Определение пористости горных пород по данным электрического каротажа

 

Министерство  образования и науки Республики Казахстан

Каспийский Государственный  Университет технологий и инжиниринга  имени Ш.Е.Есенова

Институт «Нефти и газа»

Кафедра «Геология»

 

 

 

                                                               По дисциплине:

ГИС и Интерпретация

Тема: Определение  пористости горных пород по данным электрического каротажа

 

 

 

                                                                                   

                                                                                    Выполнила: Сугирбаева А.Б

                                                                                           Преподаватель: Дюсемалиев Х.А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               Актау 2012

Содержание

 

I.Оглавление

II. ВВедение

      Электрический каротаж

     Электрические методы

     Электрический каротаж нефокусированными зондами

     Методы электрического каротажа с фокусированными зондами

III. Оснавная часть

     Электрическая характеристика объекта исследований

      Пористость горных пород

     Определение пористости горных пород

     ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРИСТОСТИ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА

IV.Заключение

V.Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрический каротаж - наиболее развитой и разветвленный вид каротажа. Его назначение - дифференциация разрезов скважин по электрическим свойствам и определение этих свойств.

 

Измерение электрического поля, возникающего в скважине самопроизвольно  или создаваемого в ней искусственно.

 

В зависимости  от характера электрического поля (естественное или искусственное, электрическое или электромагнитное) и от измеряемой физической величины ЭК подразделяется на методы:

 

1) каротаж  потенциалов самопроизвольной поляризации  (каротаж ПС);

 

2) каротаж  сопротивления, основанный на измерении кажущегося удельного электрического сопротивления пород;

 

3) каротаж  индукционный, основанный на измерении  удельной электропроводности пород;

 

4) каротаж  диэлектрический, основанный на  измерении кажущейся диэлектрической  проницаемости горных пород.

 

Методы ЭК являются ведущими в общем комплексе геофизических  исследований скважин, особенно бурящихся  на нефть и газ.

Во всех таких  скважинах непременно выполняется  каротаж стандартный по всему  стволу скважины, а в перспективных  интервалах разреза — детальные исследования практически всеми методами ЭК.

Данные ЭК используются при литологическом расчленении  разреза, выделении в нем коллекторов, оценке характера их насыщения, а  также для количественной оценки коллекторских свойств пластов  и коэффициента нефтегазонасыщенности.

 

Электрические методы

Включают в  себя каротаж сопротивлений: кажущегося сопротивления (КС) -измерение удельного  сопротивления горных пород; Боковой  каротаж (БК) — разновидность КС экранированными электродами и  их микрозондовые модификации КС МЗ и БК МЗ; Применяются различные виды токовых каротажей ТК. К электрическим так же можно отнести индукционный каротаж ИК-измерение удельной проводимости горных пород при помощи катушек индуктивности. Метод измерения и интерпретации естественных электрических потенциалов горных пород в скважинах или каротаж методом самопроизвольной поляризации (ПС).

Относительно  ПС. В Узбекистане при исследовании скважин методом ПС перед двумя  разрушительными землетрясениями  в районе города Газли были замечены отклонения диаграмм ПС.

Методы электрического каротажа, основанные на дифференциации горных пород по УЭС, называют методами сопротивления. Их реализуют с помощью  измерительных установок — зондов. Существуют нефокусированные и фокусированные зонды.

 

 

 

Электрический каротаж нефокусированными зондами

Электрический каротаж нефокусированными зондами  получил название метода кажущегося сопротивления (КС). Обычно зонды КС трехэлектродные. Четвёртый электрод заземляют на поверхности. Два электрода, обозначаемые буквами А и В, соединяют с генератором тока, два других — М и N — включают на вход измерителя разности потенциалов. Иногда в скважину помещают все четыре электрода или только два А и М. Электроды А и В питают переменным током низкой частоты, что позволяет исключить влияние на измеряемый сигнал постоянных или медленно меняющихся потенциалов электрохимического происхождения. Поскольку диапазон частот, применяемых в методе КС, как и в других электрических методах, не превышает нескольких сотен герц, теория метод базируется на законах постоянного тока.

Существуют  следующие модификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами, боковое каротажное зондирование, микрозондирование, резистивиметрия. Две первые модификации можно  называть макро-, две последние микромодификациями. Условно к макромодификациям метода КС относят так же токовый каротаж.

Прямая задача метода КС требует найти связь  между известными параметрами породы скважины, источников тока и измеряемыми  значениями и . Где — кажущиеся  УЭС пропорциональное показанию первой производной градиент-потенциала зонда, — кажущиеся УЭС идеального градиент-зонда. Для решения этой задачи применяют аналитические методы, методы физического и математического моделирования.

Обработка диаграмм может включать нормировку данных, приведение их к определённой системе отсчёта, статистическую обработку с оценкой доверительных интервалов, фильтрацию, приведение результатов к определённым глубинам, устранение аппаратурных помех и т. д. Важным этапом обработки является нахождение границ пластов и снятие показаний с диаграмм. Геофизическая задача заключается в определении искомых физических параметров на основе решения обратной задачи данного метода. Геологическая интерпретация заключается в определении геологических характеристик разреза.

Выше указывалось, что существуют две макромодификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами и БКЗ. Измеряемое одиночными зондами УЭС в общем  случае кажущееся. Поэтому вертикальное профилирование применяют для нахождения границ пластов, а в благоприятных случаях для литологического расчленения разрезов, выявления нефтегазовых или водонасыщенных коллекторов, отложений угля, руд и других полезных ископаемых, отличающихся по своему удельному сопротивлению от вмещающих пород. Для определения количественных характеристик — коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности, зольности и т. д. — используют результаты геофизической интерпретации данных БКЗ и уточненные для конкретных отложений петрофизические зависимости. Методика БКЗ позволяет так же выяснить, проницаем ли пласт по факту наличия или отсутствия у него зоны проникновения.

Существуют  две микромодификации метода КС —  микрозондирование и резистивиметрия. Микрозондирование (МКЗ) состоит в  детальном исследовании ближней  зоны потенциал- и градиент-зондами существенно меньшей длины, чем при макромодификациях метода КС. Данные микрозондирования служат для детального расчленения разрезов скважин, уточнения границ и выделения тонких прослоев. Ризистивиметрия служит для определения удельного сопротивления промывочной жидкости. Её выполняют градиент-зондами столь малой длины — резистивиметрами, что влиянием стенок скважины можно пренебречь.

 

 

 

Методы  электрического каротажа с фокусированными  зондами

Влияние скважины и вмещающих пород может быть в значительной степени преодолено за счёт применения фокусированных зондов. Метод, основанный на применении зондов с фокусированной системой питающих электродов, называют боковым каротажем (БК). Существуют его 7-ми, 9-ти и 3-х электродные модификации. Рассмотрим 7-ми электродный зонд. Линии тока растекаются от трех точечных питающих электродов, напряжение на которые подано в одинаковой фазе. Видно, что применение такой системы позволяет не только сфокусировать ток центрального электрода в пласт, но и обеспечить высокую разрешающую способность по вертикали. Семиэлектродные зонды предназначены преимущественно для изучения неизменной части пласта. Наряду с этим существуют 9-ти электродные зонды, предназначенные для изучения зоны проникновения. Трудности создания сложных электронных устройств в ограниченных габаритах скважинного прибора привели к распространению трехэлектродных зондов БК, не требующих применения автоматических компенсаторов и управляемых генераторов.

 

Боковой микрокаротаж (БМК) основан на применении микрозондов с фокусировкой тока. Показания зондов БМК менее искажены влиянием глинистой корки и промывочной жидкости (ПЖ). Скважинные приборы, содержащие несколько расположенных по окружности прижимных устройств, на каждом из которых размещен зонд БМК, называют пластовыми наклономерами. По вертикальному сдвигу диаграмм, зарегистрированных с помощью входящих в наклономер зондов, можно оценить наклон пласта, а по показаниям встроенного в скважинный прибор инклинометра — азимут угла падения.

Задачи, решаемые методом БК, связаны с его высокой разрешающей способностью по вертикали и возможностью получения удовлетворительных результатов при больших отношениях . Где — УЭС породы, а — УЭС промывочной жидкости. В благоприятных условиях метод БК позволяет осуществить детальное расчленение разреза, оценить его литологию, выделить пласты-коллекторы, определить их коллекторские свойства. При отсутствии зоны проникновения или понижающей зоне эффективность БК значительно выше, чем у метода КС.

 

Электрическая характеристика объекта исследований

 

Если первая задача электрического каротажа (расчленение пород по электрическим  свойствам) решается довольно просто, то вторая - определение этих свойств - значительно сложнее. Это связано  с тем, что породы в процессе бурения  в них скважин подвергаются значительным изменениям (растрескиванию, пропитке фильтратом бурового раствора), приводящим к изменению их физических свойств. Наиболее сильно изменяются пористые и проницаемые породы, т. е. именно те породы-коллекторы, которые и представляют наибольший интерес при каротаже нефтяных и газовых месторождений. Под воздействием разности давлений - гидростатического давления в скважине и пластового давления - буровой раствор "залавливается", стремится проникнуть в поры пласта. Однако из-за того, что размер пор мал, в них попадает только водная основа, так называемый "фильтрат" глинистого бурового раствора, а частицы глины оседают на стенке скважины, образуя глинистую корочку, толщина которой может достигать нескольких сантиметров.

 

 

 

Рис. 1.Факторы, влияющие на величину кажущегося сопротивления при измерениях в условиях буровой скважины

 

В части пласта, прилегающей к стенкам скважины, фильтрат бурового раствора оттесняет и замещает пластовый флюид (нефть, газ или пластовую воду), образуя так называемую "зону проникновения бурового раствора". В зависимости от разности давлений и проницаемости пластов глубина проникновения может достигать от нескольких дециметров до нескольких метров. Внутри зоны проникновения выделяется "зона полностью промытых пород", в пределах которой весь пластовый флюид полностью замещен фильтратом бурового раствора. Эта зона имеет толщину 1-3 дм и следует сразу за глинистой корочкой. В результате таких изменений удельное электрическое сопротивление (УЭС) напротив пласта коллектора не остается постоянным в радиальном направлении, причем характер его изменения неодинаков в водонасыщенных и нефте-газонасыщенных пластах.

 

 

Пористость горных пород, совокупность пустот (пор), заключённых в горных породах. Количественно Пористость горных пород выражается отношением объёма всех пор к общему объёму горных пород (в долях единицы или процентах). Поры в горных породах по величине принято делить на субкапиллярные (менее 0,2 мк), капиллярные (0,2—100 мк), сверхкапиллярные (более 100 мк).

Наиболее высокая  пористость горных пород свойственна почвам и рыхлым осадкам — пескам, глинам и др. (до 60—80% и более). Осадочные и вулканогенные горные породы (песчаники, известняки, лавы, туфы и др.) характеризуются большим диапазоном значений пористости (от 50 до 10% и менее). Магматические и метаморфические породы обладают, как правило, малой пористостью (0,1—3%). С возрастанием глубины залегания пород пористость горных пород обычно уменьшается (особенно осадочных) и на больших глубинах может иметь очень малые значения.

 

  В лабораторных  условиях пористость горных пород определяется методами свободного, вакуумного (под вакуумом) и принудительного (под давлением) насыщения горных пород жидкостью, а также методами, основанными на расширении газа, и др. В полевых условиях для оценки величины пористость горных пород используются различные виды каротажа скважин. Результаты изучения пористость горных пород используются для подсчёта запасов полезных ископаемых (например, нефти и газа), выборе технологии разработки полезных ископаемых и др.

 

Пористость  горных пород -наличие в горной породе пустот, состоящих из пор (пространств между отдельными частицами породы), каверн, трещин и др. Данные о пористость горных пород необходимы для оценки запасов нефти и масштаба предстоящей разработки пласта, а также для сравнения различных участков данного пласта (карты пористости). По происхождению различают сингенетичную и эпигенетичную пористость  горных  пород. Соединяясь между собой, поры и пустоты могут образовывать поровые каналы, которые по величине делятся на сверхкапиллярные (обыкновенные), капиллярные и субкапиллярные. В нефтепромысловой геологии используют эффективную, в гидродинамике — динамическую, а не абсолютную (физическую) пористость  горных пород различают также поверхностную пористость.

 

 

 

Аппарат для определения пористости известняков  и доломитов

(метод  пикнометра):

1 — трубка для образца;

2 — крышка.

 

Количественно пористость горных пород выражается коэффициентом пористости. Коэффициент пористости — отношение суммарного объема пор и пустот в породе к объему всей породы (обычно выражается в процентах или в долях единицы).

Абсолютная (физическая) пористость — общий объем всех пор и пустот в горной породе независимо от их формы, величины и взаимного расположения и связи. Коэффициент абсолютной пористости определяется по методу Мельчера, объемному способу и другим (размельчением). Полная пористость (в %) равна (Vn/V)*100