MagCUBE™. Superior Precisão de Posicionamento em Perfuração Direcional
A perfuração direcional (Directional drilling) maximiza a extração de petróleo e gás enquanto minimiza seu custo. A Medição Durante a Perfuração (Measurement While Drilling – MWD) descreve o levantamento direcional e as medições relacionadas à perfuração. Com um baixo custo de levantamento, o MWD mede a distância e dois ângulos: a inclinação medida por um acelerômetro triaxial e o azimute por um magnetômetro triaxial.
O azimute magnético na base do poço (bottom hole assembly – BHA) é inferido a partir de medidas das componentes vetoriais do campo obtidas pela ferramenta MWD. Para converter o azimute magnético em azimute verdadeiro (geográfico), é preciso considerar a declinação magnética fornecida por um modelo de referência geomagnético no local e no momento da perfuração. Este modelo de referência deve incluir todas as três fontes magnéticas para uma maior precisão, dadas pelos campos: principal, crustal e de perturbação. Quanto mais preciso for o modelo de referência, mais preciso será o azimute verdadeiro do BHA. O levantamento MWD tradicional ou padrão usa um modelo de referência geomagnético global que é descrito por uma técnica matemática denominada expansão harmônica esférica. A resolução espacial de tal modelo é definida pelo grau harmônico esférico (spherical harmonic degree – SHD). Um modelo global tem uma resolução espacial e precisão limitadas. Entretanto, a resolução e a precisão podem ser melhoradas pela inclusão do campo magnético crustal local de curto-comprimento de onda. Para o levantamento de poço, essa inclusão é chamada de In Field Referencing (IFR) Survey.
Declinações magnéticas ao longo de um perfil de 140.000 pés de comprimento a 10.000 pés abaixo do nível do mar, em Powder River Basin, Wyoming. Três modelos globais contêm apenas o campo principal (SHD13), o campo principal, e o campo crustal de longo-comprimento de onda (SHD133 e SHD720). Os modelos globais estão associados ao eixo vertical direito em graus. O campo crustal local é relativo ao modelo global SHD720 e usa o eixo vertical esquerdo em graus. O campo crustal local ou IFR tem efeitos significativos.
Qualquer medição contém erros. Erros de diferentes fontes são estatisticamente independentes e cumulativos, e os erros se propagam na proporção da distância da sonda até a origem. O efeito combinado de erros – inclinação, azimute e distância – é descrito pela elipse de incerteza (ellipse of uncertainty – EOU). Na prática, os poços são perfurados em ângulos altos e a longas distâncias para aumentar sua produtividade. Em tal poço, a área EOU (cone verde) usando um levantamento MWD padrão pode exceder as dimensões do alvo geológico (retângulo vermelho), aumentando assim os riscos da perfuração e os custos potenciais de perder o alvo. Para reduzir o tamanho da EOU, várias correções são aplicadas às leituras da ferramenta de fundo de poço. Uma correção adotando um modelo IFR (IFR correction) é uma correção importante no levantamento de poço. Ao utilizar IFR, é possível posicionar o poço (cone azul) dentro do ponto ideal do reservatório, além de minimizar o controle direcional que por sua vez reduz o tempo de perfuração e traz uma economia significativa. Na perfuração direcional (directional drilling), a precisão de orientação desejada é de cerca de 0,1°.
Além de fornecer a declinação, o modelo de referência geomagnético fornece ainda informações sobre a inclinação e a intensidade do campo magnético. Esta informação não é diretamente necessária para a perfuração, pois a inclinação do poço pode ser inferido a partir do acelerômetro na ferramenta MWD. As medidas de inclinação e campo total fornecidas pela referência geomagnética ou modelo IFR, portanto, constituem informações redundantes que podem ser usadas para atender a dois objetivos adicionais: (1) Validação das leituras magnetométricas obtidas pela ferramenta MWD e (2) correção da interferência magnética causada pela coluna de perfuração (magnetic drill string interference), sendo esta última correção muito importante em levantamento de poços.
O engenheiro MWD aplica o IFR, interferência magnética e outras correções; em seguida, calcula a orientação da ferramenta a partir das medições corrigidas e, finalmente, notifica o engenheiro de perfuração para ajustar a perfuração na direção desejada.
Nós desenvolvemos uma técnica chamada MagCUBE que converte as anomalias escalares de intensidade magnética total observadas na superfície em uma distribuição vetorial do campo magnético crustal em subsuperfície. Construímos um modelo IFR usando dados magnetométricos de alta resolução. Estimamos as incertezas nos campos: principal, crustal e de perturbação. A combinação desses esforços resulta em uma maior precisão do posicionamento da sonda. Também pré-construímos modelos MagCUBE IFR das bacias terrestres nos E.U.A, de disponibilidade imediata.
MagCUBE tem sido bem sucedido em incrementar a precisão e redução dos custos em projetos de perfuração direcional onshore e offshore em todo o mundo. Esta tecnologia avançada está disponível globalmente e exclusivamente na Xcalibur Multiphysics.