Improved Method for Estimating the Strength of Carbonate Rocks

Abstract

TX 75083-3836, U.S.A., fax +1-972-952-9435. AbstractA substantial number of underground formations penetrated during oil and gas well drilling operations consist of carbonate rocks, limestones and dolomites. Knowledge of their strength can help drill bit and mud weight selection, drilling performance prediction, wellbore stability analysis, and even casing point selection.Physical samples that allow direct destructive measurement of the strength of underground formations are frequently not available. Instead their strength is usually estimated from in-situ measurements of physical properties that are correlated with the rock's strength. The rock's unconfined compressive strength (UCS) is typically estimated from wireline or LWD (logging while drilling) measurements of the rock's acoustic travel time.Systematic physical, mechanical, and mineralogical measurements were made on a number of carbonate rocks collected from outcrops and representing a wide range of compositions and properties. This paper presents these data and uses them to show that carbonate rocks' acoustic properties are not necessarily well correlated with their strength. It describes an improved method for estimating the strength of underground carbonate formations developed from the data and illustrates that method with wireline and core data. The new strength estimation method, which recognizes and accounts for the impact of grain size on carbonate rock strength, should prove particularly valuable for bit selection and drilling performance prediction.

Metodologia para a Estimativa de Resistência de Rochas Carbonáticas Análogas ao Pré-sal Brasileiro

“…As classificações de Grabau, Dunham e Embry Klovan modificada foram utilizadas durante o desenvolvimento do parâmetro A por Prasad (2009) conforme ilustrado na Tabela 4 e Tabela 5. Apesar dos estromatólitos não apresentarem grãos que sofreram transporte, de maneira análoga, foi abordada e apresentada uma possível faixa de valores ( Tabela 6).…”

“…Para tal, foi realizada uma investigação em busca do entendimento das classificações existentes para rochas carbonáticas, assim como uma revisão das correlações disponíveis em software interno de estabilidade de poços, SEST (C) , desenvolvido em parceria entre a PUC-Rio e o CENPES/Petrobras. Identificados os tipos de carbonatos comuns no pré-sal optou-se por aprofundar o uso da correlação de Prasad (2009), que utiliza a granulometria dos carbonatos como uma das entradas para a estimativa de UCS. A proposta é gerar conteúdo para análises probabilísticas, sugerindo limites máximo e mínimo do parâmetro A de Prasad e mapeando sua influência na estimativa de UCS, conforme ilustrado na Figura 1.…”

“…Com base no comportamento mecânico dos carbonatos e da relação com sua gênese, além de resultados de estudos prévios realizados pelo Grupo de Tecnologia e Engenharia do Petróleo (2013), pode-se constatar que por considerar o diâmetro médio dos grãos, fator dominante na influência micro estrutural, a correlação de Prasad et al (2009) apresenta boas estimativas de UCS para rochas carbonáticas clásticas. Ela foi utilizada como objeto principal desse estudo, que propõe valores de Amín e Amáx para sua aplicação.…”