DIagraphie de Résistivité [PDF]

Zitiervorschau

Diagraphie Cour 3 éme année production professionnel Dr: Brahmia Nabil

Well Log SP

Resistivity

Généralités Les diagraphies se sont les mesures enregistrées, continues ou périodiques ,faites a l’aide d’appareillages appropriés, relative soit a des caractères physiques ou chimiques des roches traversées par le forage et des fluides qu’elles contiennent. Elle présente une des méthodes les plus importantes pour analyser la lithologie et la saturation liquide de la croute superficielle. La méthode est utilisé par la pétrolerie pour évaluer la quantité et la qualité du pétrole brut et du gaz. Les diagraphies différées sont généralement présentées sous forme de courbes traduisant la mesure effectuée avec un pas d’échantillonnage décimétrique, centimétrique ou millimétrique

But des diagraphies différées La transcription graphique des paramètres physiques mesurés par les outils de diagraphies différées permet l’étude tant qualitative que quantitative des terrains traversé, contribuant ainsi:  L’identification des roches potentiellement réservoirs et de leur couvertures ainsi que l’analyse des conditions de dépôts de ces sédiments. Détermination de la nature et de la quantité des fluides que ces roches contiennent. Par la quantification des données géologiques, les diagraphies permettent également une description des séries rencontrées et une représentation des phénomènes sédimentaires.

On enregistre des diagraphies a plusieurs moments de la vie d’un champs :  Lors

de la phase d’exploration.

En phase de développement du champs. En phase de production.

DIAGRAPHIES DE RESISTIVITE  Rappels classiques  Laterolog (deep, shallow)  Induction  Microresistivités

Définition de la résistivité

La résistivité d’un milieu est la propriété physique qui détermine la capacité de ce milieu à laisser passer le courant électrique (conductivité électrique). C’est la résistance ohmique d’un cylindre de longueur (L) et de section (S)

R- résistance électrique, ohm (Ω) L-longueur du cylindre S-section du cylindre ρ- résistivité , ohm.m (Ω.m)

S L

La conductivité électrique d’une roche est essentiellement électrolytique, c’est-à-dire grâce à l’eau qu’elle contienne. Elle est directement proportionnelle à la saturation en eau (Sw).

La résistivité d'une formation est un paramètre de base qui reflète son contenu en fluides (eau ou hydrocarbures) et qui est aussi une fonction : de la porosité de la roche, de la salinité, de l'eau de formation, de la teneur en argile, et de la résistivité de l'argile. Du fait que, les formations perméables sont envahies par la boue de forage, la valeur de la résistivité aux abords immédiats du sondage n'est pas représentative de la résistivité réelle de la formation, telle qu'elle était avant le forage.

D'autre part, la mesure de la résistivité de la zone envahie permet une évaluation de la mobilité des hydrocarbures. c'est pourquoi, il existe plusieurs types de diagraphie de résistivité ayant différentes profondeurs d 'investigation,(profonde moyenne et faible) La combinaison de trois mesures ayant différentes profondeurs d'investigation, permet la détermination de la résistivité vraie (Rt),de la résistivité de la zone lavée (Rxo), la résistivité de la zone envahie (Ri) et le diamètre d'invasion (Di)

Principe de mesure de la résistivité Le principe de base commun à toutes les diagraphies de résistivité consiste à envoyer un courant électrique (i) dans le sol et mesurer la différence de potentiel entre l’électrode de surface (référence) et celle(s) descendue(s) dans le trou de forage. V T

Source

Sonde monoélectrode

i

T

Source

V

i

N

M

E

Lignes de courant Lignes équipotentielles

E

Mesure de la ddp (E,M) en terme de résistivité du milieu.

T

Source

V

i

A B

E

Mesure de la ddp (E,B) et (E,A) et la surface. La mesure est plus précise.

Evolution des outils de résistivité Depuis le développement des diagraphies, vers les années en 1920 par les frères Schlumberger, une grande variété d’outils de résistivité a été introduite mais les techniques de mesure de plus en plus sophistiquées n’ont pas cessé de progresser jusqu’à nos jours.

 Les anciennes générations d’outils: courant non focalisé Sonde Normales Sondes latérales

 Les générations intermédiaires: courant focalisé Les Laterologs

 Les dernières générations

On dispose ainsi d'une grande diversite d'outils de mesure de la résistivité (et dont la combinaisonpermettra de determiner Rt, Rxo et di ) dont on va étudier ci-après le principe, en faisant ressortir pour chacun d'eux leurs caracteristiques propres (point de mesure,

rayon

d'lnvestigation,

définition

verticale,facteurs

géométriques integres) et les facteurs‘ ’parasites ’’ encore appeles effets d'environnement, affectant la mesure ou I'allure de la courbe.

LES OUTILS DE RESISTIVITES CONVENTIONNELS

1- PRINCIPE DE MESURE • Le principe consiste en l'envoi de courant à l'aide de 2 électrodes A et B, et l'enregistrement d'un potentiel entre 2 autres électrodes M et N. La mesure du potentiel déterminera la résistivité

• Supposons un milieu infiniment épais et homogène au sein duquel serait noyée une électrode d'envoi de courant (Fig. ci-contre). Le courant I émis par I'électrode A se propagerait également dans toutes les directions et porterait àun même potentiel V tous les points situés à une même distance r de A donc sur une même sphère centré sur A. La chute de potentiel qui se produirait entre la sphère de rayon r + dr serait: -dv = RI /4pi r2 * dr où R : Résistivitédu milieu • Rdr / 4pi r2 : Résistance du milieu dr longueur dr, de surf. 4pi r2 et de Résist. R

2- Types de sondes • 2 types d'arrangements sont employés: • - Sonde normale. • - Sonde latérale.

LA SONDE NORMALE

B- La sonde latérale • Dans ce dispositif, les 2 électrodes de mesure M et N sont voisines. • L’espacement AO est de 18 pieds et 8 pouces soit 5.70 m. Le point de référence de la mesure est O.

• plus l’espacement est grand, plus le rayon d’investigation est grand. • La sonde latérale a une plus grande investigation que les sondes normales.

Effet du trou  Les outils de l’ancienne génération sont affectés par les conditions du trou et l’épaisseur car le courant envoyé n’est pas focalisé.  La résistivité enregistrée ne correspond pas réellement à celle de la couche : c’est une moyenne des résistivité Rm, R0, R1 et R2 , d’où le développement des outils à courant focalisé. Rm

R2

R2 R0 R1

R0 Courbe théorique Courbe mesurée

R1 22

• Deux problèmes fondamentaux sont associés à la sonde normale, à la fois lié au du trou de forage, qui est normalement remplie d'un fluide • Lorsque la boue de forage est conductrice et la formation a une résistivité plus élevée que La résistivité de la boue de forage donc les courant électrique s’écoule dans la boue plutôt que la formation

• Lorsque la boue de forage est conductrice et la formation est résistante que la boue de forage et les bacs adjacents le courant circule dans le banc adjacent a faible résistivité. • Dans ce cas la résistivité mesurée elle n est pas de la résitivité de la formation mais c est la résistivité du banc adjacent

4- Réponses de la sonde normale • Le résistivité lue est en général inférieure à la résistivité vraie. • L'épaisseur des couches aux points d'inflexion est plus petite que l'épaisseur vraie d'une longueur AM dans le cas des bancs épais résistants. • et plus grande que l'épaisseur vraie d'une longueur AM dans le cas des bancs conducteurs

Couche épaisse résistante

Couche épaisse conductrice

Couche mince résistante • Pour les couches minces résistantes il se produit un phénomène d'inversion et la couche apparaît comme conductrice. • Ce phénomène ne se produit pas pour les couches minces conductrices.

Couche mince résistante

5- réponses de la sonde latérale • La sonde latérale fournit une courbe dissymétrique qu'il s'agisse de couches résistantes ou conductrices. • La limite inférieure du banc est bien définie. • L'épaisseur dans le cas de bancs épais résistants est plus petite d'une longueur de dispositif AO.

Couche épaisse résistante

Dans le cas de bancs conducteurs épais cette épaisseur est exagérée de la longueur du dispositif AO

Les outils de résistivités focalisés

1- Introduction • Les outils traditionnels sont très affectés par les conditions du trou. • l'influence importante des formations adjacentes notamment pour les couches minces • La boue si elle est très conductrice fausse encore les lectures.

Les outils à courant focalisé  Laterolog 7 (LL7): épaisseur de la nappe de courant = 1 m Laterolog 3(LL3): épaisseur de la nappe de courant = 30cm mais moins profond que le LL7  Dual Laterolog (DLL): plus profond que le LL7 et mesure 2 courbes  Laterolog deep (LLd)  Laterolog shallow (LLs)

Nappe de courant

Laterolog LL • Principe II consiste a obliger le courant a pénétrer dans la formation suivant un fin pinceau de lignes de force parallèles en envoyant de part et d'autre un courant de focalisation a l’aide d'électrodes de garde. • Ce type d'outils donne des réponses beaucoup moins influencées par la colonne de boue ou les épontes que les normales et latérales" car le courant est confine dans une tranche de terrain de faible épaisseur perpendiculaire a I'axe du dispositif. II en résulte une mesure plus significative. Plusieurs dispositifs existent.

Conditions favorables d’utilisation du Laterolog

Les Laterologs nécessitent une boue conductrice (salée) afin d’assurer la liaison électrique entre la boue et la formation et sont utilisés dans les formations à grandes résistivités.

2- Le laterolog 3 (LL3) • Composé de 3 électrodes: – Une électrode centrale – Deux électrodes de garde de part et d’autres.

• La sonde Comporte une petite électrode centrale d'envoi de Courant Ao,et deux Iongues électrode.de garde" court-circuitees entre elle" A1 et A1'

Principe de focalisation du courant: sonde à 3 électrodes

V Equilibrage

Source

Electrode de garde Electrode centrale (injection du courant)

Electrode de garde

 Les électrodes de garde sont portées au même potentiel que l’électrode centrale, ce qui pousse le courant injecté à être perpendiculaire à l’axe de l’électrode centrale (focalisation).  La focalisation permet de détecter les bancs de quelques centimètres d’épaisseur et mesurer leur vraie résistivité.

44

3- Le laterolog 7 (LL7) • Il comporte 7 électrodes: • On envoie un courant constant Io sur l'électrode centrale • On alimente en courant variable 2 électrodes de garde A1 et A2 interconnectées • les paires d'électrodes M1,M2 et M'1,M'2 soient au même potentiel.

Efficacité des mesures • Le latérolog 3, LL3, a un faisceau de courant de 30 cm. Par conséquent, le latérolog 3 arrive à "voir" des formations plus minces que le latérolog 7, mais sa profondeur d'investigation est nettement plus faible.

4- Le double latérolog (DLL) • Le DUAL LATÉROLOG, DLL est un outil focalisé ou grâce à une combinaison d'électrodes on peut faire simultanément deux mesures à des profondeurs d'investigation différentes.

• LLd (deep latérolog), qui a une profondeur d'investigation plus grande que le LL7 et donne Rt. • LLs (shallow latérolog), en utilisant les mêmes électrodes mais de manière différente, on arrive à une profondeur d'investigation beaucoup plus faible. • La nappe de courant s'ouvre beaucoup plus vite. On obtient dans ce cas une valeur de Rxo ou Ri.

PROFONDEUR D INVERSTIGATION

5- Présentation des résultats • Les outils traditionnels sont en général enregistrés en échelle linéaire avec des changements d'échelle de ce type : • 0------------------------------10 • 0-----------------------------100 • A l'heure actuelle, on enregistre avec une échelle standardisée logarithmique.

Induction IL • Principe On envoie dans une bobine émettrice un courant alternatif d'un oscillateur.Le champ électromagnétique alternatif qui en résulte, induit dans la formation des courants qui circulent en anneaux coaxiaux à la sonde (courants de Foucault). Ces courants, à leur tour engendrent leur propre champ électromagnétique qui en traversant, un solénoïde (bobine réceptrice. coaxiale), y induit un force éIectromotrice proportionnelle au flux traversant la bobine.

Principes physiques des diagraphies ‘’open hole’’

L’induction est un outil électromagnétique: principe Ampli.

Bobine de réception Courant électrique induit (I)

Formation

Point de mesure Champ magnétique (W)

Oscillateur

Bobine d’émission

 Envoi d’un courant alternatif dans la bobine émettrice et création d’un champ magnétique (W).  Apparition d’un courant alternatif induit (I) dans la formation, proportionnel à sa conductivité.  Ce courant crée à son tour dans la bobine réceptrice une tension (V) proportionnelle à la conductivité de la formation.  Cette conductivité est transformée en résistivité (R) puis mesurée par l’outil induction ( Rt =K*V/I)

• Dans la pratique les sondes à induction comportent plusieurs bobines émettrices et réceptrices. • - la sonde 5FF40; • - la sonde 6FF40; • - La sonde double induction ( DIL)

La sonde 5FF40 • Comporte 5 bobines avec un espacement de 40 ’’ • La focalisation a été étudiée pour approcher les résistivités des couches minces de 5 ou 6 pieds (1,5 à 1,8m ). Pour les invasions faibles à moyennes la résistivité Ra mesurée est proche de Rt.

B- la sonde 6FF40 • la sonde "6 FF 40" possède la même résolution verticale. • Son rayon d'investigation est double

5- Présentation des résultats • L’induction est enregistrée sur la 2eme grille d’un log. • Elle est souvent accompagnée d’une courbe de conductivité sur la 3eme grille. • L’échelle peut être linéaire ou logarithmique.

INTERPRETATION DES LOGS DE RESISTIVITES La présente figure est un exemple des trois lectures, enregistrée sur une série de sable. Au-dessus de 833 m il ya une séparation claire entre les courbes. Près de trou de sonde la résistivité est faible, en raison de la présence du filtrat de boue. aller plus loin dans formation la résistivité augmente. Ceci suggère fortement la présence des hydrocarbures. En dessous de 833 m aucune séparation ne est observée entre le où le filtrat de boue ne pénètre pas, la résistivité est encore faible. Nous concluons que la formation est aquifère

Le log est enregistre pour une profondeur de l ordre de l'ordre de 150 pieds La zone audessous de 5.300 m est éventuellement l'eau,puique la résistivité de l'eau de formation est beaucoup moins à la résistivité de la boue. L'effet de la résistivité de la boue peuvent voir par observation le long de la courbe de résistivité superficielle, qui pour la plupart, environ 2 ohm-m. A une profondeur de 5275 m, une zone d'hydrocarbures la lecture de la résistivité (ILD) est beaucoup plus grande que dans la supposée zone d'eau.

0.2

Ohmm’s

1

10

100

Resistivity Archie” resistivity formul 2000

1000

Shale

Sw = a x Rw m x Rt

Sand Shale 400 Sand 0.3

Sw = water saturation Rw = formation water resistivity Rt = formation resistivity = porosity a, m, n are constants (default a=1, m=2, n=2) Example porosity = .26 (26%) Rw = .02 (at reservoir temp)

Shale

Sw = 3%

Resistivity 0.2

1

Ohmm’s

10

100

2000

1000

Shale Sand Shale Shallow

Deep

Hydrocarbon Sand water Shale

Archie ‘Clean Sand’ Equation

a  Rw Ro = m Φ

Ro Sw  Rt n

a  Rw Sw = m Φ Rt

Water Sand, Ro

 = Porosity m = Cementation Exponent n = Saturation Exponent

n

Hydrocarbon Sand, Rt

Rw = Fm Water Resistivity Sw = Water Saturation

Interprétation quantitative Estimation de la saturation en hydrocarbure Elle ne peut pas etre mesurée directement mais on peut esitmer la saturation en eau a partir des logs de resistivités et de prorsités • Sw – Fraction des pores occupée par l’eau. • Sh – Fraction des pores occupée par les hydrocarbures Sh + Sw = 1 Oil

Water

• EVALUATION TECHNIQUE • Identifier les intervalles de réservoirs potentiels par la recherche d'une séparation de la résistivité en combinaison avec les courbes GR et la porosité. • Le Réservoir d'eau portant peut généralement être reconnu par une résistivité relativement faible ;tandis qu'un réservoir contenant des hydrocarbures peut être reconnu par une résistivité relativement élevée • Rw et de Sw peut être calculée comme cela sera décrit comme décrit dans la précédente