AKADEMIA

GÓRNICZO - HUTNICZA
w Krakowie

im. Stanisława Staszica

laboratorium z geofizyki poszukiwawczej i wiertniczej

BADANIE BSE - ANALIZA WYNIKÓW KRZYWEJ BSE

Badanie warstwy w otworze „ Korzeniów 8” znajdującej się na głębokości 1404-1410

Wykonali:

XXXXXXXXX

WWNiG Rok III

P.K. Kraków

1. WSTĘP

Metodyka BSE

Jednym ze sposobów wykorzystania pomiarów oporności pozornej jest analiza tzw. bocznego sondowania elektrycznego - BSE, które polega
na analizie zmienności oporności pozornej z długością sondy opornościowej. Polega ona na pomiarze oporności pozornej wzdłuż otworu wiertniczego różnymi sondami o odpowiednio dobranych parametrach (długościach). Jednym z istotnych wyników analizy BSE jest określenie oporności właściwej warstwy ρ_r oraz ustalenie jakościowe i ilościowe filtracji płuczki do warstwy.

Opracowanie pomiarów BSE sprowadza się do analizy wymienionych zmian oporności pozornej w wybranej warstwie, poprzez wykreślenie krzywej zależności mierzonej oporności pozornej od długości sondy (tzw. krzywej sondowania).Porównując otrzymaną krzywą z teoretycznymi krzywymi otrzymanymi z obliczeń, znajdujemy wśród nich krzywą odpowiadającą wykreślonej krzywej z sondowania. Wybrana z porównania krzywa teoretyczna jest wynikiem przyjętych warunków i założeń przede wszystkim oporności warstwy ρ_r, oporności strefy filtracji ρ_sf, średnicą strefy filtracji D. Parametry
te, jeśli istnieje strefa filtracji można poddać dalszej analizie dającej w wyniku określenie parametru porowatości czy nasycenia.

Boczne sondowanie elektryczne (BSE) wykonuje się w praktyce najczęściej kompletem sond gradientowych o długościach mieszczących
się w granicach od 1 do 30 średnic odwiertu. Wymiary sond zwiększa
się w postępie geometrycznym z mnożnikiem równym 2 do 2,5.

Opracowanie BSE polega na wykonaniu następujących czynności:

1. wydzielenie warstwy o wyróżniającej się warstwie oporności (najczęściej podwyższonej) od warstw zalegających w stropie i spągu wydzielanej warstwy,

2. odczytanie mierzonej oporności pozornej średniej i maksymalnej
   dla każdej sondy w celu wykreślenia krzywej sondowania,

3. porównanie otrzymanej krzywej interpretowanej z krzywymi teoretycznymi w celu oznaczenia oporności właściwej badanej warstwy
   i przenikania płuczki do warstwy.

2. Korzeniów- 8

Głębokość zalegania stropu warstwy H_st = 1404 [m]

Głębokość zalegania spągu warstwy H_sp = 1410 [m]

2.1. Dane odczytane z opisu profilowanego otworu (diagramu):

Oporność płuczki mierzona na powierzchni ρ_pł:

ρ_pł = 4,2 [omm]

Temperatura pomiaru t_pow:

t_pow = 2 [⁰C]

Ciężar właściwy płuczki γ_pł:

γ_pł = 1,25 [g/cm³]

Średnica nominalna (świdra) d_św:

d_św = 187 [mm]

2.2. Dane odczytane z zarejestrowanych profilowań:

Średnica (PŚr) (z kawernogramu) d:

d = 177 [mm]

Potencjały polaryzacji naturalnej (PS) U_PS :

U_PS = -28,75 [mV]

Dane odczytane z zarejestrowanych profilowań opornościowych:

Tabela 1

Długość sondy [m]	0,55	1,05	2,63	4,25	8,25
Oporność ρmax [omm]	83	175	235	270	125
Oporność ρśr [omm]	68	152	175	205	112

2.3. Odczytanie oporności warstw otaczających (z średniej długości sondy):

Oporność stropu warstwy ρ_st:

ρ_st = 85 [omm]

Oporność spągu warstwy ρ_sp:

ρ_sp = 80 [omm]

3. Etap I. Określenie oporności właściwej badanej warstwy

Obliczenia konieczne do wykreślenia krzywej BSE

3.1. Głębokość średnia zalegania warstwy H:

H_śr = (H_st + H_sp)/2 = (1404 + 1410)/2 = 1407 [m]

gdzie:

H_st - głębokość zalegania stropu warstwy,

H_sp - głębokość zalegania spągu warstwy.

3.2. Miąższość warstwy h:

h = H_sp - H_st = 1410-1404 = 6 [m]

3.3. Temperatura warstwy t_w:

Temperaturę jaka panuje na głębokości warstwy t_w określa się z krzywej profilowań temperatury PT lub z zależności uwzględniającej średni gradient geotermiczny w rozpatrywanym rejonie:

t_w = t₀ + G∗H_śr

gdzie:

t₀ - średnia temperatura na głębokości 8 - 10 m, na której

nieuchwytne są zmiany temperatury pod wpływem zmian

temperatury powierzchniowej zależnej od pór roku.

Przyjmuje się t₀ = 8 ⁰C,

G - gradient geotermiczny, z braku innych danych przyjmuje się

G = 0,0334 [⁰C/m],

H_śr - głębokość średnia zalegania warstwy [m].

t_w = 8 + 0,0334∗1407 = 54,99 [⁰C]

Odczytanie oporności warstw otaczających (z średniej długości sondy)

ρ_ot = (ρ_st + ρ_sp)/2 = (80 + 85)/2 = 82,5 [omm]

gdzie:

ρ_st - oporność stropu warstwy,

ρ_sp - oporność spągu warstwy.

3.4. Wyznaczenie współrzędnych punktu wyjścia PW i punktu wpływu miąższości PWM

3.4.1. Punkt wyjścia PW ma współrzędne:

d - średnica otworu [m] odczytana jest jako wartość średnia

z profilowania średnicy PŚr (kawernomierza)

ρ_pł(tw) - oporność właściwa płuczki w temperaturze warstwy.

PW = f(d, ρ_pł(Tw))

PW = f(0,187 [m] ; 1,29 [omm])

Do korelacji kształtu krzywej BSE związanej z ograniczoną miąższością analizowanej warstwy konieczne jest wyznaczenie punktu wpływu miąższości PWM.

3.4.1. Punkt wpływu miąższości PWM ma współrzędne:

h - miąższość warstwy

ρ_ot - pozorna oporność właściwa warstw otaczających analizowaną

warstwę

PWM = f(h, ρ_ot)

PWM = f(6 [m] ; 82,5 [omm])

3.5. Określenie oporności właściwej badanej warstwy ρ_r [omm], zasięgu strefy filtracji D [m] i jej średniej oporności właściwej ρ_sf [omm].

Mając odczytane oporności właściwe średnie i maksymalne w badanej warstwie(tab.1), które zależą od długości użytych sond, przystępujemy do naniesienia tych wartości na współrzędne skali dwulogaritmicznej(rys.1).

Przez naniesione punkty maksymalnych i średnich wartości oporności prowadzimy linię wartości średnich oraz linię wartości maksymalnych.

W oparciu o wyznaczony punkt wpływu miąższości PWM dokonujemy korekty wpływu miąższości (linie punktów odejścia od wartości średnich

i przecięcia z linią wartości maksymalnych), dających w rezultacie punkty charakterystyczne krzywej BSE.

Z kolei w oparciu o punkt wyjścia PW przystępujemy do sprawdzenia
czy rozkład zmian oporności punktów charakterystycznych pokrywa
się z teoretycznym rozkładem dwuwarstwowym paletek Alpina - paletka BSE1a.

Próba dopasowania punktów charakterystycznych badanej warstwy
do paletki dwuwarstwowej oznaczonej BSE - 1 a wykazała brak dopasowania. Stąd wynika że badana warstwa ma trójwarstwowy charakter oporności,
co świadczy że posiada strefę filtracji.

Po stwierdzeniu, że badana krzywa BSE ma charakter dwuwarstwowy (istnieje strefa filtracji) przystępujemy do dopasowania rozkładu punktów charakterystycznych krzywej BSE do krzywych teoretycznych
z zestawu paletek Alpina.

Najlepszą paletką jest BSE 2/10.

Wynik końcowy pozwala na określenie oporności właściwej badanej warstwy
ρ_r [omm], zasięgu strefy filtracji D [m] i jej średniej oporności właściwej
ρ_sf [omm].

Wyniki BSE D = 0,37 [m] ρsf = 840 [omm] ρr = 420 [omm]

4. Etap II. Określenie parametru porowatości P_p i współczynnika
porowatości K_p

Następnym etapem analizy wyników krzywej BSE jest określenie parametru porowatości P_p i współczynnika porowatości K_p.

Wyznaczenie parametru porowatości P_p

gdzie:

ρ_sf - oporność strefy filtracji [omm],

ρ_f - oporność filtratu płuczki [omm],

ρ_ww - oporność właściwa skały w 100% nasyconej wodą złożową

[omm],

ρ_wz - oporność właściwa wody złożowej [omm].

4.1. Oporność właściwa filtratu płuczki ρ_f :

ρ_f = η∗ρ_pł(tw)

gdzie:

ρ_pł(tw) - oporność właściwa płuczki w temperaturze warstwy [omm],

η - poprawkowy współczynnik określony równaniem:

[-]

gdzie:

γ₁ - ciężar właściwy ciężkich cząstek płuczki, przyjmuje się

γ₁ = 2,6 [G/cm³],

γ_pł - ciężar właściwy płuczki, γ_pł = 1,25 [G/cm³].

Mając oporność strefy filtracji ρ_sf do obliczenia parametru porowatości P_p konieczne jest określenie oporności właściwej filtratu płuczki ρ_f.

[-]

gdzie:

η - poprawkowy współczynnik określony równaniem

ρ_f = 0,84∗1,29 = 1,083 [omm]

4.2. Wyznaczenie współczynnika porowatości K_p

gdzie:

m - współczynnik cementacji, przyjmujemy m = 2

5. Etap III. Obliczenie nasycenia przestrzeni wodą złożową K_w

Nasycenie przestrzeni porowej wodą złożową w skale K_w

gdzie:

n - wskaźnik zwilżalności, dla skał hydrofilnych n = 2,

ρ_ww - oporność właściwa skały w 100% nasyconej wodą złożową [omm],

ρ_r - oporność właściwa badanej warstwy [omm].

Oporność właściwą skały w 100% nasyconej woda ρ_ww

ρ_ww = P_p ∗ρ_wz [omm]

gdzie:

P_p - parametr porowatości,

ρ_wz - oporność właściwa wody złożowej [omm].

Oporność właściwą wody złożowej ρ_wz

gdzie:

K_PS(tw) - współczynnik potencjału dyfuzyjnego w temperaturze

warstwy [mV].

ρ_f - oporność filtratu płuczki [omm],

E_PS - statyczny potencjał dyfuzyjny [mV],

5.1. Współczynnik potencjału dyfuzyjnego K_PS(tw)

Współczynnik ten się zmienia wraz z temperaturą następująco:

K_PS(tw) = K_PS(18)∗[1 + α_t∗(t_w - 18)] [mV]

gdzie:

K_PS(18) - współczynnik potencjału dyfuzyjnego w temperaturze 18⁰C;

przyjęto K_PS(18) = - 60 mV,

α_t - współczynnik temperaturowy; przyjęto α_t = 0,005

stąd

K_PS(tw) = - 60∗[1 + 0,005∗(36,99)] = - 71,0 [mV]

Statyczny potencjał dyfuzyjny E_PS

gdzie:

U_PS - dynamiczny potencjał dyfuzyjny odczytany z diagramu krzywej

PS [mV],

ν_PS - współczynnik miąższości zdefiniowany zależnością:

gdzie:

d - średnica nominalna [m],

h - miąższość warstwy [m],

ρ_r - oporność właściwa badanej warstwy [omm],

ρ_pł(tw) - oporność właściwa płuczki w temperaturze warstwy [omm].

5.2. Wartość współczynnika miąższości ν_PS odczytujemy z wykresu

ν_PS = 0,89

stąd:

Podstawiamy wyliczone wartości E_PS i K_PS do wzoru:

a następnie obliczamy wartość oporności właściwej skały w 100% nasyconej wodą ρ_ww

ρ_ww = P_p ∗ρ_wz = 775,623∗0,38 =294,736 [omm]

oraz szukane K_w

K_w * 100% = 83%

Końcowe zestawienie wyników

tabela 2

Współczynnik porowatości Kp [%]	3,5
Oporność właściwa filtratu ρf [omm]	1,083
Współczynnik potęcjału dyfuzyjnego[mV]	-60,7
Oporność skały w 100% nasycona wodą ρww [omm]	294,736
Oporność właściwa wody złożowej ρwz [omm]	0,38
Nasycenie przestrzeni porowej wodą Kw [%]	83

6. Wnioski

Wartość współczynnika porowatości wyniosłą K_p = 3,5 % co świadczy
o bardzo małej porowatości badanej skały.

Łączny udział węglowodorów w przestrzeni porowej nazwany współczynnikiem ropogazonośności wynosi w naszym przypadku :

K_r + K_g = K_rg = 1 - K_w = 100% - 84% = 16%

W wyniku analizy elektrometrycznej stwierdzamy, że węglowodorów nasycających przestrzeń porową jest ok. 18% a co za tym idzie złoże nie nadaje
się do eksploatacji.

Próba dopasowania 4 pkt. Charakterystycznych do palety BSE-1/A wykazała brak dopasowania . Wynika stąd , że badana warstwa ma 3-warstwowy układ oporności tzn. istnieje strefa filtracji .

Badana warstwa wykazała dużą zawartość wody proponujemy przeprowadzenie dodatkowych badań banoologicznych po , których może okazać się , że czy dana woda nadaje się do konsumpcji .

7. Załączniki

1. Arkusz roboczy

2. Wykres krzywej BSE

13

2

---