Akademia Górniczo - Hutnicza.

Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu.

__________________________________________________

Laboratorium z Geofizyki Poszukiwawczej

i Wiertniczej.

Temat: Określanie zailenia warstw piaszczysto - ilastych.

SOBKA ROBERT

SUCH KATARZYNA

Rok III OŚ

Wstęp teoretyczny :

Jednym z problemów występujących przy poszukiwaniu złóż gazu i ropy naftowej jest zagadnienie określenia zapiaszczenia skał mogących być zbiornikami. Jest ono szczególnie ważne przy badaniu osadów piaszczysto-ilastych. Najbardziej dokładnym sposobem oznaczenia zapiaszczenia byłaby analiza laboratoryjna próbek skał pobranych bezpośrednio z otworu.

Ponieważ jednak zarówno pobranie próbek jak i ich analiza laboratoryjna wiąże się z dużym nakładem kosztów i trudnościami technicznymi dlatego w praktyce wykorzystuje się metody geofizyczne. Istnieją dwie metody geofizyczne, metoda powierzchni krzywej PS oraz metoda naturalnego promieniowania gamma. Jednym z najdoskonalszych sposobów obliczania zawartości materiału ilastego dla układu składającego się z przewarstwień iłów i pisaków jest metoda powierzchni krzywej PS opracowana przez H.G.DOLLA. W oparciu o krzywą potencjału polaryzacji naturalnej ustalić można miąższość naprzemianległych porowatych i nieporowatych przewarstwień. Pozwala to na wydzielenie wszystkich warstw porowatych jeżeli tylko ich miąższość jest większa od średnicy otworu. W przypadku gdy warstwy piaskowca przedzielone łupkami mają miąższość mniejszą od średnicy otworu wówczas krzywa PS naprzeciw takiego interwału będzie lekko pofalowana, co umożliwia wydzielenie poszczególnych wkładek piaskowych .

H.G.DOLL w swojej pracy stwierdził, że :

1. w profilowaniu piaszczyst-ilastym średni wartość amplitudy krzywej PS jest proporcjonalna do ilości wkładek piaszczystych.

2. uśrednienie anomali krzywej PS odpowiadająca odcinkowi profilu o ograniczonej miąższości posiada taki sam kształt jak krzywa PS w poszczególnej warstwie jednorodnej o tej samej miąższości i oporności lecz mniejszej sumarycznie SEM.

3. ze zmniejszeniem się miąższości przewarstwień szybko maleje amplituda krzywej PS , wychylenia te są praktycznie nieznaczne, gdy miąższość przewarstwień poszczególnych i nie poszczególnych jest mniejsza od połowy średnicy otworu.

4. analiza krzywej PS maleje ze wzrostem przewarstwień nieprzepuszczalnych w stosunku do przepuszczalnych.

5. wzrost średnicy otworu, lub powiększenie się średnicy filtracji powoduje zmniejszenie się amplitudy krzywej PS.

• Zasadniczym elementem obliczeń jest powierzchnia krzywej PS, którą rozpatrujemy w odniesieni do pewnej umownej linii zwanej linią iłów. Prowadzi się ją przez odcinki krzywej PS naprzeciw skał czysto ilastych.

Do przeprowadzenia analizy zapiaszczenia wydzielonego kolektora konieczna jest znajomość statycznej wartości PS, którą oznacza się symbolem E_ps [nV]. Odpowiada ona amplitudzie maksymalnej krzywej PS naprzeciw warstwy czystego piaskowca o nieograniczonej miąższości nasyconego tą samą wodą złożową co rozpatrywane przewarstwienia. Natomiast w warunkach otworowych rejestruje się tzw. Dynamiczną wartość potencjałówpolaryzacji naturalnej U_ps zazwyczaj mniejszą od E_ps.

To obniżenie rejestruje współczynnik β =U_ps/E_ps.

Zależy on od geometrii ośrodka , średnicy otworu, miąższości warstw, średnicy strefy filtracji oraz oporności właściwej płuczki, strefy filtracji niezmienionej części warstwy i skał otaczających. W otworze wiertniczym wypełnionym płuczką oraz wokół niego powstaje samoistne pole potencjałów polaryzacji naturalnej. Przyczyną jego powstania są procesy dyfuzyjno-absorbcyjne, które obserwuje się na granicy warstw nasyconych wodami o różnej mineralizacji oraz na kontakcie płuczki ze skały, której porowata przestrzeń wypełniona jest woda o innej mineralizacji niż płuczka.

W odwiercie można także zaobserwować naturalne potencjały pochodzenia filtracyjnego oraz potencjały pochodzenia utleniająco-redukcujnego. Pierwsze powstają w skutek filtracji płuczki w porowatą i nieprzepuszczalną skałę, natomiast drugie związane są z reakcjami utlenienia i redukcji zachodzącymi w skałach. Te dwa ostatnie typy potencjałów nie odgrywają większej roli przy powstawaniu potencjałów polaryzacji naturalnej. Zjawisko dyfuzji zachodzi na kontakcie płuczka-skała, polega na ruchu jonów z roztworów o większej koncentracji do roztworu o koncentracji mniejszej.

W dyfuzji między roztworami o różnej koncentracji NaCl ujemny jon chloru charakteryzujący się większą ruchliwością będzie się szybciej przemieszczał w kierunku słabej zmineralizowanego otworu niż dodatni jon sodu. W rezultacie roztwór o mniejszej koncentracji będzie się ładowała ujemnie a roztwór o większej koncentracji jonów - dodatnio. W skałach osadowych główną przyczyną powstawania siły elektromotorycznej potencjałów polaryzacji naturalnej są procesy dyfuzji.

2.Obliczenia:

G = 0,034[˚C/m] - stopień geotermiczny

T_o =8 [˚C] - średnia roczna temperatura

H_sp=1262 [m]

H_st=1310 [m]

H_śr= 1286 [m]

T_w = T_o + G *H_śr -temperarura warstwy

T_w=51,7[˚C]

K_ps - współczynnik potencjału dyfuzyjnego

20[˚C] => K_ps=-58 [mV]

K_ps(T_w)= K_ps(20˚C) * [1 + 0,005 (T_w­-20˚C)]

K_ps(T_w)= - 67,28 [mV]

• Oporność wody złożowej:

- odczytujemy z wykresu.

C= 5 + 0,04*H_sr [g/l]

T_w= 51,7 [˚C]

C= 56 [g/l]

• Oporność filtratu płuczki :

- odczytane z mapki

t= 15 [˚C]

- oporność filtratu płuczki dla T_w=64,1 [˚C]

• Obliczanie K_{ps max}

U_psmax =52 [mm]=65 [mV] - odczytane z wykresu

- ponieważ wynik nie mieści się w przedziale <0,9-1> dlatego korzystamy ze wzoru :

S_max=U_psmax*H

S_max= 90*96 = 8640[mm²]

S=6140 [mm²] - pole obliczone pod krzywą wykresu.

• Obliczamy C_p

C_p- procentowy udział warstw piaszczystych:

C_p=0,711*71,1%

C_ił= 1- C_p

C_ił= 1- C_p = 1- 0,711= 0,289 =28,9%

Zawartość materiału ilastego wynosi: C_ił= 28,9%

Wnioski:

Procentowa zawartość iłów wynosi C_ił=28,9% a zawartość piasków C_p=71,1%. Wynika z tego, że złoże może być opłacalne w eksploatacji. Warunkiem opłacalności jest iż złoże zostało wcześniej zbadane na obecność węglowodorów (gaz, ropa). Powyższe obliczenia niewątpliwie zawierają błędy wynikające z niedokładności metod pomiarowych itp..

---