Presiunea din pori

Cuprins

Ei bine, iată-mă depășind bariere și încercând să ofer – așa cum sper – informații utile. Pentru că vorbim despre forajul sondelor, și pentru că sper să facem o călătorie lungă împreună, îmi propun s-o luăm ușurel, cu lucruri de bază, cu înțelegerea aspectelor esențiale.

Propun să-ncepem cu urmărirea unui scurt videoclip ce ne vorbește despre „presiunea din pori” (pore pressure, în engleză). Despre acest concept, glosarul de termeni specifici al companiei Schlumberger spune:

Presiunea din pori

„Presiunea fluidelor din porii unui zăcământ, de obicei presiunea hidrostatică sau presiunea exercitată de o coloană de apă de la adâncimea formațiunii până la nivelul mării. Când rocile impermeabile, cum ar fi șisturile, se formează pe măsură ce sedimentele sunt compactate, fluidele din porii lor nu pot scăpa întotdeauna și trebuie să susțină întreaga coloană de roci suprapuse, ducând la formarea unor presiuni anormal de mari. Deoarece presiunea zăcământului se modifică pe măsură ce fluidele sunt extrase dintr-un zăcământ, presiunea trebuie descrisă ca specifică unui anumit moment, cum ar fi presiunea inițială de zăcământ.”

Să vedem videoclipul (atenție și la subtitrarea în română, chiar dacă e generată automat…)

Așa cum spune și filmulețul, proiectarea și săparea efectivă a unei sonde are la bază doi parametri esențiali: gradientul presiunii din pori și gradientul presiunii de fisurare a rocilor traversate de sondă. Desigur e necesar un mic salt de la noțiunea de presiune la cea de gradient de presiune. Pentru unele detalii specifice, se poate consulta inclusiv Wikipedia, care ne spune cum că gradientul „gradientul unui câmp scalar (în cazul nostru presiunea) este un câmp vectorial ai cărui vectori sunt îndreptați, în fiecare punct, în direcția celei mai mari rate de creștere a câmpului scalar, și al cărui modul este cea mai mare rată de schimbare”. Pare cam alambicat, nu? De fapt, gradientul presiunii din pori ne dă o măsură a variației presiunii în raport cu adâncimea la care se găsește roca poroasă.

Gradientul presiunii din pori

„Gradientul presiunii din pori este un termen petrofizic dimensional folosit de inginerii de foraj și inginerii de fluide de foraj în timpul proiectării forajului sondelor de petrol și gaze. Este gradientul de presiune din interiorul spațiului porilor coloanei de rocă de la suprafața solului până la adâncimea totală (TD – Total Depth), în comparație cu gradientul de presiune al apei de mare din apele adânci.”

În „matematica pură” gradientul unei funcții scalare exprimat prin notația matematică $grad(f)$ poate să nu aibă asociate unități fizice. Dar, în ingineria forajului, gradientul de presiune din pori este de obicei exprimat în unități fizice de măsură ale Asociației Internaționale a Contractorilor de Foraj (IADC), de tip API (American Petroleum Institute), și anume „psi pe foot”, prescurtat psi. În formula binecunoscută, predată în toate cursurile de petrol și gaze,

$P = 0,052 \times Mud {~} Weight \times True {~} Vertical {~} Depth$ ,

unde, Mud Weight (MW) – greutatea fluidului de foraj – este exprimată în pounds pe galon SUA, True Vertical Depth (TVD) – adâncimea reală pe verticală, sau proiecția verticală a traiectului sondei – este exprimată în feet, iar 0,052 este o constantă de conversie utilizată în mod obișnuit care poate fi derivată prin analiză dimensională:

$\dfrac{1 {~} psi}{ft} \times \dfrac{1 {~} ft}{12 {~} in} \times \dfrac{1 {~} lb/{in}^2}{1 {~} psi} \times \dfrac{231 {~} {in}^3}{1 {~} US {~} gal}=19,25000000 {~} lb/gal$

Deci, ar fi mai corect și mai exact să împărțim o valoare în $lb/gal$ la 19,25 decât să înmulțim acea valoare cu 0,052. Dar, eroarea dată de acest artificiu e de aproximativ 0,1%, așa încât, cum se mai spune uneori în foraj, „nu facem farmacie…”.

O discuție interesantă legată de acest factor de conversie poate fi găsită în articolul lui Selim S. Shaker: „The Controversial Pore Pressure Conversion Factor: PSI to PPG MWE”.

Predicția

În lipsa unor date precise, în faza de proiectare a unei sonde este vital să fie acceptat un scenariu ipotetic, cel mai probabil, asupra condițiilor geologice ce vor fi întâlnite pe măsură ce talpa sondei ia valori tot mai mari. Și-aici intervine procesul de predicție al presiunii din pori ce va fi întâlnită la diferite adâncimi, respectiv al gradientului presiunii din pori.

Predicția presiunii din porilor depinde în mare măsură de înțelegerea caracteristicilor seismice date de proprietățile rocilor,ca de exemplu viteza, rezistivitatea și densitatea, care captează modificările porozității în timpul compactării rocilor sub efectul încărcării verticale, a stresului litologic. Relațiile au fost dezvoltate de Eaton (1975) în Golful Mexic folosind un amestec litologic moderat simplu de gresii tinere geologice și roci șistoase la temperaturi moderat scăzute. O metodă alternativă care utilizează date din aceeași regiune a fost mai deterministă – de asemenea, cu stres vertical (de exemplu, Hottman și Johnson, 1965; Bowers, 1995). O altă metodă a fost dezvoltată de Harrold și colaboratori (2000) care au folosit structuri de nisip și șist comparabile la temperaturi moderat scăzute din datele din bazinele din Asia de Sud-Est. Se poate demonstra că toate metodologiile de mai sus oferă o estimare satisfăcătoare a presiunii din porii rocilor de șist în aranjamente siliciclastice tinere, plasate rapid, ca de exemplu Delta Baram, Brunei (Tingay și colab. 2009) și marginea laterală a Africii de Vest (Swarbrick și colaboratori 2011). Rezultatele pot fi standardizate, printr-o analiză prudentă a indicației pentru drenajul adiacent sau transferul adiacent, prin intermediul datelor din rezervorul aferent. Deși, în medii cu temperaturi mai ridicate (de exemplu, Malay Basin, Hoesni 2004), aceste abordări nu reușesc să transmită estimări care ar putea fi suficient de precise pentru planificarea reală a puțurilor și un foraj în siguranță.

O prezentare

Unități de măsură. Convertoare

Un document util pentru diversele unități de măsură ale mărimilor fizice este cel intitulat UNITS AND CONVERSION FACTORS:

Taking too long?

Reload document

Open in new tab

În general, practica inginerească ne obligă la folosirea unor instrumente de transformare între diversele unități de măsură a mărimilor fizice dintr-un sistem într-altul.

Un instrument online util poate fi și acesta Unit Converters.net, sau Engineering Units, sau Online Conversion. Iar dacă nu avem la îndemână o conexiune permanentă la Internet, putem folosi aplicații local, precum Converber Portable, din categoria aplicațiilor ce se pot folosi chiar și fără a avea drepturi de administrare a calculatorului, tocmai pentru că sunt „portabile”!

Bibliografie

Similare

Distribuiți, vă rog:

MIHAI Sandu

10 decembrie 2020 at 11:06

Deși pare aiurea să comentez la propriu-mi articol, iată c-o fac. Aseară, cineva, un coleg de breaslă (presupun) a făcut un lucru util, pentru care îi mulțumesc: pe lângă (dez)aprecierea articolului (i-a acordat o singură stea), a trimis feedback, justificându-și cumva aprecierea. Deci, colegul spune așa:
„Dacă tot sunt traduse articole în românește – în România se utilizează SI. Și nu numai în România.”
Absolut corect. Mulțumindu-i încă o dată colegului, fac următoarele precizări:
– seria de articole pe tema forajului sondelor are un scop pe termen lung, care ar putea fi înțeles dacă se citesc și articolele „administrative”, pe de o parte, iar pe de altă parte, nu cred că e o greșeală să „traduci”…;
– legat de sistemul de unități de măsură, cine rămâne prin zonă va constata că Sistemul Internațional va fi „la putere” pe acest site. 😉

L	Ma	Mi	J	V	S	D
						1
2	3	4	5	6	7	8
9	10	11	12	13	14	15
16	17	18	19	20	21	22
23	24	25	26	27	28	29
30

Presiunea din pori