Эффективная пористость

эффективная пористость Чаще всего считается, что представляет собой пористость породы или осадка, способную способствовать потоку жидкости через породу или осадок, или часто с точки зрения «потока в скважину ». Пористость, которая не считается «эффективной пористостью», включает воду, связанную с частицами глины (известную как связанная вода ), и изолированную «кавернозную» пористость ( каверны , не связанные с другими порами, или тупиковые поры). Эффективная пористость имеет большое значение при рассмотрении пригодности горных пород или отложений в качестве резервуаров нефти или газа или в качестве водоносных горизонтов .

У этого термина нет единого или четкого определения. Даже некоторые термины, используемые в его математическом описании (« $V_{cl}$ " и " $V_{sh}$ ») имеют несколько определений.

Предыстория нескольких определений

Кварц

«Кварц» (более точно называемый «неглинистыми минералами») образует часть матрицы или , с точки зрения анализа керна, часть объема зерна.

Слои глины

«Слои глины» представляют собой сухую глину (Vcl ₎ , которая также составляет часть объема зерна. Если образец керна высушивается в обычной сухой печи (неувлажненная атмосфера), то слои глины и кварц вместе образуют объем зерна, а все остальные компоненты представляют собой «полную пористость» анализа керна (несмотря на комментарии в ^[2]). Эта общая пористость керна обычно будет эквивалентна общей пористости, полученной из каротажа плотности, когда используются репрезентативные значения плотности матрицы и флюида.

Слои глины содержат OH ⁻ группы (часто называемые «структурной водой»). Эта структурная вода никогда не является частью порового объема. Однако, поскольку нейтронный каротаж определяет H (водород), а весь обнаруженный таким образом водород отводится как поровое пространство, тогда нейтронный каротаж будет переоценивать пористость в глинистых породах, определяя OH. ⁻ как часть порового пространства.

Глиняные поверхности и прослойки

«Глинистые поверхности и прослои» включают электрохимически связанную воду (глиносвязанную воду или CBW), объем которой варьируется в зависимости от типа глины и минерализации пластовой воды (см. раздел «Приложения»). Наиболее распространенное определение эффективной пористости песчаников исключает CBW как часть пористости, тогда как CBW включается как часть общей пористости. ^[3]^[4] То есть:

{\text{Effective porosity}}={\text{Total porosity}}-{\text{CBW}}

Для оценки эффективной пористости образцы сушат при относительной влажности 40–45 % и температуре 60 °С. Это означает, что можно сохранить от одного до двух молекулярных слоев CBW и на образцах можно измерить форму «эффективной пористости». Однако CBW, удерживаемый высушенными во влажном состоянии пробками керна, не обязательно является репрезентативным для CBW в пласте в пластовых условиях. Такое отсутствие представленности резервуара происходит не только потому, что CBW стремится к минимальному значению в кернах, высушенных во влажной среде при заданных условиях. ^[5] но также и потому, что количество CBW в пластовых условиях меняется в зависимости от солености пластовой воды в «эффективном» поровом пространстве. ^[6]^[2]Керны, высушенные во влажном состоянии, не содержат воды в «эффективном» поровом пространстве и, следовательно, никогда не могут достоверно отражать состояние пласта CBW. Еще одна сложность может возникнуть в том, что при влажной сушке кернов иногда в микропорах, свободных от глины, может оставаться конденсационная вода. ^[7]

Логарифм эффективной пористости включает CBW как часть объема сланца (V _sh ). V _sh больше, чем объем V _cl, не только потому, что он включает CBW, но и потому, что V _sh включает в себя зерна кварца (и других минералов) размера глины (и алеврита), а не только чистую глину.

Маленькие поры

«Маленькие поры» содержат капиллярную воду, которая отличается от CBW тем, что она физически (а не электрохимически) связана с породой (капиллярными силами). Капиллярная вода обычно составляет часть эффективного порового пространства как для каротажа, так и для анализа керна.Однако микропористое поровое пространство, связанное со сланцами (где вода удерживается капиллярными силами и, следовательно, не является истинным CBW), обычно оценивается как часть V _sh по каротажным диаграммам и, следовательно, не включается в состав эффективной пористости. Общее количество воды, связанной со сланцами, правильнее называть «сланцевой водой», стоимость которой выше, чем у CBW. ^[8] Если мы увлажним высушенные образцы керна, (некоторая часть) электрохимически связанной CBW будет сохранена, но не будет сохранена капиллярно-связанная микропористая вода (несмотря на комментарии в ^[7]). Таким образом, хотя из рисунка следует, что высушенный во влажной среде керн может иметь эффективную пористость, подобную эффективной пористости каротажного анализа, эффективная пористость керна обычно будет выше (см. раздел «Примеры») – несмотря на комментарии. ^[2] Традиционно истинный CBW не измерялся напрямую ни на кернах, ни на каротажных диаграммах, хотя измерения ЯМР являются многообещающими. ^[9]

На заданной высоте над уровнем свободной воды капиллярная вода становится «невосстанавливаемой». Эта капиллярная вода образует неснижаемую водонасыщенность («Swi») по отношению к эффективной пористости (несмотря на включение микропористой воды как Vsh _во время каротажного анализа), тогда как для общей пористости CBW и капиллярная вода вместе образуют «Swi».

Большие поры

«Крупные поры» содержат углеводороды (в углеводородсодержащем пласте). Выше переходной зоны будут течь только углеводороды. Эффективную пористость (см. рисунок ниже) можно классифицировать только как большие поровые пространства, заполненные углеводородами, над переходной зоной. ^[10]

Как ни странно, эффективное поровое пространство приравнивается к вытесняемому объему пор углеводородов. В этом контексте, если бы остаточная насыщенность углеводородами была рассчитана на уровне 20%, то только 80% заполненных углеводородами пор на рисунке составили бы эффективное поровое пространство.

Изолированные поры

«Изолированные поры» в обломках и большинстве карбонатов вносят незначительный вклад в пористость. Есть исключения. В некоторых карбонатах, например, образцы микроскопических организмов могут кальцифицироваться, образуя значительное изолированное внутричастное поровое пространство, которое не связано с межчастичным поровым пространством, доступным для хранения и потока углеводородов. В таких случаях анализ керна будет фиксировать только межчастное поровое пространство, или «эффективную пористость», тогда как плотностной и нейтронный каротажи будут фиксировать общее поровое пространство. Только раздробив породу, анализ керна может дать общую пористость, видимую в каротажных диаграммах. Традиционное определение эффективной пористости в нефтяной инженерии и анализе керна представляет собой сумму взаимосвязанного порового пространства, то есть исключая изолированные поры. ^[11] Поэтому на практике для подавляющего большинства осадочных пород такое определение эффективной пористости приравнивается к общей пористости.

Краткое изложение условий

Общая пористость: Объем породы-коллектора, заполненной жидкостью (нефтью, водой, газом), выраженный в процентах или долях от общего (объемного) объема породы.

Эффективная пористость $\phi _{e1}$: Сумма всего взаимосвязанного порового пространства. В подавляющем большинстве случаев этот анализ керна и определение эффективной пористости в нефтяной инженерии приравниваются к общей пористости.

Эффективная пористость $\phi _{e2}$: Эффективная пористость, измеренная на образцах керна, которые высушены во влажной печи, так что глины сохраняют один или два молекулярных слоя связанной воды, однако этот показатель CBW стремится к минимуму и, вероятно, не является репрезентативным для коллектора.

Эффективная пористость $\phi _{e3}$: Общая пористость минус связанная глиной вода (CBW).

Эффективная пористость $\phi _{e4}$: Логарифм эффективной пористости. По сути, общая пористость минус сланцевая вода, где твердые минералы и объем сланца (Vsh) составляют матрицу (неэффективная пористость), а оставшийся объем представляет собой эффективную пористость. Для практических целей Vsh включает твердые глины, глинистые и алевритистые фракции неглинистых минералов, а также CBW и капиллярно-связанную воду, связанную с микропорами сланца.

Эффективная пористость $\phi _{e5}$: В углеводородоносном коллекторе выше переходной зоны только то поровое пространство, которое заполнено углеводородами. Судя по данным ЯМР, это соответствует индексу свободной жидкости (FFI), другими словами, всему поровому пространству выше порогового значения Т2.; Определение эффективной пористости и микропористости можно определить по распределению Т2 ЯМР, а также по кривой капиллярного давления. Кумулятивное распределение для полностью насыщенного образца сравнивается с кумулятивным распределением после центрифугирования при давлении 100 фунтов на квадратный дюйм. Время отсечки, которое разделяет распределение Т2 на макропористость и микропористость, определяется как время релаксации в точке, где совокупная пористость полностью насыщенного образца равна неснижаемой водонасыщенности. ^[12]

Эффективная пористость $\phi _{e6}$: Объем порового пространства, содержащий только добываемые углеводороды.

Глинисто-связанная вода (CBW)

Количество связанной глиной воды определяется по следующему уравнению

{\text{CBW}}=\phi _{t}\cdot {\text{SF}}\cdot {\text{Qv}}

^[6]^[2]

где

\phi _{t}

общая пористость,

{\text{SF}}

коэффициент солености

и

{\text{Qv}}

– емкость катионного обмена , мэкв/мл порового пространства

Коэффициент солености (SF): $0.6425\cdot S^{-0.5}+0.22$; где S — соленость в г / л ,

Примеры

Яркий пример несоответствия эффективной пористости керна и каротажной эффективной пористости можно найти в некоторых коллекторах Гринсэнд в Западной Австралии . Зеленые пески имеют зеленый цвет из-за железосодержащего глауконита обычно распознается как иллит / слюда или смешанная иллит- смектитовая глина , который методом рентгеновской дифракции . Глауконит сам по себе будет содержать электрохимически связанную воду (CBW) из-за типа глины. Однако что более важно для рассмотрения эффективной пористости, зерна глауконита (часть Vsh) имеют внутричастное микропористое поровое пространство, которое удерживает капиллярно-связанную воду. Глауконит может составлять большой процент породы-коллектора, и поэтому связанное с ним внутричастное поровое пространство может быть значительным. Каротажная эффективная пористость, рассчитанная на уровне 25% в некоторых коллекторах Гринсэнд, показала, что эффективная пористость по анализу керна равна 35% на эквивалентных глубинах. ^{[ нужна ссылка ]} Разница заключается в глауконитовой микропористости, которая в пластовых условиях содержит воду и включается в состав Vsh (неэффективная пористость) при каротажном анализе. Однако глауконитовая микропористость измеряется как часть эффективной пористости образцов керна, даже если они высушены во влажной среде.

Зеленые пески могут вызывать различные трудности при анализе каротажа пористости. ОЙ ⁻ радикалы влияют на нейтронные журналы; железный компонент вызывает проблемы, и для интерпретации каротажа плотности необходимо учитывать различную гидратацию глины. Железный компонент влияет на записи ЯМР, а глина влияет на акустическую запись. Поэтому важно иметь керн или, по крайней мере, хорошее понимание геологии, прежде чем прибегать к взаимосвязи общей и эффективной пористости.

См. также

Примечания

Vcl выражается как: сухая глина; ^[3] сухая глина плюс CBW. ^[10] Vsh описывается как: сухая глина плюс CBW (одна из версий «идеального сланца»). ^[8]); сухая глина, CBW плюс ил (идеальный сланец Dual Water на диаграмме выше); ^[13] сухая глина, ил, CBW плюс сланцевая микропористая вода («практический сланец» ^[8]).
Различные значения эффективной пористости не обязательно являются взаимоисключающими. Более того, объединяющей основной темой является взаимосвязанное поровое пространство, хотя несвязанное поровое пространство может возникнуть в результате ряда различных механизмов, таких как физически изолированные поры, созданные кальцинированными окаменелостями, или микропористость, изолированная потоком.
Независимо от того, какое определение пористости используется, расчетное содержание углеводородов всегда должно быть одним и тем же. По этой причине запасы углеводородов могут быть выражены в процентах от общего (общего) объема породы, тем самым полностью игнорируя проблему пористости. Однако, поскольку современные каротажные инструменты не могут напрямую определять наличие только углеводородов, промежуточный этап расчета пористости по-прежнему остается основной необходимостью.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Эслингер Э. и Пивер Д. «Глинистые минералы для геологов-нефтяников и инженеров», Краткий курс SEPM № 22, 1988.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Юхас, И. «Преобразование обычных данных по воздухопроницаемости в данные по напряженной проницаемости для рассола», Десятый европейский симпозиум по оценке пластов, документ Y, 1986.
^ Перейти обратно: ^а ^б Уортингтон, П.Ф. «Совместная интерпретация данных керна и каротажа посредством объединения моделей эффективной и общей пористости» В: Харви, П.К. и Ловелл, Массачусетс (редакторы), Core-LogIntegration, Geological Society, London , Special Publications, 136, 213-223. .
^ Адамс, С., «Пористость — общая или эффективная», веб-сайт WellEval.com, 2005 г.
^ Буш, округ Колумбия, и Дженкинс, Р.Э., «Правильная гидратация глин для определения свойств горных пород», SPE 2589, JPT, июль 1970 г., 800-804.
^ Перейти обратно: ^а ^б Хилл, Х.Дж., Ширли, О.Дж., Кляйн, Г.Е. «Связанная вода в сланцевых песках — ее связь с Qv и другими свойствами пласта», Log Analyst, май – июнь 1979 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Нарахара, генеральный менеджер; Мур, КР (1988). «Измерение пористости, насыщенности и проницаемости по керну: понимание трудностей». Технический обзор . 36 (4): 22–36. дои : 10.2118/18318-мс .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Элсет, Трим; Николайсен, Руне; Робертс, Дэвид ЭР (2001). «Коррекция зернистой плотности каротажа плотности; метод калибровки керна для улучшения прогноза пористости в минерализованных коллекторах слюдистого песчаника» . Ежегодный симпозиум SPWLA по лесозаготовкам . 42 . Общество петрофизиков и аналитиков скважин.
^ Мартин, П.; Дэйси, Дж. (1 января 2004 г.). «Эффективное качество по результатам ядерных испытаний ЯМР» . Ежегодный симпозиум SPWLA по лесозаготовкам . 45 . Общество петрофизиков и аналитиков скважин.
^ Перейти обратно: ^а ^б Крюк, Джеффри Р. (2003). «Введение в пористость» . Петрофизика . 44 (3). ISSN 1529-9074 .
^ Американский нефтяной институт (1998). API RP 40: Рекомендуемые методы анализа керна . Американский нефтяной институт. ОСЛК 950701150 .
^ Хоссейн, Закир; Граттони, Карлос А.; Солимар, Микаэль; Фабрициус, Ида Л. (1 мая 2011 г.). «Петрофизические свойства зеленого песка, предсказанные на основе измерений ЯМР» . Нефтяная геология . 17 (2): 111–125. Бибкод : 2011PetGe..17..111H . дои : 10.1144/1354-079309-038 . ISSN 1354-0793 . S2CID 130795758 .
^ Клавьер, К.; Коутс, Г.; Думануар, Дж. (1 апреля 1984 г.). «Теоретические и экспериментальные основы двухводной модели интерпретации глинистых песков» . Журнал Общества инженеров-нефтяников . 24 (2): 153–168. дои : 10.2118/6859-PA . ISSN 0197-7520 .

[:3-1] Перейти обратно: ^а ^б Эслингер Э. и Пивер Д. «Глинистые минералы для геологов-нефтяников и инженеров», Краткий курс SEPM № 22, 1988.

[r6-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Юхас, И. «Преобразование обычных данных по воздухопроницаемости в данные по напряженной проницаемости для рассола», Десятый европейский симпозиум по оценке пластов, документ Y, 1986.

[r2-3] Перейти обратно: ^а ^б Уортингтон, П.Ф. «Совместная интерпретация данных керна и каротажа посредством объединения моделей эффективной и общей пористости» В: Харви, П.К. и Ловелл, Массачусетс (редакторы), Core-LogIntegration, Geological Society, London , Special Publications, 136, 213-223. .

[r3-4] Адамс, С., «Пористость — общая или эффективная», веб-сайт WellEval.com, 2005 г.

[r4-5] Буш, округ Колумбия, и Дженкинс, Р.Э., «Правильная гидратация глин для определения свойств горных пород», SPE 2589, JPT, июль 1970 г., 800-804.

[r5-6] Перейти обратно: ^а ^б Хилл, Х.Дж., Ширли, О.Дж., Кляйн, Г.Е. «Связанная вода в сланцевых песках — ее связь с Qv и другими свойствами пласта», Log Analyst, май – июнь 1979 г.

[:0-7] Перейти обратно: ^а ^б Нарахара, генеральный менеджер; Мур, КР (1988). «Измерение пористости, насыщенности и проницаемости по керну: понимание трудностей». Технический обзор . 36 (4): 22–36. дои : 10.2118/18318-мс .

[:1-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с Элсет, Трим; Николайсен, Руне; Робертс, Дэвид ЭР (2001). «Коррекция зернистой плотности каротажа плотности; метод калибровки керна для улучшения прогноза пористости в минерализованных коллекторах слюдистого песчаника» . Ежегодный симпозиум SPWLA по лесозаготовкам . 42 . Общество петрофизиков и аналитиков скважин.

[9] Мартин, П.; Дэйси, Дж. (1 января 2004 г.). «Эффективное качество по результатам ядерных испытаний ЯМР» . Ежегодный симпозиум SPWLA по лесозаготовкам . 45 . Общество петрофизиков и аналитиков скважин.

[:2-10] Перейти обратно: ^а ^б Крюк, Джеффри Р. (2003). «Введение в пористость» . Петрофизика . 44 (3). ISSN 1529-9074 .

[11] Американский нефтяной институт (1998). API RP 40: Рекомендуемые методы анализа керна . Американский нефтяной институт. ОСЛК 950701150 .

[12] Хоссейн, Закир; Граттони, Карлос А.; Солимар, Микаэль; Фабрициус, Ида Л. (1 мая 2011 г.). «Петрофизические свойства зеленого песка, предсказанные на основе измерений ЯМР» . Нефтяная геология . 17 (2): 111–125. Бибкод : 2011PetGe..17..111H . дои : 10.1144/1354-079309-038 . ISSN 1354-0793 . S2CID 130795758 .

[13] Клавьер, К.; Коутс, Г.; Думануар, Дж. (1 апреля 1984 г.). «Теоретические и экспериментальные основы двухводной модели интерпретации глинистых песков» . Журнал Общества инженеров-нефтяников . 24 (2): 153–168. дои : 10.2118/6859-PA . ISSN 0197-7520 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]