7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

1/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

2/40

HISTRICO

Inveno na Segunda Guerra Mundial como detector de minas montadoem jeeps por H Doll da Schulumberger. Duas bobinas num eixo demadeira fixado na frente do jeep.

Corrente alternada pela bobina criava campo magntico que induziacorrentes na terra. A segunda bobina detectava o campo magntico

secundrio pelas correntes.As minas metlicas criavam correntes mais intensas que as normalmentedetectadas.

Aps a guerra adaptou para perfilagem de poos com fluidos no

condutivos.Superava-se as dificuldades de perfilagem nos poos das sondas eltricasque usavam lama a base de leo e em poos secos.

Surgiu o modelo 6FF40 com trs pares de bobinas e afastamento de 40

polegadas.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

3/40

RILM e RILD perfis de induo mdio e profundo da Schulumberger com correopara as camadas adjacentes, duplo induo

Ferramentas de terceira gerao: Phasor de Alta Resoluo HRI Halliburton .

A quarta gerao com ferramentas de imagens resistivas AIT.

3D Explorer Induction Logging Service com medidas de resistividades horizontais ee verticais .

A orientao coaxial foi constatada ser a que possui maior profundidade deinvestigao alem de ser mais simples.

A resoluo vertical limitada pela espessura das camadas menores que oespaamento entre as bobinas.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

4/40

PRINCIPIO DO METODO DE INDUO

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

5/40

Origem do campo Magntico Terrestregeosferas terrestres

ncleo interno e externo

correntes eltricascampo magntico terrestre

Teoria do dnamo

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

6/40

Origem do campoMagntico Terrestre

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

7/40

propagao area

pr opagao no solo

resposta fase

amplitude

EM primrio

A induo do fluxo decorrente resulta da componente magntica do campoeletromagntico. No h necessidade de contacto fsico trasmissor /receptor

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

8/40

Zona mineralizada confinada na superfcie terrestre pode originar potenciais naturais.

Uma das explicaes propostas, parte do princpio de que uma frao da concentraometlica situa-se acima do nvel fretico e a outra abaixo dele.As reaes qumicas envolvem oxidaes oriundas das partes superiores superior einferior do corpo, produzindo a conduo de eltrons para cima.A concentrao de cargas provoca conduo eletroltica dos ons das guassubterrneas em torno da zona mineralizada, como mostrado na figura abaixo.O corpo de minrio funciona, ento, como uma bateria Potencial

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

9/40

H dois fenmenos fisico-qumicos que so mais aceitos para o IP:

A POLARIZAO ELETRNICA EA PELICULAR.

Na polarizao eletrnica,h polarizao na superfcie de uma partculametlica devido passagem da conduo inica para a eletrnica,ou vice-versa.

Na polarizao pelicular h um atraso relativo na mobilidade dos nions edos ctions,devido presena de minerais de argila. Esses mineraispolarizam-se negativamente atraindo os ctions, deixando o caminho livrepara os anions

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

10/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

11/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

12/40

(a) onde ons positivos da gua subterrnea tendem a se concentrar na superfciede partculas argilosas negativamente carregadas e ons negativos so atrados porgros de areia que carregam cargas positivas. Este balano natural interrompidoquando uma corrente eltrica injetada no terreno causando (b) migrao dos

ons positivos da gua subterrnea em uma direo e negativa na direo oposta.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

13/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

14/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

15/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

16/40

INDUO GERADA NA PERFILAGEM DEPOOS

Uma corrente alternada ao circular em uma bobinaqualquer, produz em sua volta, um campoeletromagntico (primrio) varivel e de mesma

freqncia, capaz de induzir, em outra bobina dentrode sua zona de influncia, uma voltagem, tambmalternada, de iguais caractersticas porm em sentidooposto (defasada de 180).

Esta CA propaga-se eletromagneticamente dentro domeio com a velocidade das ondas de rdio.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

17/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

18/40

A magnitude do sinal na segunda bobina (receptora) estdiretamente relacionada aos seguintes aspectos:

1. A permeabilidade magntica do meio, atravs do qualse realiza a induo;

2. A potncia da energia aplicada; 3. A quantidade de voltas e a distncia entre suas

espiras; 4. A distncia e a posio entre as bobinas, e

5. A direo ou sentido relativo entre ambas s bobinas.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

19/40

Assim, caso a bobina energizada (transmissora) estejadentro de um poo, a CA gera um campo eletromagnticoque por sua vez, varre radialmente tanto a lama como ascamadas situadas ao nvel da bobina transmissora.

Como as rochas sedimentares tm permo-porosidades e,portanto, condies de reter solues eletrolticas, elasconstituem-se em bons condutores da corrente eltrica.

Com efeito, as camadas condutivas circundantescomportam-se como um circuito secundrio formado pelosomatrio de vrias espiras acopladas indutivamente transmissora.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

20/40

A corrente induzida nas camadas circunvizinhas pode sersubdividida em anis unitrios, fechados, circundantes bobina transmissora.

Em uma camada homognea, tais anis elementares tm aforma toroidal com simetria axial ao eixo do poo.

A densidade da corrente induzida em cada um dessesanis depende principalmente da posio de cada um deles

com respeito s bobinas transmissoras e receptoras e acondutividade do meio.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

21/40

PERFIL DE INDUO vs PERFIS ELETRICOS

As ferramentas que usam eletrodos galvnicos (SN, LN eRLAT), necessitam de meio condutivo (lama a base degua) para facilitar o acoplamento eltrico entre oseletrodos e as rochas.

Portanto, no podem ser usadas em poos perfurados comlama condutiva (salgada, situao em que os eletrodosentram em curto circuito) ou isolante (base de leo, gs, arou gua muito doce, situao na qual as correntes no

penetram totalmente nas rochas).

Alm do mais, o campo eltrico sofre distores, nadependncia do contraste de resistividade entre a lama e asrochas

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

22/40

Para solucionar este problema, foi introduzido oPerfil de Induo cujo princpio fsico tem por baseo acoplamento eletromagntico (indutivo) entre ossensores (bobinas) e as rochas, capaz de minimizar

o efeito da lama / poo.

Por outro lado, o campo eletromagntico no

distorsivo, penetrando, indistintamente, no meiolama e rocha para qualquer que seja o contrasteresistivo.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

23/40

Os perfis de induo foram desenvolvidos para

medir as resistividades das formaes contendolama resistiva (base de leo) permitindo o calculoaproximado da saturao da gua da formaosw atraves da resistividade zona virgem rt.

Sw = Ro / Rt

Ro sendo a resistividade da formao 100% saturadade gua.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

24/40

FERRAMENTA DE INDUO CONVENCIONALNA PERFILAGEM DE POOS

A ferramenta de Induo pode constar de duas bobinas ( ou mais). Umaprimria (transmissora) usada para energizar s rochas circunvizinhas aopoo e uma secundria (receptora) para detectar os sinais provenientes dopoo /rocha.

A bobina transmissora alimentada por uma corrente alternada, deintensidade e freqncia (20 kHz) constantes. O campo magnticoprimrio, emitido pela bobina transmissora, tem formato toroidal e fluicoaxialmente ao poo (perpendicularmente ao eixo da bobina), varrendo arocha defronte a ela.

Ao penetrar nas rochas, este campo primrio induz nos fluidos condutoresinterconectados, uma corrente eltrica que por sua vez desenvolve seuprprio campo magntico secundrio. A intensidade deste camposecundrio diretamente proporcional condutividade eltrica dasrochas.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

25/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

26/40

A bobina receptora, posicionada a uma distncia fixa e pr-determinada da transmissora, detecta tanto o campo primrio ousinais de acoplamento direto (tambm denominados emquadratura, defasados de 90o sados diretamente da transmissorapara a receptora, sem a contribuio da rocha/poo), bem como ocampo secundrio ou sinais gerados efetivamente pela rocha/poo

(portanto, defasados de 180o). A amplitude do sinal de acoplamento direto maior do que a

amplitude dos sinais provenientes das camadas, devido a poucaatenuao ocasionada pela menor trajetria percorrida. Portanto,amplitude e ngulo de defasagem individualizam os sinais deorigem primria e secundria.

COM BASE NAS LEIS DO ELETROMAGNETISMO E NA EXISTNCIA DE

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

27/40

COM BASE NAS LEIS DO ELETROMAGNETISMO E NA EXISTNCIA DEPOROS INTERCONECTADOS NAS ROCHAS PREENCHIDOS POR

ELETRLITOS, OBSERVA-SE, COAXIALMENTE AO POO :

UM FLUXO CIRCULAR DE CORRENTE (CORRENTES DE FOUCAULT)

ESTAS CORRENTES DE FOUCAULT, POR SUA VEZ, CRIAM UM CAMPO MAGNTICO

SECUNDRIO QUE I R ORIGINAR NA BOBINA RECEPTORA UMA VOLTAGEM

ALTERNADA, MENSURVEL PELO EQUIPAMENTO

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

28/40

TIPOS DE ORIENTAO DAS BOBINAS

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

29/40

FATOR GEOMETRICO DE DOLLvalor do sinal Vr (voltagem bobina receptora) expl icado com base na Lei Biot-

Savart.

1er. Termo representa a Constante da Ferramenta k.2do. Termo representa a posio espacial do anel unitrio g(r,z) Fator Geomtrico3er. Termo a influencia da condutividade do meio onde o anel esta inserido tidacomo Constante.

Vr = k g(r,z)(r,z).

O Fator Geomtrico tem componente e radial (r) e vertical (z)

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

30/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

31/40

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

32/40

VANTAGENS DESVANTAGENS DO PEFILDE INDUO

Vantagem adicional do princpio eletromagntico usado neste perfil que,pelo fato de no necessitar do acoplamento galvnico da lama, o Induopode ser operado em poos perfurado a ar, gs, leo ou lamas muitodoces, isto , fluidos no condutivos ou revestidos com plstico (PVC),

como na maioria dos poos da indstria da gua.

Este tipo de ferramenta no deve ser usado em poos com lamamuito salgada (> 30.000 ppm de slidos totais), porquanto o sinalgerado pelo prprio poo (lama) poder ser exageradamente alto,

capaz de bloquear parcialmente os sinais emitidos pelas zonasmais afastadas da parede do poo, ou seja, da zona virgem

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

33/40

Devido ao grande volume investigado, em relao aos perfiseltricos convencionais e por ser o campo eltrico magnticono distorsivo como o campo eltrico, o Induo sofrepequena influncia do dimetro do poo e tem condies defornecer a resistividade verdadeira das rochas (Rt).

A obteno de Rt via Induo proporciona condies maisrealistas para a determinao do Fator de Formao(F=Ro/Rw=1/m) e inclusive uma primeira aproximao da

saturao em gua (Sw = Ro/Rt), quando comparadasquelas obtidas a partir dos eltricos mono e multi eletrodos.

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

34/40

USOS DO PERFIL INDUO

Correlao poo a poo. Identificao qualitativa da litologia e do

fluido das rochas. Idia qualitativa da permeabilidade em

funo da separao entre as curvas.

Valor Quantitativo de Sw = (Ro/Rt). Poos com lama no condutiva (base deleo, gs, ar, espuma gua doce

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

35/40

PROBLEMAS OU LIMITAES DO METODO

_Poos com lamas condutivas (base de Sal > 35 Kppm de

NaCI).

Camadas finas (espessura < 1 metro).

Rxo < Rt (xo > t, maior o campo gerado nasproximidades do poo)

Zonas com altas resistividades_ Erros ferramentais: 6FF40 + 2 mS/m, Duplo- Induo+ 0,75 mS/m

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

36/40

LEIS DA FISICA NO FUNDAMENTO TEORICO

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

37/40

LEI DE AMPRE

Definida para condutores lineares, estabelece a associao entre umcampo magntico B gerado por um fluxo de corrente perpendicularao mesmo.

Um elemento dx de um fio retilneo, localizado a uma distncia r epercorrido por uma corrente i , fornece uma contribuio dB em umponto P no espao de:

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

38/40

LEI DE BIOT-SAVART

Lei equivalente de Ampre, definida paracondutores circulares ou bobinas, diz que um

elemento dx de uma espira circular, localizadoa uma distncia r , percorrido por umacorrente i fornece uma contribuio dB noponto P igual a :

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

39/40

LEI DE FARADAY LEI DE LENZ

FARADAY : diz que todo campo magntico que cortaum condutor induz no mesmo uma corrente

diretamente proporcional razo da mudana dofluxo. Devido a essa mudana do fluxo, a correnteinduzida est defasada de 90 e tem sentido contrrio corrente geradora.

LENZ: diz que a FEM induzida devido a essamudana de fluxo, estar defasada de 90 da geradora ede sentido contrrio

7/23/2019 9.0 Polarizacao Induzida

40/40

BIBLIOGRAFIA

Jose Flavio Bezerra Montenegro UFPa.

Geraldo Giro Nery HYDROLOG

Kearey Ph et GEOFISICA DE EXPLORAO Francisco Jose Fonseca Ferreira METODOS

ELETRICOS

Rudolfo Beer Curso de Avaliao de FormaesIBP 2009.