico. Um fluido contendo sais de potássio, urânio ou tório é injetado no poço contra o intervalo no qual se pretende fazer a detecção. Ao aumentar a pressão na cabeça de poço, uma parte do fluido injetado se move pelo interior da fratura ou outras zonas altamente permeáveis. A seguir o sistema de detecção de raios gama é novamente passado uma ou mais vezes pelo interior do poço para obtenção de um conjunto de valores que são comparados com os valores básicos obtidos.US 4,178,506 (Dresser Industries) presents a method for detecting fractures in formations adjacent to a well hole in which an initial passage through the well hole of a gamma ray detector system is made in order to obtain a set of values basic radiation. A fluid containing potassium, uranium or thorium salts is injected into the well against the interval at which the detection is to be made. By increasing the pressure at the wellhead, a part of the injected fluid moves through the fracture or other highly permeable areas. Then the gamma ray detection system is again passed one or more times inside the well to obtain a set of values that are compared with the basic values obtained.
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A fratura é detectada e obtida sua localização pela comparação entre os valores observados entre a passagem básica e a segunda passagem, na qual valores de radiação altíssimos são observados em uma determinada região.The fracture is detected and its location is obtained by comparing the values observed between the basic passage and the second passage, in which very high radiation values are observed in a given region.
O documento US 5,930,730 (Amoco Corporation) apresenta um método e um artigo para exploração e processamento de sinais sísmicos, onde o método compreende as etapas de aquisição de dados 3D sísmicos e dividir esses dados como uma disposição de células tridimensionais relativamente pequenas; fazer a determinação em cada pilha de um binômio similaridade/semelhança, a profundidade e o azimute da profundidade sísmica em cada célula sob a forma de um mapa bidimensional. Sob um aspecto da invenção, o binômio similaridade/semelhança é uma função de tempo, do número de traços sísmicos e do azimute aparente de profundidade em uma célula.US 5,930,730 (Amoco Corporation) presents a method and article for exploration and processing of seismic signals, where the method comprises the steps of acquiring 3D seismic data and dividing that data as an arrangement of relatively small three-dimensional cells; make the determination in each cell of a similarity / similarity binomial, the depth and azimuth of the seismic depth in each cell in the form of a two-dimensional map. In one aspect of the invention, the similarity / similarity binomial is a function of time, the number of seismic traces and the apparent azimuth of depth in a cell.
O binômio similaridade/semelhança de uma célula é determinado por meio de uma pluralidade de medidas de similaridade/semelhança dos traços dentro da célula e escolhendo dentre eles o de maior medida. Adicionalmente, a profundidade e o azimute aparente da profundidade, correspondem à medida maior em termos de semelhança/aparência na célula; julgados pelas estimativas da profundidade verdadeira e corrigir com isto o azimute de profundidade dos traços.The cell similarity / similarity of a cell is determined by means of a plurality of measures of similarity / similarity of the traits within the cell and choosing among them the one with the greatest measure. Additionally, the depth and the apparent azimuth of the depth, correspond to the largest measure in terms of similarity / appearance in the cell; judged by the true depth estimates and thereby correct the depth azimuth of the strokes.
Por fim, um mapa de cores caracterizado pela saturação de matiz e pela luminosidade é utilizado para descrever o verdadeiro azimute de profundidade; em termos de semelhança/similaridade para corrigir o azimute de profundidade verdadeiro de cada célula; o qual é traçado em termos de escala de matiz, a profundidade verdadeira é traçada em uma escala de saturação de matiz e a maior medida em termos de semelhança/similaridade é traçada na escala de luminosidade nas cores do mapa.Finally, a color map characterized by hue saturation and luminosity is used to describe the true depth azimuth; in terms of similarity / similarity to correct the true depth azimuth of each cell; which is plotted in terms of hue scale, the true depth is plotted on a hue saturation scale and the largest measure in terms of similarity / similarity is plotted on the lightness scale in the colors of the map.
O documento US 7,028,772 (Pinnacle Technologies Inc.) apresentaUS 7,028,772 (Pinnacle Technologies Inc.) presents
6/13 um método de tratamento de poço por meio de um sistema de aparelhos “tiltmeter” que compreende uma ou mais montagens de “tiltmeters” os quais são localizados dentro de um poço com tratamento ativo. O método fornece dados provenientes dos “tiltmeters” e podem ser usados para mapear o crescimento de fraturas provocadas por operações de fraturamento hidráulico ou outros processos subterrâneos nos quais dados são coletados ao longo do tempo. O sistema apresenta capacidade de isolar os dados da interferência de ruídos intrínsecos associados a um ambiente de tratamento de poço. O sistema também fornece uma modelagem geomecânica para os processos de tratamento do poço.6/13 a well treatment method by means of a system of “tiltmeter” devices comprising one or more assemblies of “tiltmeters” which are located inside a well with active treatment. The method provides data from tiltmeters and can be used to map the growth of fractures caused by hydraulic fracturing operations or other underground processes in which data is collected over time. The system has the ability to isolate data from interference from intrinsic noise associated with a well treatment environment. The system also provides geomechanical modeling for the well treatment processes.
Os documentos US 5,322,126, US 5,413,179 e US 5,441,110 (The Energex Company) apresentam um sistema de traçador para monitorar em tempo real a propagação de uma fratura em uma formação de rocha atravessada por um poço, durante um processo de fraturamento hidráulico.The documents US 5,322,126, US 5,413,179 and US 5,441,110 (The Energex Company) present a tracer system to monitor in real time the propagation of a fracture in a rock formation crossed by a well, during a hydraulic fracturing process.
O sistema permite a medida contínua da movimentação de traçadores emissores de raios gama no líquido de fraturamento, quando o líquido for bombeado para o interior da formação. O líquido de fraturamento com os traçadores passa através do revestimento de poço perfurado e na fratura induzida da formação, com emissão de radiação gama característica.The system allows the continuous measurement of the movement of tracers emitting gamma rays in the fracturing liquid, when the liquid is pumped into the formation. The fracturing liquid with the tracers passes through the drilled well lining and in the induced fracture of the formation, with emission of characteristic gamma radiation.
Os múltiplos detectores de um cintilômetro de sódio-iodeto, alinhados em uma ferramenta no interior do poço acima e abaixo da fonte de nêutrons; são calibrados para detectar os espectros de energia, característicos emissores dos isótopos do traçador radioativo ativados no interior da formação fraturada, através da rocha da formação e do revestimento e da tubulação de produção.The multiple detectors of a sodium-iodide scintillometer, aligned on a tool inside the well above and below the neutron source; they are calibrated to detect the energy spectra, characteristic of the isotopes of the radioactive tracer activated inside the fractured formation, through the formation rock and the coating and the production pipe.
Os detectores transmitem, dados a um sistema micro controlado na superfície, por um cabo de registro ou por telemetria, permitindo uma exposição gráfica da propagação da fratura na região, enquanto oThe detectors transmit, data to a micro system controlled on the surface, by a recording cable or by telemetry, allowing a graphic display of the fracture propagation in the region, while the
7/13 tratamento da fratura está em curso.7/13 fracture treatment is ongoing.
O sistema permite que um operador controle a propagação da fratura em resposta às condições momentâneas, prevenindo a ocorrência de uma fratura “fora da zona”, o que pode arruinar o poço. O sistema ajuda os operadores a maximizar a produção ao impedir o desperdício econômico.The system allows an operator to control the spread of the fracture in response to momentary conditions, preventing the occurrence of an “out of zone” fracture, which can ruin the well. The system helps operators to maximize production by preventing economic waste.
Seria desejável um método de determinação da altura de uma fratura provocada por operações de fraturamento hidráulico em formações rochosas de reservatórios de uma forma mais rápida, sem complicações operacionais; não limitada ao tempo em relação a medições de estudo, não nocivas nem à vida nem ao meio ambiente e de baixo custo.A method for determining the height of a fracture caused by hydraulic fracturing operations in rock formations of reservoirs would be desirable in a faster way, without operational complications; not limited to time in relation to study measurements, not harmful to life or the environment and low cost.
SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION
É objetivo da presente invenção, um método voltado a uma determinação da altura de uma fratura provocada por operações de fraturamento hidráulico em formações rochosas de reservatórios de uma forma mais rápida, sem complicações operacionais; não limitada ao tempo em relação a medições de estudo, não nocivas nem à vida nem ao meio ambiente e de baixo custo.The objective of the present invention is a method aimed at determining the height of a fracture caused by hydraulic fracturing operations in rock formations of reservoirs in a faster way, without operational complications; not limited to time in relation to study measurements, not harmful to life or the environment and low cost.
O objetivo da presente invenção é alcançado por meio da obtenção de um perfil de radiação natural da formação. A seguir procede-se à obtenção do perfil radioativo da formação, por meio de detectores de raios gama, os quais captam a radiação de uma areia com radioatividade natural adicionada ao fluido carreador durante uma operação de fraturamento, da mesma forma que é adicionado um agente de sustentação.The objective of the present invention is achieved by obtaining a natural radiation profile of the formation. Next, the formation of the radioactive profile is obtained by means of gamma-ray detectors, which capture the radiation from a sand with natural radioactivity added to the carrier fluid during a fracturing operation, in the same way that an agent is added support.
O tamanho do contraste entre os perfis obtidos antes e após a adição de areia ao fluido carreador é o mesmo corresponde ao tamanho da fratura provocada.The size of the contrast between the profiles obtained before and after adding sand to the carrier fluid is the same as the size of the fracture caused.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
As características do método para determinação de altura de fraturaThe characteristics of the method for determining fracture height
8/13 após operações de fraturamento hidráulico, objeto da presente invenção, serão mais bem compreendidas a partir da descrição detalhada que se fará a seguir, a mero título de exemplo, associada aos desenhos abaixo referenciados, os quais são parte integrante do presente relatório.8/13 after hydraulic fracturing operations, object of the present invention, will be better understood from the detailed description that will be made below, by way of example only, associated with the drawings referenced below, which are an integral part of this report.
A Figura 1 é uma representação de um exemplo de perfil de radiação gama em um poço exemplo original sem ter sido fraturado.Figure 1 is a representation of an example of a gamma radiation profile in an original example well without having been fractured.
A Figura 2 é uma representação de um exemplo de perfil de radiação gama no poço exemplo após ter sido fraturado e com areia radioativa, segundo o método da presente invenção.Figure 2 is a representation of an example of a gamma radiation profile in the example well after being fractured and with radioactive sand, according to the method of the present invention.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A descrição detalhada do método para determinação de altura de fratura após operações de fraturamento hidráulico será feita de acordo com a identificação dos componentes que o formam, com base nas figuras anteriormente descritas.The detailed description of the method for determining fracture height after hydraulic fracturing operations will be done according to the identification of the components that form it, based on the figures previously described.
Trata a presente invenção de um método voltado a uma determinação da altura de uma fratura provocada por operações de fraturamento hidráulico em formações rochosas de reservatóriosThis invention deals with a method aimed at determining the height of a fracture caused by hydraulic fracturing operations in reservoir rock formations
O método da presente invenção, basicamente, compreende os seguintes passos a serem cumpridos:The method of the present invention, basically, comprises the following steps to be accomplished:
fazer uma passagem de uma ferramenta de perfilagem (não mostrada) contendo detectores de radiação gama pelo interior e ao longo do comprimento (C) de um poço (P) vertical de forma a obter um perfil radioativo natural (PRN) da formação, que pode ser acompanhado com o auxílio da Figura 1;pass a profiling tool (not shown) containing gamma radiation detectors inside and along the length (C) of a vertical well (P) in order to obtain a natural radioactive profile (PRN) of the formation, which can be accompanied with the aid of Figure 1;
iniciar o fraturamento e adicionar ao fluido carreador, durante esta operação, areia monazítica da mesma forma que é adicionado um agente de sustentação;start the fracturing and add to the carrier fluid, during this operation, monazitic sand in the same way that a support agent is added;
fazer uma nova passagem da ferramenta de perfilagem contendo detectores de radiação gama pelo interior do mesmo poço (P) vertical de forma a detectar um perfil de radioatividade (PRA)make a new passage of the profiling tool containing gamma radiation detectors inside the same vertical well (P) in order to detect a radioactivity profile (PRA)
9/13 devido à presença da areia monazítica no interior da fratura (F); comparar o perfil radioativo natural (PRN) da formação e o perfil de radioatividade (PRA) devido a presença da areia monazítica para determinar um perfil de contraste (PC), onde a extensão deste perfil de contraste (PC) é a altura da fratura produzida (AF), que pode ser acompanhado com o auxílio da Figura 2.9/13 due to the presence of monazitic sand inside the fracture (F); compare the natural radioactive profile (PRN) of the formation and the radioactivity profile (PRA) due to the presence of monazitic sand to determine a contrast profile (CP), where the extent of this contrast profile (CP) is the height of the fracture produced (AF), which can be followed with the aid of Figure 2.
Uma ferramenta de perfilagem é uma ferramenta que carrega um detector do tipo “Cintilômetro” cuja detecção de raios gama se baseia no fato destes raios gama apresentarem a propriedade de produzir finas centelhas de luz ao atingirem certos tipos de cristais. Estas centelhas são então convertidas em pulsos elétricos.A profiling tool is a tool that carries a “Scintillometer” type detector whose detection of gamma rays is based on the fact that these gamma rays have the property of producing fine sparks of light when reaching certain types of crystals. These sparks are then converted into electrical pulses.
A ferramenta de perfilagem raios gama desce pelo poço, conectada a um cabo elétrico e registra a radioatividade das várias formações por onde passa.The gamma ray profiling tool goes down the well, connected to an electrical cable and records the radioactivity of the various formations it passes through.
A altura dos pulsos elétricos depende da quantidade de energia absorvida. Estes pulsos são registrados na superfícieThe height of the electrical pulses depends on the amount of energy absorbed. These pulses are recorded on the surface
O perfil produzido pela ferramenta de perfilagem, em princípio, se propõe a medir a radioatividade natural da formação.The profile produced by the profiling tool, in principle, aims to measure the natural radioactivity of the formation.
Quase toda a radiação gama encontrada na natureza é emitida por isótopos de potássio de peso atômico 40 e elementos radioativos da série do urânio e tório.Almost all gamma radiation found in nature is emitted by potassium isotopes of atomic weight 40 and radioactive elements from the uranium and thorium series.
Normalmente, os folhelhos exibem alto teor de potássio 40 e, por isso, este perfil produzido é bom para identificar folhelhos dentro de uma formação.Typically, shales exhibit a high potassium content 40 and, therefore, this profile produced is good for identifying shales within a formation.
Areia é um material de origem mineral finamente dividido em grânulos, composta basicamente de dióxido de silício, com 0,063 mm a 2 mm.Sand is a material of mineral origin finely divided into granules, basically composed of silicon dioxide, with 0.063 mm to 2 mm.
Forma-se à superfície da Terra pela fragmentação das rochas por erosão, por ação do vento ou da água.It is formed on the Earth's surface by the fragmentation of rocks by erosion, by the action of wind or water.
Areia monazítica é um tipo de areia que possui adicionalmente umaMonazitic sand is a type of sand that additionally has a
10/13 concentração natural de minerais pesados, podendo ocorrer ao longo do litoral e em determinados trechos de rios.10/13 natural concentration of heavy minerals, which may occur along the coast and in certain stretches of rivers.
A areia monazítica contém uma abundante quantidade de monazita, minério constituído por fosfatos de metais do grupo do cério, e de tório, principalmente o isótopo 232. Possui também significativa quantidade de urânio, que juntamente com o tório é responsável pela sua radioatividade.Monazitic sand contains an abundant amount of monazite, an ore made up of metal phosphates from the cerium group, and thorium, especially isotope 232. It also has a significant amount of uranium, which together with thorium is responsible for its radioactivity.
A coloração normalmente escura é devida a presença dos metais pesados e o termo monazita provém do grego monazein, que quer dizer estar solitário, o que indica sua raridade.The normally dark coloring is due to the presence of heavy metals and the term monazite comes from the Greek monazein, which means to be solitary, which indicates its rarity.
A quantidade de areia monazítica em praias é bastante variável, indo desde a sua ausência a um percentual de 60% ou mais.The amount of monazitic sand on beaches is quite variable, ranging from its absence to a percentage of 60% or more.
Tais areias são muito conhecidas por seus fins terapêuticos, sendo utilizadas no tratamento de artrites e inflamações, uma vez que espalhada sobre a pele produz uma radiação que estimula os tecidos, favorecendo o fluxo sangüíneo na região afetada.Such sands are well known for their therapeutic purposes, being used in the treatment of arthritis and inflammation, since spread on the skin it produces a radiation that stimulates the tissues, favoring blood flow in the affected region.
Como vantagem adicional, a areia monazítica apresenta radioatividade prolongada ao longo do tempo, ao inverso dos traçadores comumente utilizados na técnica de perfilagem de poços, que apresentam um tempo de meia-vida muito pequeno.As an additional advantage, monazitic sand has prolonged radioactivity over time, in contrast to the tracers commonly used in the well profiling technique, which have a very short half-life.
A radioatividade prolongada da areia monazítica permite que a passagem da ferramenta de perfilagem para detecção de radiação possa ser repetida sem qualquer limitação de tempo para monitoração das condições da fratura.The prolonged radioactivity of monazitic sand allows the passage of the profiling tool to detect radiation to be repeated without any time limitation for monitoring fracture conditions.
Foram realizados testes em laboratório para avaliar a eficácia do emprego de areia monazítica como um instrumento traçador natural.Laboratory tests were carried out to evaluate the effectiveness of using monazitic sand as a natural tracing tool.
Durante estes testes, as amostras foram submetidas à análise de radioatividade natural em um equipamento Coregama.During these tests, the samples were subjected to the analysis of natural radioactivity in a Coregama equipment.
O teste coregama, conhecido pela técnica, começa pela obtenção de uma amostra, normalmente cilíndrica de uma formação geológica (core), neste caso rocha do reservatório, tomada durante ou após aThe coregama test, known for the technique, begins by obtaining a sample, normally cylindrical from a geological formation (core), in this case reservoir rock, taken during or after the
11/13 abertura de um furo de poço.11/13 opening a well hole.
Os cilindros de amostra podem ser cilindros maciços, isto é, são quase tão grandes em diâmetro quanto à broca, tomados em uma altura da zona de perfuração; ou cilindros de amostra tomados na região lateral do furo de poço (“sidewaU”), geralmente menos de 2,5 cm em diâmetro, recolhido depois que o furo do poço foi perfurado. Após a obtenção de um cilindro de amostra, este é levado a um laboratório para ser submetida à análise por meio de raios gama. O registro em laboratório é feito durante o movimento de passagem deste cilindro de amostra por um detector de raios gama.The sample cylinders can be solid cylinders, that is, they are almost as large in diameter as the drill bit, taken at a height in the drilling zone; or sample cylinders taken at the side of the well hole (“sidewaU”), usually less than 2.5 cm in diameter, collected after the well hole has been drilled. After obtaining a sample cylinder, it is taken to a laboratory to be analyzed by means of gamma rays. Laboratory recording is done during the movement of this sample cylinder through a gamma ray detector.
O registro pode ser total, expresso em unidades API, ou pode ser como uma resposta espectral em concentrações em peso de tório, de urânio ou de potássio.The record can be total, expressed in API units, or it can be as a spectral response in weight concentrations of thorium, uranium or potassium.
A finalidade é correlacionar a profundidade de cada seção do cilindro de amostra com a profundidade de um registro.The purpose is to correlate the depth of each section of the sample cylinder with the depth of a record.
Em um primeiro teste em laboratório de geologia, foram recebidas sete amostras de areia monazítica bruta, recolhidas de praias da costa brasileira, em especial na região do litoral do estado do Espírito Santo com a finalidade de determinar sua radioatividade natural.In a first test in a geology laboratory, seven samples of raw monazitic sand were received, collected from beaches on the Brazilian coast, especially in the coastal region of the state of Espírito Santo in order to determine its natural radioactivity.
As amostras coletadas não continham qualquer identificação sendo numeradas de 1 até 7 para a realização das leituras. Junto a estas amostras, foram recebidas duas amostras de bauxita nas especificações “sinter-lite” 10-20 mesh e “sinter-ball” 20 - 40 mesh.The collected samples did not contain any identification, being numbered from 1 to 7 for the readings. Along with these samples, two bauxite samples were received in the specifications “sinter-lite” 10-20 mesh and “sinter-ball” 20 - 40 mesh.
Também foram recebidas amostras de folhelho e de arenito com a finalidade de comparação de resultados. Para uma maior confiabilidade e coerência de resultados, os volumes das amostras de monazita e de bauxita foram padronizados em recipientes iguais.Samples of shale and sandstone were also received for the purpose of comparing results. For greater reliability and consistency of results, the volumes of the monazite and bauxite samples were standardized in equal containers.
As amostras foram pesadas e submetidas à leitura no Coregama. Foram efetuadas cinco leituras de radioatividade em cada amostra, subtraindo-se as leituras de radiação ambiente da média de resultadosThe samples were weighed and read at Coregama. Five radioactivity readings were taken in each sample, subtracting the ambient radiation readings from the average of results
12/13 obtidos.12/13 obtained.
Os dados referentes à primeira análise efetuada no equipamento Coregama das amostras numeradas de 1 a 7 de monazita encontram-se representados na tabela 1 a seguir:The data referring to the first analysis performed on the Coregama equipment for samples numbered 1 to 7 of monazite are shown in table 1 below:
Na tabela 2, é representada uma comparação de radioatividade entre amostras de areia monazítica, bauxita, arenito e argilito.Table 2 shows a comparison of radioactivity between samples of monazitic sand, bauxite, sandstone and claystone.
13/1313/13
- B (SL) - bauxita sinter-lite de 10-20 mesh- B (SL) - 10-20 mesh sinter-lite bauxite
- B (SB) - bauxita sinter-ball de 20 - 40 mesh- B (SB) - 20 - 40 mesh bauxite sinter-ball
- ARN - arenito com óleo - profundidade: 680,33 m- RNA - sandstone with oil - depth: 680.33 m
- AGT - argilito síltico castanho avermelhado - profundidade: 683,68- AGT - reddish brown silty clay - depth: 683.68
Como foi possível observar, a areia monazítica apresentou um resultado mínimo de 50,5 unidades API; um máximo de 369,3 unidades API; média aritmética das sete amostras igual a 263,97 unidades API. Em relação à bauxita sínter, o resultado foi praticamente o mesmo, em torno de 11 unidades API. O arenito com óleo apresentou 7,3 unidades API e o argilito vermelho 7,7 unidades API.As it was possible to observe, the monazitic sand presented a minimum result of 50.5 API units; a maximum of 369.3 API units; arithmetic mean of the seven samples equal to 263.97 API units. Regarding sinter bauxite, the result was practically the same, around 11 API units. The sandstone with oil showed 7.3 API units and the red clay 7.7 API units.
Diante dos parâmetros obtidos a areia monazítica, em função de sua elevada radioatividade natural apresenta total viabilidade para ser empregada de acordo com a presente invenção como um traçador de material injetado, indicando os espaços abertos pelo fraturamento da rocha.In view of the parameters obtained, monazitic sand, due to its high natural radioactivity, presents total viability to be used according to the present invention as a tracer of injected material, indicating the spaces opened by the fracture of the rock.
Embora, a presente invenção tenha sido descrita em sua forma de realização preferida, o conceito principal que norteia a presente invenção, que é um método para determinação de altura de fratura após operações de fraturamento hidráulico, se mantém preservado quanto ao seu caráter inovador, onde aqueles usualmente versados na técnica poderão vislumbrar e praticar variações, modificações, alterações, adaptações e equivalentes, cabíveis e compatíveis ao meio de trabalho em questão, sem, contudo se afastar da abrangência do espírito e escopo da presente invenção, que estão representados pelas reivindicações que se seguem.Although the present invention has been described in its preferred embodiment, the main concept that guides the present invention, which is a method for determining fracture height after hydraulic fracturing operations, remains preserved as to its innovative character, where those usually versed in the technique will be able to envision and practice variations, modifications, alterations, adaptations and equivalents, which are applicable and compatible with the work environment in question, without, however, departing from the scope of the spirit and scope of the present invention, which are represented by the claims that that follow.
Claims (2)
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