Prospezioni geofisiche - Treccani

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ESPLORAZIONE PETROLIFERA roccia sulla parete del pozzo alla profondità desiderata o di acquisire immagini orientate e ad alta risoluzione della parete del foro (Schlumberger, 1987). Queste immagini sono generate da misure molto dettagliate di conduttività o di impedenza acustica della parete del foro. Le misure log possono essere acquisite sia in condizioni di foro aperto sia in condizioni di foro tubato; in questo caso le tecniche di acquisizione, elaborazione e interpretazione possono differire in modo sostanziale, come sono sostanziali le differenze tra le varie applicazioni dei risultati dell’interpretazione delle misure log. Log in foro aperto I log in foro aperto possono essere acquisiti durante la fase di perforazione (while drilling logging) e/o alla fine di essa (wire line logging; Schlumberger, 1987; Baker Atlas, 2002). I fattori che maggiormente influenzano le misure log in condizioni di foro aperto sono: la qualità del foro (fortemente influenzata dalla presenza di scavernamenti o dalla accentuata rugosità del foro), l’effetto del fango di perforazione (essenzialmente in relazione alla natura, alla densità e alla salinità del fango) e l’effetto dell’invasione del filtrato del fango nei livelli permeabili. Altri importanti effetti sono legati al tipo di fluidi presenti nella roccia (per esempio, la presenza di idrocarburi liquidi oppure gassosi può influenzare in modo molto diverso le misure nucleari di porosità come il log di densità o il log neutronico), alla diversa risoluzione verticale dei differenti strumenti di pozzo in relazione alla stratificazione della roccia, allo spessore relativo dei vari livelli e al contrasto tra le proprietà dei livelli di diversa natura litologica. Prima di procedere all’analisi e all’interpretazione quantitativa dei dati log è necessario procedere alla correzione di questi fattori ambientali. I log in foro aperto sono, in ogni caso, una fonte molto importante di informazione nell’ambito delle attività di esplorazione e produzione degli idrocarburi poiché, per mezzo del loro uso e della loro interpretazione, possono fornire un profilo continuo delle proprietà petrofisiche e geologiche delle formazioni attraversate dal pozzo. Questi tipi di log sono molto importanti nella fase operativa e, grazie alle informazioni che essi forniscono, i diversi specialisti che li utilizzano possono decidere di tubare, completare o abbandonare un livello o un pozzo, possono decidere di acquisire altri dati di pozzo (altri tipi di log, carote di fondo, carote di parete, dati sismici, ecc.), oppure possono decidere di continuare la perforazione per tentare di intersecare altri livelli potenzialmente produttivi. Tutte queste azioni possono avere un impatto rilevante sul risultato economico di un progetto esplorativo e, molto spesso, i log di pozzo costituiscono la sorgente primaria di informazione per la valutazione dell’economicità di un progetto e per la corretta valutazione delle strategie da adottare nella fase di sviluppo. Log in foro tubato Gli attrezzi per l’acquisizione dei log in foro tubato vengono utilizzati in modo particolare nei pozzi di produzione e consentono un ampio numero di applicazioni (Schlumberger, 1989; Smolen, 1996) tra cui la valutazione dei caratteri della formazione, l’ispezione della colonna e del completamento, la determinazione della distribuzione e dei movimenti dei fluidi durante le fasi di produzione e/o di iniezione. Le principali regioni investigate dai log in foro tubato sono quattro: a) la regione all’interno della colonna; b) la colonna stessa; c) il cemento; d) la formazione alle spalle della colonna. I fattori che influenzano maggiormente il responso dei log in foro tubato sono essenzialmente in relazione all’ambiente più complesso rispetto al foro aperto. Se utilizzato per la valutazione delle caratteristiche della formazione, un attrezzo per il foro tubato deve misurare, con la necessaria accuratezza, i parametri fisici caratteristici attraverso i tubini di produzione, il fluido di completamento, l’acciaio della colonna e il cemento che lega la colonna stessa alla formazione. In pozzi nuovi, i log di foro tubato vengono acquisiti per stabilire la qualità della cementazione e per la corretta valutazione degli intervalli da completare o da provare. Nella maggior parte dei vecchi pozzi di produzione, i log in foro tubato sono spesso tutto quello che è possibile acquisire per valutare litologia, porosità, saturazione in acqua e contatti tra i fluidi. I log in foro tubato sono anche molto importanti per le strategie di gestione del giacimento come la determinazione della produttività di un livello, del tipo e delle caratteristiche dei fluidi da produrre, l’individuazione dei più tipici problemi di produzione e la definizione delle più appropriate soluzioni a questi problemi, l’analisi del pozzo per verificare la presenza di livelli produttivi non individuati in precedenti fasi di analisi prima della chiusura e dell’abbandono di un livello o di un pozzo e la definizione delle tecniche secondarie e/o terziarie di recupero. Principi di interpretazione petrofisica dei log di pozzo Il processo di interpretazione quantitativa dei log di pozzo è basato essenzialmente sulla relazione tra la porosità e la resistività della roccia; questa relazione fondamentale è conosciuta come formula di Archie (Schlumberger, 1987; Baker Atlas, 2002): Rw Rt111 Fm t Sw n dove R t è la resistività vera della roccia serbatoio, R w è la resistività dell’acqua di formazione, S w è la saturazione in 274 ENCICLOPEDIA DEGLI IDROCARBURI
acqua (la saturazione in idrocarburi è definita come S h 1S w ), F t è la porosità della roccia serbatoio, m è l’esponente di cementazione, n è l’esponente di saturazione. Poiché con i log di pozzo è possibile misurare direttamente in condizioni di giacimento la resistività e la porosità della roccia, e poiché la resistività dell’acqua di formazione può essere valutata conoscendo la sua salinità e la temperatura di strato, l’unica incognita in questa equazione è la saturazione in acqua S w . L’equazione di Archie può essere quindi usata per determinare il profilo di saturazione in acqua in funzione della profondità. Come è evidente da questa equazione, l’interpretazione petrofisica quantitativa richiede l’uso di parametri fondamentali come i cosiddetti parametri di Archie m e n generalmente derivati da misure di laboratorio su carote. L’equazione di Archie è basata sul concetto che la conduzione della corrente elettrica della formazione (e quindi il suo inverso, la resistività) è dovuta al fatto che l’acqua di formazione si comporta come un elettrolita e quindi è in relazione alla sua salinità e alla temperatura di strato. Questa equazione può essere utilizzata solamente in rocce ‘pulite’(prive di argilla) e pertanto la determinazione della litologia gioca un ruolo molto importante. Per esempio, se la formazione è prevalentemente argillosa, la conduttività della roccia è influenzata anche dalla conduttività di superficie, generata a sua volta dalla presenza di minerali di argille. In questo caso è necessario utilizzare equazioni più complesse per la valutazione della saturazione in acqua; queste equazioni richiedono la valutazione di altri parametri petrofisici come il volume di argilla, la porosità efficace della roccia che a sua volta è influenzata dal volume di argilla e dalla modalità di distribuzione dei minerali di argilla. Tutte queste equazioni sono generalmente derivate in modo empirico mediante esperimenti di laboratorio su carote rappresentative del serbatoio in analisi, o derivate da modelli teorici di conduttività che tengono conto della conduttività addizionale dovuta all’acqua legata ai minerali delle argille. L’interpretazione dei log di pozzo è un processo complesso ma importante, poiché difficilmente le misure log possono essere impiegate direttamente dai diversi utilizzatori nelle varie fasi del processo di esplorazione e produzione. Una importante fase di questo processo, in cantiere, è il controllo della qualità dei dati acquisiti e, in caso di malfunzionamento di un attrezzo, difetti o non conformità dei servizi rispetto agli standard di qualità prefissati, è necessario procedere ad azioni correttive (ripetizione dell’acquisizione dopo aver sostituito gli attrezzi difettosi o con procedure di acquisizione diverse dalle precedenti, rielaborazione dei dati, ecc.). Tutto questo avviene in stretta collaborazione tra i rappresentanti della compagnia petrolifera e quelli della compagnia di servizio. In genere le maggiori compagnie petrolifere hanno, nella loro organizzazione, servizi tecnici interni e l’interpretazione dei log di pozzo VOLUME I / ESPLORAZIONE, PRODUZIONE E TRASPORTO PROSPEZIONI GEOFISICHE è effettuata da specialisti (analisti log, petrofisici, geologi, ecc.) che talora utilizzano ambienti hardware e software dedicati a questo tipo di elaborazione e interpretazione dei dati. Le compagnie di servizio, che sviluppano le tecniche e le attrezzature per l’acquisizione dati e che effettuano il servizio di acquisizione dati, talvolta possono provvedere all’elaborazione e all’interpretazione dei dati per conto della compagnia petrolifera. L’interpretazione dei log può essere effettuata subito dopo l’acquisizione dei dati (interpretazione quick look), molto raramente già in cantiere o nei centri di elaborazione dati presso gli uffici centrali della compagnia petrolifera. In questa fase, in genere, l’analista può utilizzare solo una parte limitata del set di dati acquisito, con parametri standard e modelli petrofisici semplificati. Attualmente l’interpretazione è spesso effettuata usando i dati digitali trasmessi via Internet o tramite satellite ai centri di elaborazione e di interpretazione, ma può essere anche effettuata utilizzando le copie analogiche di cantiere, selezionando un numero limitato di misure, utilizzando semplici calcolatori e soluzioni grafiche dei modelli petrofisici (più o meno complessi). Questo tipo di interpretazione viene utilizzata per decisioni operative come l’acquisizione di altri dati di pozzo, il posizionamento della colonna o del liner, l’acquisizione di carote di parete, la scelta delle strategie di prova, la chiusura e l’abbandono del pozzo, ecc. Un’analisi più dettagliata dei dati è infine effettuata nei centri di calcolo specializzati da parte di log analisti, petrofisici e geologi particolarmente addestrati. I risultati di questa interpretazione che, essendo facilitata dall’uso di programmi computerizzati, è chiamata interpretazione computerizzata (Computerized Processed Interpretation, CPI), possono essere visualizzati in forma grafica, generalmente a fianco dei log originali. Il processo di interpretazione utilizzato in un centro di calcolo è complesso e composto da varie fasi distinte. Quelle più importanti sono il controllo finale della qualità dei dati acquisiti, la loro normalizzazione e l’effettuazione delle correzioni ambientali, la selezione dei parametri di calcolo e dei modelli petrofisici più idonei, l’elaborazione dei dati, la valutazione della qualità dei risultati, il loro impiego nei processi decisionali e l’integrazione con gli altri dati disponibili. Naturalmente, al fine di ridurre le incertezze sull’interpretazione dei risultati dei log, è molto importante l’integrazione con tutti i dati di pozzo e di campo disponibili e con le informazioni geologiche e <strong>geofisiche</strong> regionali e locali. Tra questi dati, i più utilizzati sono quelli raccolti durante la fase di perforazione, generalmente disponibili in un documento chiamato master log. Le informazioni più importanti sono quelle relative alla presenza di gas, alla litologia e alla mineralogia determinate per mezzo dell’analisi dei detriti di perforazione, alla natura dei fluidi campionati e agli eventuali contatti fra 275
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