Aplicação de redes neuronais artificiais ao tratamento e interpretação de perfis geofísicos de poço aberto

A análise dos perfis petrofísicos de poço aberto possui um papel de fundamental importância para os estudos geológicos e geofísicos, no que se refere a obtenção de um maior conhecimento da subsuperfície, bem como para a identificação e exploração de depósitos minerais e petrolíferos. Alguns tópicos importantes da interpretação geológica dos perfis como a determinação de interfaces, a identificação mineralógica e a correlação poço-a-poço são extremamente tediosos e dispendem na sua execução uma grande carga horária. A automação destes procedimentos é em princípio bastante complicada, mas necessária, pois permitirá um melhor aproveitamento do tempo de trabalho do geólogo de produção e do intérprete de perfis. As redes neuronais artificiais apresentam uma boa performance para a solução destes tipos de problema, inclusive nos casos nos quais os algoritmos sequenciais apresentam dificuldades. Mostrar-se-á nesta tese que as redes neuronais artificiais podem ser utilizadas eficientemente para a automação desses procedimentos da interpretação geológica dos perfis. Apresentamos detalhadamente as novas arquiteturas e as aplicações sobre dados sintéticos e perfis reais.

Imageamento da porosidade através de perfis geofísicos de poço

O imageamento da porosidade é uma representação gráfica da distribuição lateral da porosidade da rocha, estimada a partir de dados de perfis geofísicos de poço. Apresenta-se aqui uma metodologia para produzir esta imagem geológica, totalmente independente da intervenção do intérprete, através de um algoritmo, dito, interpretativo baseado em dois tipos de redes neurais artificiais. A primeira parte do algoritmo baseia-se em uma rede neural com camada competitiva e é construído para realizar uma interpretação automática do clássico gráfico o P_b - Φ_N, produzindo um zoneamento do perfil e a estimativa da porosidade. A segunda parte baseia-se em uma rede neural com função de base radial, projetado para realizar uma integração espacial dos dados, a qual pode ser dividida em duas etapas. A primeira etapa refere-se à correlação de perfis de poço e a segunda à produção de uma estimativa da distribuição lateral da porosidade. Esta metodologia ajudará o intérprete na definição do modelo geológico do reservatório e, talvez o mais importante, o ajudará a desenvolver de um modo mais eficiente as estratégias para o desenvolvimento dos campos de óleo e gás. Os resultados ou as imagens da porosidade são bastante similares às seções geológicas convencionais, especialmente em um ambiente deposicional simples dominado por clásticos, onde um mapa de cores, escalonado em unidades de porosidade aparente para as argilas e efetiva para os arenitos, mostra a variação da porosidade e a disposição geométrica das camadas geológicas ao longo da seção. Esta metodologia é aplicada em dados reais da Formação Lagunillas, na Bacia do Lago Maracaibo, Venezuela.

Um estudo da estabilidade mecânica de poços a partir de perfis geofísicos em formações pouco consolidadas

A análise da estabilidade mecânica de um poço pode ser feita a partir do cálculo de parâmetros elásticos da formação utilizando a densidade do meio e as velocidades de propagação das ondas compressional e cisalhante na formação rochosa, os quais podem ser obtidos de perfis geofísicos do poço. Em formações sedimentares pouco consolidadas as ferramentas de perfilagem sônica convencionais (monopolares) não conseguem registrar com acuidade a velocidade da onda cisalhante pois a primeira chegada dessa onda é camuflada pela chegada de outras ondas que podem ser mais rápidas que a onda cisalhante num poço perfurado neste tipo de formação. Medidas das velocidades sônicas são feitas em laboratório em amostras da formação, sob condições semelhantes às condições in situ, servindo como ajuste das velocidades registradas no poço pela ferramenta de perfilagem sônica. Para a análise de estabilidade da formação, perfis auxiliares são necessários como o perfil de porosidade, saturação de fluidos e perfis de composição mineralógica da formação rochosa. Exige-se ainda dados de testes de avaliação da formação e de condições do reservatório, mas que são comuns em poços de petróleo, como o teste de formação e os testes de pressurização do poço, tais como o teste de micro-fraturamento hidráulico ou o teste de absorção. A avaliação das tensões principais efetivas que atuam distante do poço, e que não são afetadas pela sua presença, é feita através da associação de um modelo de deformação elástica apropriado e o resultado do teste de pressurização disponível para o poço em estudo. Utilizando resultados clássicos da teoria da elasticidade geral pode-se calcular o campo de tensões modificado na vizinhança da parede do poço devido ao efeito da própria presença do poço ali perfurado e da diferença de pressão existente entre o interior do poço e a formação rochosa. A determinação das propriedades mecânicas da formação a partir das velocidades sônicas e a avaliação do campo de tensões assumindo um modelo elástico de deformação, supõem o meio rochoso no qual as ondas se propagam como elástico, homogêneo e isotrópico. Esta suposição representa a principal aproximação assumida pela metodologia descrita neste trabalho. De posse das propriedades mecânicas da formação e do campo de tensões que age na vizinhança do poço resta definir o critério segundo o qual a rocha sofre instabilidade mecânica quando submetida aquele campo de tensões. Isto permite determinar se, nas condições avaliadas do poço e da formação, haverá quebra da parede do poço por excesso de tensão e, se houver, qual a sua extensão. Assim o problema é como analisar o comportamento mecânico de um poço em uma formação pouco consolidada a partir de perfis geofísicos os quais podem ter problemas no registro das propriedades físicas do meio em formações deste tipo. A metodologia proposta é aplicada a dois intervalos de profundidade pertencentes a dois poços onde arenitos e folhelhos se intercalam e nos quais todos os dados necessários estão disponíveis. Os resultados obtidos mostram que, exceto quando outros mecanismos de quebra da parede do poço agem na formação, a metodologia proposta consegue com sucesso detectar zonas de ocorrência de instabilidade mecânica do poço provocadas por um campo de tensões que excede a resistência mecânica da formação.

Avaliação hidrogeológica em área de assentamento

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Caracterização dos reservatórios do grupo Macaé no Campo de Garoupa - Bacia de Campos - por meio de interpretação sísmica e perfis de poço

The study area is the Garoupa Field, located 75 km from the coast of Rio de Janeiro in bathymetric elevation of 125 m and it is the first important offshore discovery of the Campos Basin with hydrocarbon production in the Albian carbonates. The high significance of carbonate rock reservoirs for the global oil industry and its degree of complexity, combined with the fact that the Garoupa Field is a mature field, make this research project interesting to develop a re-exploratory vision of the study area. The objective of this paper is to characterize the physical properties of the Macae Group reservoirs in the Garoupa Field through well correlation techniques, petrophysical analysis and seismic interpretation (3D), in order to evaluate qualitatively and quantitatively the response of geophysical data to the presence of carbonate rock reservoirs. From the analysis of well profiles (gamma ray, resistivity, density and sonic) it was possible to identify six reservoir levels in the Quissamã Formation. As a result, the reservoirs have good correlation between the wells in the Garoupa Field and show lateral facies variation. In the seismic interpretation, structural contour maps were generated in time (ms) from the top of the Macae Group and two horizons that correspond to the reservoir levels. These maps show that the oil producing area of this field is a structural high located at the west of the interpreted seismic cube, and it was classified as a rollover limited by lateral faults forming a horst. The seismic attribute maps show a good response to the reservoirs of the Garoupa Field because they are associated with amplitude anomalies, verified by the correlation between the physical properties of the reservoir rock and seismic data through cross plots, with emphasis in a linear correlation between the resistivity profile and the values of Maximum Absolute Amplitude and RMS Amplitude attributes

Interpretação sísmica e análise de atributos - área do levantamento sísmico 3D de siririzinho (Bacia Sergipe-Alagoas, NE do Brasil)

The main objective of the present thesis was the seismic interpretation and seismic attribute analysis of the 3D seismic data from the Siririzinho high, located in the Sergipe Sub-basin (southern portion of Sergipe-Alagoas Basin). This study has enabled a better understanding of the stratigraphy and structure that the Siririzinho high experienced during its development. In a first analysis, we used two types of filters: the dip-steered median filter, was used to remove random noise and increase the lateral continuity of reflections, and fault-enhancement filter was applied to enhance the reflection discontinuities. After this filtering step similarity and curvature attributes were applied in order to identify and enhance the distribution of faults and fractures. The use of attributes and filtering greatly contributed to the identification and enhancement of continuity of faults. Besides the application of typical attributes (similarity and curvature) neural network and fingerprint techniques were also used, which generate meta-attributes, also aiming to highlight the faults; however, the results were not satisfactory. In a subsequent step, well log and seismic data analysis were performed, which allowed the understanding of the distribution and arrangement of sequences that occur in the Siririzinho high, as well as an understanding of how these units are affected by main structures in the region. The Siririzinho high comprises an elongated structure elongated in the NS direction, capped by four seismo-sequences (informally named, from bottom to top, the sequences I to IV, plus the top of the basement). It was possible to recognize the main NS-oriented faults, which especially affect the sequences I and II, and faults oriented NE-SW, that reach the younger sequences, III and IV. Finally, with the interpretation of seismic horizons corresponding to each of these sequences, it was possible to define a better understanding of geometry, deposition and structural relations in the area.

Correlação de poços com múltiplos perfis através da rede neural multicamadas

A correlação estratigráfica busca a determinação da continuidade lateral das rochas, ou a equivalência espacial entre unidades litológicas em subsuperfície, a partir de informações geológico-geofísicas oriundas de poços tubulares, que atravessam estas rochas. Normalmente, mas não exclusivamente, a correlação estratigráfica é realizada a partir das propriedades físicas registradas nos perfis geofísicos de poço. Neste caso, busca-se a equivalência litológica a partir da equivalência entre as propriedades físicas, medidas nos vários poços de um campo petrolífero. A técnica da correlação estratigráfica com perfis geofísicos de poço não é uma atividade trivial e sim, sujeita a inúmeras possibilidades de uma errônea interpretação da disposição geométrica ou da continuidade lateral das rochas em subsuperfície, em função da variabilidade geológica e da ambigüidade das respostas das ferramentas. Logo, é recomendável a utilização de um grande número de perfis de um mesmo poço, para uma melhor interpretação. A correlação estratigráfica é fundamental para o engenheiro de reservatório ou o geólogo, pois a partir da mesma, é possível a definição de estratégias de explotação de um campo petrolífero e a interpretação das continuidades hidráulicas dos reservatórios, bem como auxílio para a construção do modelo geológico para os reservatórios, a partir da interpretação do comportamento estrutural das diversas camadas em subsuperfície. Este trabalho apresenta um método de automação das atividades manuais envolvidas na correlação estratigráfica, com a utilização de vários perfis geofísicos de poço, através de uma arquitetura de rede neural artificial multicamadas, treinada com o algoritmo de retropropagação do erro. A correlação estratigráfica, obtida a partir da rede neural artificial, possibilita o transporte da informação geológica do datum de correlação ao longo do campo, possibilitando ao intérprete, uma visão espacial do comportamento do reservatório e a simulação dos possíveis paleoambientes. Com a metodologia aqui apresentada foi possível a construção automática de um bloco diagrama, mostrando a disposição espacial de uma camada argilosa, utilizando-se os perfis de Raio Gama (RG), Volume de Argila (Vsh), Densidade (ρ_b) e de Porosidade Neutrônica (φ_n) selecionados em cinco poços da região do Lago Maracaibo, na Venezuela.

Determinação estatística dos contatos fluidos em perfis de poço

No interior dos reservatórios petrolíferos, o efeito da gravidade produz naturalmente a segregação dos fluidos presentes. Em razão basicamente das forças capilares não existe uma superfície definida de separação entre cada dois fluidos. No entanto, é comum na engenharia de petróleo admitir-se uma superfície convencional de separação dos fluidos. À essa superfície dá-se o nome de interface fluida ou contato fluido. A obtenção da localização dos contatos fluidos no interior dos reservatórios, como os contatos óleo-água, contatos gás-água e os contatos gás-óleo, sem a interpretação completa dos perfis geofísicos ou a realização dos procedimentos diretos dos testes de formação é um problema de difícil solução para a indústria do petróleo. O posicionamento em profundidade dos contatos pode ser utilizado para a definição dos procedimentos de completação do poço e para o posicionamento do canhoneio nos horizontes produtores dos poços verticais. Temos também a aplicação do mapeamento deste parâmetro, para os projetos e controle da perfuração no caso dos poços direcionais e horizontais, que utilizam tal informação para o posicionamento do eixo do poço no interior da zona de hidrocarboneto no reservatório, a fim de se evitar, principalmente, a produção de água. Este trabalho apresenta uma metodologia para a identificação e posicionamento dos contatos fluidos, através da aplicação da técnica da estatística multivariada, chamada de análise discriminante. Nesta aplicação, faz-se uso direto dos perfis de resistividade (R_T), de raios gama natural (RG), de densidade (ρ_b), de porosidade neutrônica (Φ_N), de caliper (Cal) e do perfil de volume de argila (Vcla), como dados de entrada no programa de análise discriminante. Para o caso de depósitos clásticos, com seqüências arenito-folhelho, a análise discriminante fornece ainda a indicação da litologia e as espessuras aparentes dos reservatórios. As curvas de perfis geofísicos aplicadas para a avaliação desta metodologia são provenientes de poços perfurados na bacia do lago Maracaibo, na Venezuela, onde, segundo estudos geológicos, existe a ocorrência de seqüências estratigráficas, com camadas de folhelhos e arenitos, sendo também confirmada a presença de hidrocarbonetos nos poços utilizados neste trabalho.

Identificação de fácies em perfis de poço com algoritmo inteligente

A identificação de fácies em um poço não testemunhado é um dos problemas clássicos da avaliação de formação. Neste trabalho este problema é tratado em dois passos, no primeiro produz-se a codificação da informação geológica ou da descrição das fácies atravessadas em um poço testemunhado em termos das suas propriedades físicas registradas nos perfis geofísicos e traduzidas pelos parâmetros L e K, que são obtidos a partir dos perfis de porosidade (densidade, sônico e porosidade neutrônica) e pela argilosidade (Vsh) calculada pelo perfil de raio gama natural. Estes três parâmetros são convenientemente representados na forma do Gráfico Vsh-L-K. No segundo passo é realizada a interpretação computacional do Gráfico Vsh-L-K por um algoritmo inteligente construído com base na rede neural competitiva angular generalizada, que é especializada na classificação de padrões angulares ou agrupamento de pontos no espaço n-dimensional que possuem uma envoltória aproximadamente elipsoidal. Os parâmetros operacionais do algoritmo inteligente, como a arquitetura da rede neural e pesos sinápticos são obtidos em um Gráfico Vsh-L-K, construído e interpretado com as informações de um poço testemunhado. Assim, a aplicação deste algoritmo inteligente é capaz de identificar e classificar as camadas presentes em um poço não testemunhado, em termos das fácies identificadas no poço testemunhado ou em termos do mineral principal, quando ausentes no poço testemunhado. Esta metodologia é apresentada com dados sintéticos e com perfis de poços testemunhados do Campo de Namorado, na Bacia de Campos, localizada na plataforma continental do Rio de Janeiro, Brasil.

Estruturas de acumulação de água subterrânea em rochas cristalinas: estudo geofísico e geológico de casos no Estado do Rio Grande do Norte

Geological and geophysical studies (resistivity, self potential and VLF) were undertaken in the Tararaca and Santa Rita farms, respectively close to the Santo Antônio and Santa Cruz villages, eastern Rio Grande do Norte State, NE Brazil. Their aim was to characterize water acummulation structures in crystalline rocks. Based on geological and geophysical data, two models were characterized, the fracture-stream and the eluvio-alluvial through, in part already described in the literature. In the Tararaca Farm, a water well was located in a NW-trending streamlet; surrounding outcrops display fractures with the same orientation. Apparent resistivity sections, accross the stream channel, confirm fracturing at depth. The VLF profiles systematically display an alignment of equivalent current density anomalies, coinciding with the stream. Based on such data, the classical fracture-stream model seems to be well characterized at this place. In the Santa Rita Farm, a NE-trending stream display a metric-thick eluvioregolith-alluvial cover. The outcropping bedrock do not present fractures paralell to the stream direction, although the latter coincides with the trend of the gneiss foliation, which dips to the south. Geophysical data confirm the absence of a fracture zone at this place, but delineate the borders of a through-shaped structure filled with sediments (alluvium and regolith). The southern border of this structure dips steeper compared to the northern one. This water acummulation structure corresponds to an alternative model as regards to the classical fracture-stream, being named as the eluvio-alluvial trough. Its local controls are the drainage and relief, coupled with the bedrock weathering preferentially following foliation planes, generating the asymmetry of the through

Caracterização de reservatórios siliciclásticos neoaptianos: um estudo do membro carmópolis no campo de Camorim, sub-bacia de Sergipe, Brasil

The Camorim Oilfield, discovered in 1970 in the shallow water domain of the Sergipe Sub-basin, produces hydrocarbons from the Carmópolis Member of the Muribeca Formation, the main reservoir interval, interpreted as siliciclastics deposited in an alluvial-fluvial-deltaic context during a late rifting phase of Neoaptian age, in the Sergipe-Alagoas Basin. The structural setting of the field defines different production blocks, being associated to the evolution of the Atalaia High during the rift stage and subsequent reactivations, encompassing NE-SW trending major normal faults and NWEW trending secondary faults. The complexity of this field is related to the strong facies variation due to the interaction between continental and coastal depositional environments, coupled with strata juxtaposition along fault blocks. This study aims to geologically characterize its reservoirs, to provide new insights to well drilling locations in order to increase the recovery factor of the field. Facies analysis based on drill cores and geophysical logs and the 3D interpretation of a seismic volume, provide a high resolution stratigraphic analysis approach to be applied in this geodynamic transitional context between the rift and drift evolutionary stages of the basin. The objective was to define spatial and time relations between production zones and the preferential directions of fluid flow, using isochore maps that represent the external geometry of the deposits and facies distribution maps to characterize the internal heterogeneities of these intervals, identified in a 4th order stratigraphic zoning. This work methodology, integrated in a 3D geological modelling process, will help to optimize well drilling and hydrocarbons production. This methodology may be applied in other reservoirs in tectonic and depositional contexts similar to the one observed at Camorim, for example, the oil fields in the Aracaju High, Sergipe Sub-basin, which together represent the largest volume of oil in place in onshore Brazilian basins

Caracterização geológica tridimensional e monitoramento de dunas no litoral oriental do Rio Grande do Norte

This work presents geophysical and geological results obtained in a dunefield located in the east coast of Rio Grande do Norte State, with the aim to recognize the aeolian body depositional geometries to a future geologic modeling of the aeolian petroliferous reservoirs. The research, which was done in blowouts region situated at Nisia Floresta Municipally, included the characterization of external geometries with GPS and internal geometry analysis by GPR. Data was integrated in GoCAD software, where it was possible the three-dimensional characterization and interpretation of the studied deposits. The interpretation of GPR profiling allowed identifying: First-order bounding surfaces that separated the aeolian deposits of the Barreiras Formation rocks; Second-order bounding surfaces, which limit dune generations and Third-order bounding surfaces, a reactivation surface. This classification was based and adapted by the Brookfield (1977) and Kocurek (1996) propose. Four radarfacies was recognized: Radarfacies 1, progradational reflectors correlated to foresets of the dunes, Radarfacies 2, plain parallels reflectors related to sand sheets, Radarfacies 3, plain parallels reflectors associated to reworking of the blowout dune crest and Radarfacies 4, mounded reflectors associated to vegetated mound of sand or objects buried in subsurface. The GPR and GPS methods was also employed to the monitoring of dunefields susceptible to human activities in Buzios Beach, where the constructions along the blowout region and the tourism are changing the natural evolution of the deposits. This fact possibly to cause negative impacts to the coastal zone. Data obtained in Dunas Park, a unit environmental conservation, was compared with information of the Buzios Beach. There is a major tendency of erosion in Buzios, specifically in blowout corridor and blowout dune

Identificação de ambientes de sedimentação na Área Metropolitana de Belém a partir de perfis de poço

Esta dissertação apresenta um estudo realizado com base em padrões associados à forma das curvas de perfis geofísicos de poços perfurados para captação de água subterrânea na Região Metropolitana de Belém. O objetivo do estudo foi o reconhecimento de depósitos cenozóicos, bem como a identificação de seus ambientes de sedimentação. Para isto, foram utilizados os perfis de Raios-Gama, Resistência Elétrica e Potencial Espontâneo corridos em 21 poços, cobrindo a profundidade máxima de 300 m. O estudo permitiu identificar dois pacotes de sedimentos: um até a profundidade de 160 m, contendo bastante argila e finas camadas de areia, e o outro abaixo de 160 m, com espessas camadas arenosas. Esses pacotes foram correlacionados com seqüências deposicionais do Cenozóico Inferior descritas por Rossetti (2000), as quais correspondem às formações Pirabas, Barreiras e aos sedimentos Pós-Barreiras e Holocênicos. No pacote superior, a forma das curvas dos perfis mostra padrões que podem ser associados a seqüências transgressivas e regressivas, enquanto no pacote inferior a forma das curvas sugere um ambiente de centro de canal. O estudo demonstra que a metodologia empregada para o reconhecimento dos ambientes de sedimentação pode ser considerada satisfatória quando não há nenhuma outra informação geológica adicional disponível.

Caracterização do sistema petrolífero das águas rasas na Bacia do Espírito Santos com a aplicação de técnicas geofísicas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)