MANUALE DI MUD LOGGING
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MANUALE DI MUD LOGGING

Tecniche, moduli, dispositivi e procedure per il monitoraggio della perforazione nella ricerca di Idrocarburi

 

Gli ingegneri ed i geologi degli Idrocarburi possono disporre di numerose tecniche di misura e di analisi in pozzo per studiare le caratteristiche del sottosuolo e, più in particolare, le peculiarità relative agli strati potenzialmente sede di giacimenti.
Alcune di queste tecniche sono di tipo diretto e derivano, per lo più, dall’esame di campioni prelevati durate la perforazione (carote di fondo, di parete, detriti o frammenti di perforazione, prelievo di fluidi etc.); altre, di tipo indiretto, derivano dalla registrazione in pozzo di parametri fisici e si prefiggono di risalire, attraverso opportune correlazioni e tarature, alle medesime grandezze misurabili per via diretta.
In generale, le misure che possono essere fatte nei pozzi abbracciano una ampia varietà di principi fisici e di metodologie, allo scopo di determinare grandezze e informazioni litologiche, petrofisiche e paleontologiche, grandezze di tipo geometrico (profondità, spessore, inclinazione di strati etc.), grandezze di tipo termodinamico (pressione, temperatura, tipo di fluido, densità, viscosità etc.) e, in genere, grandezze di tipo fisico (radioattività naturale e/o indotta, velocità di onde sismiche, resistività elettrica, propagazione elettromagnetica, attenuazione acustica, rilassamento magnetico nucleare etc.).
Queste misure, che in moltissimi casi si spingono alle frontiere della tecnologia ultima, incidono in maniera sensibile sui costi totali e devono pertanto essere eseguite ed interpretate con estrema attenzione, soprattutto se si sta operando entro un pozzo di tipo esplorativo.
In questa pubblicazione vengono illustrate le principali tecniche di misura e di analisi in pozzo secondo un percorso che ha inizio con le misure relative al controllo dei parametri di perforazione ed all’assistenza geologica e che si conclude con le misure e le analisi volte a definire le potenzialità del giacimento.
In tale ambito, vengono altresì illustrate le tecniche di carotaggio meccanico e di registrazione di log oltre alle tecniche di campionamento di fluidi e di misura delle pressioni.
Viste, infine, le tecnologie e le metodologie chimico-fisico-elettroniche utilizzate nel rilevamento dei parametri, la pubblicazione fa precedere ai capitoli dedicati al Mud Logging (LWD) vero e proprio un panorama sintetico, quanto necessario ed obbligato, relativo ai sistemi d’acquisizione, condizionamento e controllo dati unitamente ad un quadro specifico, il più possibile completo, inerente i trasduttori e gli attuatori impegnati nel rilevamento.

 

INDICE

Presentazione
1 – Misure elettriche 1
1.1 – Lo strumento a bobina mobile 1
1.2 – Multimetro analogico 9
1.3 – Misure potenziometriche 11
2 – Metodi di confronto per misure R, L e C 13
2.1 – Misure di Resistenze – Ponte di Wheatstone 13
2.2 – Misure a ponte di piccole Resistenze 14
2.3 – Misure di Resistenze di grande valore 15
2.4 – Misure di Capacità 16
2.5 – Ponti per Induttanze 18
2.6 – Ponti di Maxwell-Wien e di Hay 19
2.7 – Schema a confronto di Induttori 19
2.8 – Rappresentazione dell’incognita nei ponti Serie e Parallelo 21
2.9 – Posizione degli elementi variabili 21
2.10 – Sorgenti di errore 22
2.11 – Misure di L e C con tecniche elettroniche 22
2.12 – Misura di L in alta frequenza 23
3 – Struttura generale di un sistema di misura 24
3.1 – Caratteristiche statiche di un sistema di misura 24
3.2 – Tipi di misurazioni 25
3.3 – Misure di errori 26
4 – Sensori e Trasduttori di grandezze fisiche 29
4.1 – Considerazioni generali introduttive 29
4.2 – Schema funzionale di un sistema di misura 30
4.3 – Sensori e Trasduttori 31
4.4 – Grandezze caratteristiche di un sensore 39
4.5 – Prestazioni 40
4.6 – Sensori di grandezze meccaniche 47
4.7 – Sensori di Forza 49
4.8 – Sensori di posizione (spostamento) 51
4.9 – Sensori di velocità lineare 55
4.10 – Sensori di grandezze idrauliche 57
4.11 – Sensori di Pressione 62
4.12 – Sensori di Portata di Fluido 64
4.13 – Sensori di grandezze elettromagnetiche 76
4.14 – Sensori di Potenza 84
5 – Dispositivi Elettrochimici ..87
5.1 – Introduzione 87
5.2 – Sensori di Gas a semiconduttore 87
5.3 – Sensori di Gas con elettrodo catalitico 91
5.4 – Elettrodi 98
5.5 – Sensori ChemFET 104
6 – Sistemi d’acquisizione dati (SAD) 109
6.1 – Introduzione ai sistemi d’acquisizione dati 109
6.2 – Classificazione delle sorgenti di segnale e dei sistemi di misura 111
6.3 – Il rumore sul segnale d’ingresso 113
6.4 – Riduzione degli effetti dei disturbi 117
6.5 – Scelta dello stadio d’ingresso del SAD 123
6.6 – Condizionamento dei segnali d’ingresso 124
6.7 – Moduli di condizionamento 129
6.8 – Moduli analogici di condizionamento 130
6.9 – Moduli convertitori AC/CD 135
6.10 – Moduli per la generazione di tensioni a dente di sega (saw-tooth) 136
6.11 – Multiplexer 137
6.12 – Campionamento di conversione 138
6.13 – Scelta della frequenza di campionamento 145
6.14 – Classificazione dei SAD 148
6.15 – Grandezze caratteristiche di un SAD 149
7 – Il Cablaggio 151
7.1 – Schermatura magnetica ed elettrostatica 151
7.2 – Messa a terra ed Interconnessione di sottosistemi 152
8 – Generalità sugli impianti di sonda 155
8.1 – Introduzione 155
8.2 – Operatività del sistema di perforazione 157
8.3 – Generalità sui fanghi di perforazione 161
8.4 – Calcoli idraulici 162
9 – Posizionamento dei Sensori 164
9.1 – Generalità 164
9.2 – Grandezze significative da mantenere sotto monitoraggio 166
10 – Operazioni di Mud Logging 173
10.1 – Generalità 173
10.2 – Le misure sui fanghi di perforazione 173
11 – L’analisi geologica 197
11.1 – Identificazione e descrizione 197
11.2 – Tenore in gas e analisi 198
11.3 – Tenore in olio e fluorescenza 198
11.4 – Massa volumica 198
11.5 – Calcimetria 200
11.6 – Valutazione petrolifera di una roccia 202
11.7 – Misure relative alla perforazione 205
11.8 – Organizzazione di una Mud Logging unit 213
12 – L’interpretazione dei dati 221
12.1 – Controllo geologico 221
12.2 – Rilevamento d’intervalli a pressione anormale 235
12.3 – Programmi inerenti la circolazione dei fanghi 243
12.4 – Assistenza alla perforazione 246
13 – Il controllo geologico della perforazione 251
13.1 – Azioni costitutive 251
13.2 – Lo studio litologico dei campioni 261
13.3 – Lo studio stratigrafico dei campioni 277
14 – Le metodologie di laboratorio 287
14.1 – Esami petrografici 287
14.2 – Esami paleontologici 289
14.3 – Rilievo della presenza di Idrocarburi 290
14.4 – Gli esami sul fango di perforazione 291
15 – Il sistema di perforazione 299
15.1 – La perforazione a rotazione 299
15.2 – Il cantiere di perforazione 299
15.3 – L’impianto di perforazione 301
15.4 – I fanghi di perforazione 306
15.5 – Organi di sicurezza 307
15.6 – La testa pozzo 308
15.7 – La manovra di estrazione 310
15.8 – La manovra di discesa 310
15.9 – La cementazione 311
15.10 – La squadra di perforazione 312
16 – Gli utensili di perforazione 314
16.1 – Tipologie di scalpelli 314
16.2 – Selezione degli scalpelli 324
16.3 – Meccanismi di rottura della roccia 325
16.4 – Valutazione dell’usura e dei fattori che la influenzano 326
16.5 – Fattori che incidono sulla velocità della perforazione 329
16.6 – La pressione di confinamento 335
17 – I fluidi di perforazione 339
17.1 – Generalità 339
17.2 – I solidi colloidali 339
17.3 – Il caso delle emulsioni 341
17.4 – Struttura delle Argille 342
17.5 – Reologia 346
17.6 – Viscosità 347
17.7 – Tipi di fluidi 351
17.8 – Reologia dei fluidi da perforazione 355
17.9 – Peso specifico del fango e pressioni in pozzo 366
18 – Mud Engineering 377
18.1 – Determinazione delle proprietà fisiche del fango 377
18.2 – Determinazione delle proprietà chimiche del fango 388
18.3 – Determinazione delle proprietà chimiche del Filtrato del fango 392
18.4 – Prodotti principali per i fanghi 398
19 – Composizione e preparazione dei fanghi 403
19.1 – A base acqua 403
19.2 – A base olio 406
19.3 – Applicazioni 407
20 – Formulario 409
20.1 – Formule base 409
20.2 – Formule per il Controllo della Pressione 439
20.3 – Formule per Total Drilling Control 473
Tabelle di Conversione Unità pratiche-Unità metriche 498
Appendice A – Carotaggi Geofisici I
Appendice B – Il Sistema Internazionale di misura LXV
Appendice C – Misure Radiometriche LXXIV
Appendice D – Problemi di smaltimento dei reflui di perforazione XCV
Bibliografia
Indice

 

0 Commenti disabilitati 866 05 settembre, 2013 Geologia Tecnica, PUBBLICAZIONI settembre 5, 2013

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