Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Петрофизика (от греческого πέτρα, Петров , «рок» и φύσις, физис , «природа») является изучением физико-химических свойств породы и их взаимодействия с жидкостями . [1]

Основное применение петрофизики - изучение коллекторов для углеводородной промышленности . Петрофизики используются, чтобы помочь инженерам-разработчикам и геологам понять свойства горных пород коллектора, в частности, как поры в недрах связаны между собой, контролируя накопление и миграцию углеводородов. [1] Некоторые из ключевых свойств, изучаемых в петрофизике, - это литология , пористость , водонасыщенность , проницаемость и плотность . Ключевым аспектом петрофизики является измерение и оценка этих свойств горных пород путем сбора данных каротажа скважины.измерения, при которых в ствол скважины вставляется ряд измерительных инструментов, измерения керна, при которых образцы горных пород извлекаются из недр, и сейсмические измерения. Затем эти исследования сочетаются с геологическими и геофизическими исследованиями и разработкой резервуаров для получения полной картины резервуара.

Хотя большинство петрофизиков работают в углеводородной отрасли, некоторые также работают в горнодобывающей и водохозяйственной отраслях. Измеренные или вычисленные свойства делятся на три широкие категории: обычные петрофизические свойства, механические свойства горных пород и качество руды.

Петрофизические исследования используются в нефтяной инженерии , геологии , минералогии , разведочной геофизике и других связанных исследованиях. Миссия Общества петрофизиков и аналитиков ГИС ( SPWLA ) заключается в повышении осведомленности о петрофизике, оценке пластов и передовых методах каротажа скважин в нефтегазовой отрасли и в научном сообществе в целом.

Обычные петрофизические свойства [ править ]

Большинство петрофизиков используют (SS) для вычисления того, что обычно называют обычными (или пластовыми) петрофизическими свойствами. Это:

Литология : описание физических характеристик породы, таких как размер зерна, состав и текстура. [2] Изучая литологию местных геологических обнажений и образцов керна , геологи могут использовать комбинацию каротажных измерений, таких как естественное гамма-излучение , нейтроны , плотность и удельное сопротивление , для определения литологии в глубине скважины.

Пористость : (Anti = tattilization) Процент данного объема породы, который является поровым пространством и, следовательно, может содержать жидкости. [3] Это обычно рассчитывается с использованием данных прибора, который измеряет реакцию породы на бомбардировку нейтронами или гамма-лучами, но также может быть получен с помощью акустического каротажаи ЯМР .

Водонасыщение : доля порового пространства, занятая водой. [4] Это обычно вычисляется с использованием данных прибора, который измеряет удельное сопротивление породы и обозначается символом.

Проницаемость : количество жидкости (обычно углеводородов), которая может протекать через породу, как функция времени и давления, зависит от того, насколько взаимосвязаны поры. Тестирование пласта пока что является единственным инструментом, который может напрямую измерить проницаемость пласта в скважине. [ необходима цитата ] В случае его отсутствия, что является обычным явлением в большинстве случаев, оценка проницаемости может быть получена из эмпирических соотношений с другими измерениями, такими как пористость , ЯМР и акустический каротаж.

Толщина породы с достаточной проницаемостью для доставки флюидов в ствол скважины. Это свойство часто называют « чистой породой-коллектором ». В нефтегазовой отрасли вычисляется еще одна величина « Чистая оплата », которая представляет собой толщину породы, которая может доставить углеводороды в ствол скважины с прибыльной скоростью.

Модели коллектора строятся на основе их измеренных и полученных свойств для оценки количества углеводородов, присутствующих в коллекторе, скорости, с которой этот углеводород может быть доставлен на поверхность Земли через стволы скважин, и потока жидкости в породах. В отрасли водных ресурсов аналогичные модели используются для расчета того, сколько воды может быть произведено на поверхность в течение длительных периодов времени без истощения водоносного горизонта.

Механические свойства горных пород [ править ]

Некоторые петрофизики используют акустические измерения и измерения плотности горных пород для расчета их механических свойств и прочности. Они измеряют скорость продольной (P) волны звука через породу и скорость поперечной (S) волны и используют их вместе с плотностью породы для вычисления прочности породы на сжатие , которая представляет собой сжимающее напряжение, которое вызывает разрушение породы. , и гибкость горных пород , которая является соотношением между напряжением и деформацией для породы. Анализ преобразованных волн также используется для определения литологии и пористости геологической среды.

Эти измерения полезны для разработки программ бурения скважин, добывающих нефть и газ. Измерения также используются для проектирования плотин, дорог, фундаментов зданий и многих других крупных строительных объектов. Их также можно использовать для интерпретации сейсмических сигналов с Земли, будь то сейсмические сигналы искусственного происхождения или землетрясения.

Качество руды [ править ]

Скважины могут быть пробурены в рудных телах (например, угольные пласты или золотая руда), и пробы горных пород, взятые для определения качества руды или угля в каждом месте ствола скважины, или скважины могут быть зарегистрированы на кабеле для проведения измерений, которые могут использоваться для вывода качественный. Некоторые петрофизики проводят такой анализ. Информация наносится на карту и используется для составления планов разработки рудников.

Методы анализа [ править ]

Анализ керна и специальный анализ керна - это прямое измерение петрофизических свойств. В нефтяной промышленности образцы горных пород извлекаются из недр и измеряются в керновых лабораториях нефтяной компании или некоторых коммерческих компаний, предоставляющих услуги по измерению керна. Этот процесс занимает много времени и является дорогостоящим, поэтому его нельзя применить ко всем скважинам, пробуренным на месторождении.

Рисунок 1

Каротаж используется как относительно недорогой метод определения петрофизических свойств в скважине. Измерительные инструменты транспортируются в скважину с использованием кабеля илиметода LWD .

Пример каротажных диаграмм показан на рисунке 1. Первый «трек» показывает естественный уровень гамма-излучения породы. «Журнал» уровня гамма-излучения показывает увеличение излучения справа и уменьшение излучения слева. Скалы, излучающие меньше радиации, имеют более желтый оттенок. Детектор очень чувствителен, а количество излучения очень мало. В обломочных породах породы, которые имеют меньшее количество излучения, с большей вероятностью будут более крупнозернистыми и имеют больше порового пространства, породы с большим количеством излучения, скорее всего, будут иметь более мелкие зерна и меньше порового пространства. [5]

Вторая дорожка на графике записывает глубину ниже контрольной точки, которая обычно представляет собой куст Келли или поворотный стол в футах, поэтому эти камни находятся на 11 900 футов ниже поверхности земли.

На третьем треке представлено электрическое сопротивление породы. Вода в этой породе соленая, а соль в воде делает воду электропроводной, так что более низкое удельное сопротивление вызвано увеличением водонасыщенности и уменьшением насыщенности углеводородами. [6]

Четвертая дорожка показывает рассчитанную водонасыщенность, как «общую» воду (включая воду, связанную со скалой) пурпурным цветом, так и «эффективную воду» или воду, которая свободно течет черным цветом. Обе величины даны как доли от общего порового пространства.

Пятый трек показывает долю всей породы, которая представляет собой поровое пространство, заполненное флюидами. Отображение порового пространства разделено на зеленый для нефти и синий для подвижной воды. Черная линия показывает долю порового пространства, содержащую воду или нефть, которые могут перемещаться или «добываться». В дополнение к тому, что включено в черную линию, пурпурная линия включает воду, которая постоянно связана со скалой.

Последний трек - изображение твердой части скалы. Желтый узор представляет собой часть породы (за исключением флюидов), состоящую из более крупнозернистого песчаника. Серый узор представляет собой фракцию породы, состоящую из более мелкозернистого «сланца». Песчаник - это часть породы, которая содержит добываемые углеводороды и воду.

Объемная модель породы для образования глинистого песка [ править ]

Символы и определения:

Рисунок 2, петрофизическая модель обломочной породы.

Следующее определение и петрофизическая модель представляют собой типичную модель образования сланцевого песка, которая предполагает: 1. Сланец состоит из ила, глины и связанной с ними воды, которая не течет. 2. Углеводороды хранятся только в поровом пространстве в песчаной матрице.

ΦT - общая пористость (PHIT), которая включает поровое пространство в песке и сланце.

Sw - Общая водонасыщенность, доля порового пространства, занятая водой.

Φe - эффективная скорректированная пористость сланца, которая включает только поровое пространство в песке. Поровое пространство в сланце, заполненном ограниченной водой, исключается.

Swe - Эффективная водонасыщенность с поправкой на глинистость. Объемная доля Φe, занятая водой.

Вш - Объемная доля сланца. Сюда входят ил от среднего до очень мелкого, а также глина и сланцевая вода.

Φsh - пористость сланца. Объемная доля порового пространства сланца. Эти поры по определению заполнены ограниченной водой.

Ключевые уравнения:

(1-Φe-Vsh) + Vsh + Φe * Swe + Φe * (1-Swe) = 1

Объем матрицы песчаника + объем сланца + объем воды в песке + объем углеводородов в песке = общий объем породы

Φe = ΦT - Vsh * Φsh

См. Также [ править ]

  • Закон Арчи
  • Оценка формации
  • Отношение Гарднера
  • Петрология
  • Общество петрофизиков и геофизических аналитиков

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Тиабб Д. и Дональдсон ЕС (2004). Петрофизика . Оксфорд: Эльзевир. п. 1. ISBN 0-7506-7711-2.
  2. ^ «Литология» . Глоссарий по землетрясениям . Геологическая служба США . Проверено 29 октября 2010 года .
  3. ^ " Пористость ", Глоссарий нефтяных месторождений Шлюмберже . Проверено 12 октября 2018 года.
  4. ^ " Водонасыщение ", Глоссарий нефтяных месторождений Schlumberger . Проверено 12 октября 2018 года.
  5. ^ Poupon, A .; Клавье, К., Дюмануар, Дж., Гаймар, Р., Миск, А. (1970). «Каротажный анализ песчано-сланцевых отложений - систематический подход». Журнал нефтяных технологий . 22 (7): 867–881. DOI : 10.2118 / 2897-PA .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Браун, Джорджия (июнь 1986). Математическое сравнение общих уравнений насыщенности . Двадцать седьмой ежегодный симпозиум по каротажу SPWLA. 1986-Т.
  • Геген, Ив; Пальчяускас, Виктор (1994), Введение в физику горных пород , Princeton University Press, ISBN 978-0-691-03452-2
  • Мавко, Гэри; Мукерджи, Тапан; Дворкин, Джек (2003), Справочник по физике горных пород , Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-54344-6
  • Сантамарина, Дж. Карлос; Klein, Katherine A .; Фам, Мохеб А. (2001), Почвы и волны: поведение твердых частиц, характеристика и мониторинг процессов , John Wiley & Sons, Ltd., ISBN 978-0-471-49058-6
  • Тиаб, Джеббар; Дональдсон, Эрле С. Теория петрофизики и практика измерения свойств пластовых пород и транспорта флюидов (3-е изд.). Оксфорд: профессиональный паб Gulf. ISBN 978-0-12-383848-3.
  • Raquel, S .; Benítez, G .; Molina, L .; Педроза, К. (2016). «Нейронные сети для определения пространственного изменения свойств горных пород в редко оснащенных инструментами средах» (PDF) . Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana . 553 . Проверено 12 октября 2018 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Петрофизический форум
  • Справочник Крейнса по петрофизике
  • Рокфизики
  • SPWLA