2014-04-18

1

PROFILOWANIE OPORNOCI - PO Klasyczne profilowania opornoci: gradientowe

potencjaowe

Profilowania elektrometrii otworowej Pomiary elektryczne w otworach wiertniczych s realizowane z uyciem :

staych pl elektrycznych pl elektromagnetycznych o zmiennej czstotliwoci

Metody elektrometrii otworowej opieraj si na zmianie elektrycznych

waciwoci ska: oporno waciwa, przewodno waciwa, przenikalno dielektryczna, zdolno cia do polaryzacji

Pomiary polegaj na rejestracji efektw wywoanych przez pole

elektryczne lub elektromagnetyczne wytworzone w otworze i orodku skalnym.

Najwiksza grup profilowa w tym dziale geofizyki wiertniczej stanowi profilowania i mikroprofilowania opornoci.

Profilowania opornoci

PROFILOWANIE to pomiary geofizyczne wykonane w otworze wiertniczym w celu wyznaczenia profilu litologicznego badanego odwiertu. Nazwa typu profilowania pochodzi od mierzonej fizycznej wasnoci ska. PROFILOWANIE OPORNOCI oznacza pomiar opornoci

waciwej ska w otworze wiertniczym w celu wyznaczenia profilu litologicznego

SONDOWANIE jest pewn modyfikacj profilowania.

Najczciej obejmuje ono kilka profilowa wykonanych sondami o rnych dugociach.

Profilowania opornoci

Pomiary opornoci w otworach mog by podzielone na pi zasadniczych grup: Klasyczne profilowania opornoci: potencjaowe i

gradientowe

Sterowane profilowania opornoci (laterologi)

Profilowania indukcyjne

Mikroprofilowania opornoci

Elektryczne obrazowanie cianki otworu

Przewodzenie prdu elektrycznego przez orodek skalny

Przewodzenie prdu elektrycznego przez orodek skalny jest zwizane z dwoma rodzajami przewodnoci:

Przepyw prdu oznacza ruch jonw obecnych w mediach wypeniajcych przestrze

porow

jonowej

(typu elektrolitycznego)

elektronowej

(typu metalicznego)

Przepyw prdu utosamiany z ruchem elektronw (metale

oraz niektre mineray i skay)

Oporno pozorna Oporno waciwa

W praktyce spotykamy si z orodkami niejednorodnymi:

Sonda pomiarowa znajduje si w otworze wiertniczym wypenionym puczk, ktrej oporno waciwa rni si od opornoci warstw otaczajcych

W wyniku powstawania strefy filtracji oporno skay przylegajcej bezporednio do cianki otworu moe znacznie rni si od opornoci niezmienionej (bez filtratu) czci warstwy.

Powyej i poniej badanej warstwy le skay o innej opornoci.

W orodku niejednorodnym oporno pozorna rni si od opornoci waciwej.

2014-04-18

2

Oporno waciwa Elektryczna oporno waciwa jest pewn charakterystyczn

cech materiau (skay), wasnoci charakteryzujc zdolno materiau do przewodzenia prdu elektrycznego. Zaley od: opornoci waciwej mineraw i ich procentowej zawartoci w skale,

skadu chemicznego,

porowatoci,

procentowej zawartoci roztworw wodnych w jednostce objtoci

skay,

stenia i temperatury tych roztworw,

ksztatu i rozmiaru ziaren (struktury i tekstury skay).

Oporno pozorna Oporno pozorna jest funkcj:

opornoci waciwej badanej warstwy i warstw otaczajcych,

miszoci ska lecych w zasigu badania,

rednicy otworu wiertniczego,

opornoci puczki wypeniajcej ten otwr,

charakteru zmian (filtracja), jakie zaszy w skaach bezporednio

przylegajcych do cianki otworu,

typu i dugoci sondy, ktr wykonuje si pomiar.

Elektryczna oporno waciwa

mineray (bardzo dua oporno waciwa, wyjtkiem s mineray przewodzce prd elektryczny- niektre tlenki, siarczki, metale rodzime - posiadaj one bardzo niskie opornoci waciwe),

wody zoowe (obnienie zawartoci soli prowadzi do wzrostu opornoci waciwej roztworu),

skay ilaste (maj du przewodno jonow czyli niewielk oporno, obecno mineraw ilastych w skale powoduje spadek jej opornoci waciwej),

skay osadowe (oporno zaley od wielu czynnikw m. in. od opornoci mediw zoowych, porowatoci efektywnej i zmienia si w szerokich granicach).

Klasyczne profilowania opornoci

Profilowania opornoci potencjaowe i gradientowe wykorzystuj:

elektrodowe ukady prdowe do wzbudzenia pola elektrycznego w

otworze i orodku skalnym

oraz ukady napiciowe do pomiaru rnicy potencjaw

Zasada pomiaru opornoci w otworze wiertniczym

Sonda zaopatrzona jest w trzy elektrody umieszczone na kablu jedna nad drug. Czwarta elektroda znajduje si w bardzo duej odlegoci od sondy (np. na powierzchni ziemi).

Przez dwie elektrody, nazywane elektrodami prdowymi albo zasilajcymi, oznaczonymi symbolami A i B, przepuszczamy prd elektryczny o nateniu I, ktry powoduje powstanie pola elektrycznego w skaach.

Za pomoc pozostaych dwch elektrod, nazywanych elektrodami pomiarowymi, oznaczonymi symbolami M i N, mierzymy rnic potencjaw midzy dwoma punktami tego pola.

Klasyczne profilowania opornoci - Sondy pomiarowe

Sonda pierwsza ma dwie elektrody pomiarowe i jedn prdow, sonda druga ma dwie elektrody prdowe i jedn pomiarow.

Elektrody wczone w jeden obwd,

np. prdowy lub pomiarowy, nosz nazw elektrod parzystych. Trzecia elektroda wczona w jeden obwd z elektrod znajdujc si na powierzchni ziemi nosi nazw elektrody nieparzystej.

Sonda majca jedn elektrod

prdow nosi nazw sondy jednobiegunowej, sonda z dwiema elektrodami prdowymi - dwubiegunowej.

2014-04-18

3

Klasyczne profilowania opornoci - Sondy pomiarowe Rozrniamy dwa zasadnicze

typy sond: sondy potencjaowe odlego midzy elektrodami

parzystymi jest znacznie wiksza od odlegoci midzy elektrod nieparzyst i rodkow

Klasyczne profilowania opornoci - Sondy pomiarowe

sondy gradientowe odlego midzy elektrodami parzystymi jest znacznie mniejsza od odlegoci midzy elektrod rodkow i nieparzyst.

Klasyczne profilowania opornoci - Sondy pomiarowe

sonda odwrotna, to sonda potencjaowa, w ktrej elektrody parzyste s umieszczone powyej elektrody nieparzystej

sonda szeregowa, to sonda potencjaowa, w ktrej elektrody parzyste umieszczone s poniej elektrody nieparzystej

Klasyczne profilowania opornoci - Sondy pomiarowe

sonda stropowa, to sonda gradientowa z parzystymi elektrodami w jej grnej czci

sonda spgowa, to sonda gradientowa z elektrodami parzystymi w jej dolnej czci

Sondy pomiarowe

Sondy jednego typu rozrniamy wedug ich dugoci.

Dugoci sondy

gradientowej nazywamy odlego od elektrody nieparzystej do punktu znajdujcego si w poowie odlegoci midzy elektrodami parzystymi.

Dugoci sondy

potencjaowej nazywamy odlego od elektrody nieparzystej do rodkowej czyli odcinek

( ).

AM

ZADANIE 1. Okreli typ sondy i poda jaka jest jej dugo

M2.5A0.25B

N5,0M0,5A

B4,48A1,62M

A0,8B5,3M

M4.0A0.5B,

B4.48A0.5M,

B2.25 A0.25M,

B0.5A1.0M

2014-04-18

4

Ksztat krzywej opornoci przy profilowaniu potencjaowym Krzywe s symetryczne. Zmiana miszoci warstwy moe prowadzi do zmiany ksztatu krzywej. Pooenie stropu i spgu warstwy nie jest wyranie zaznaczone, szczeglnie

w przypadku warstwy o mniejszej miszoci. Gdy miszo warstwy jest mniejsza od dugoci sondy, wystpuje zjawisku

inwersji opornoci pozornej w stosunku do opornoci rzeczywistej. Oporno pozorna zarejestrowana sond potencjaow w poziomie o duej

miszoci jest bardzo bliska rzeczywistej wartoci.

Ksztat krzywej opornoci zarejestrowanej sond gradientow Krzywe s asymetryczne wzgldem osi warstwy.

Nazwa sonda stropowa i spgowa objania, e pierwsza z nich zaznacza na wykresie maksimum opornoci w stropie warstwy o duej miszoci i wysokiej opornoci, druga za w spgu tej warstwy.

Krzywe wyranie wyznaczaj pooenie gbokoci zalegania stropu i spgu badanego poziomu.

Ekstrema zaznaczaj si wyraniej, gdy stosunek miszoci warstwy do dugoci sondy gradientowej jest duy.

Krzywe zarejestrowane sondami gradientowymi o maych dugociach, mog by stosowane do wyznaczania granic zalegania warstw.

Sterowane profilowania

opornoci Sterowane profilowania opornoci

tworz grup pomiarw, w ktrych wpyw otworu na oporno pozorn zosta znacznie ograniczony, na podstawie ktrych mona wyznaczy rzeczywiste opornoci stref otaczajcych otwr.

Sondy do sterowanego profilowania opornoci POst (Laterolog) stanowi udoskonalenie sond klasycznych.

Celem tych sond jest jak najbardziej dokadne ukierunkowanie wizki linii si pola elektrycznego do orodka skalnego, aby zwikszy wpyw czci orodka nie zmienionego filtracj na mierzony sygna.

Schemat rozkadu linii prdowych bez sterowania (z lewej)

i ze sterowaniem (z prawej) polem elektrycznym

Rne typy sond sterowanych

Sondy siedmioelektrodowe (LL7)

Sondy trjelektrodowe (LL3) ,

Sondy sferyczne(SFL)

Sondy dziewicioelektrodowe (DLL dual laterolog) - rejestracja dwch krzywych opornoci pozornej tzw. sond o rednim zasigu (LLs) i o dalekim zasigu (LLd)

LL3 skada si z trzech cylindrycznych elektrod elektrody centralnej A0 i dwch elektrod sterujcych (ekranujcych) A1 i A2 zwartych i rozmieszczonych symetrycznie stosunku do A0 Prd przepywajcy przez elektrody sterujce ksztatuje wizk linii si pola elektrycznego w postaci warstwy o miszoci zblionej do dugoci elektrody A0

Zastosowanie dodatkowych elektrod ogniskujcych na modelowanie wizki prdowej Prd wysyany przez elektrod centralna jest ukierunkowany i rozprzestrzenia si prostopadle do cianki otworu

Zastosowanie klasycznych profilowa opornoci

Jakociowe: wstpne wyznaczanie litologii, wyznaczenie granic warstw, wykonanie korelacji midzyotworowej, wyznaczenie kontaktu midzy mediami nasycajcymi, wyznaczenie rodzaju nasycenia przestrzeni porowej ska.

Ilociowe: okrelenie rzeczywistej elektrycznej opornoci waciwej ska, okrelenie wielkoci nasycenia przestrzeni porowej ska rop,

gazem i wod zoow (procentowe), zarwno w warstwie niezmienionej, jak i w strefie filtracji,

wyznaczenie cinienia zoowego, obliczenie wspczynnika porowatoci efektywnej, obliczenie wspczynnika przepuszczalnoci, wyznaczenie zasigu strefy filtracji,

2014-04-18

5

Zastosowanie sterowanych profilowa opornoci Sterowane profilowania opornoci wykorzystuje si do

rozwizywania nastpujcych zagadnie: wydzielenia poziomw zbiornikowych, nasyconych

solankami oraz poziomw ropo- i gazononych,

okrelenia rzeczywistej opornoci warstwy oraz obliczenia wspczynnika porowatoci efektywnej i wspczynnika nasycenia wod (wglowodorami),

wyznaczenia zasigu strefy filtracji,

okrelenia ruchomych wglowodorw w przestrzeni porowej skay.

Wyznaczenie wspczynnika porowatoci efektywnej

W skaach niezailonych o porowatoci intergranularnej wspczynnik porowatoci efektywnej mona wyznaczy na podstawie Rwnania Archiego:

F parametr porowatoci wspczynnik porowatoci efektywnej R0 elektryczna oporno waciwa warstwy w 100% nasyconej woda zoow Rw elektryczna oporno waciwa wody zoowej Ri elektryczna oporno waciwa strefy filtracji Rmf+w elektryczna oporno waciwa mieszaniny filtratu puczki i wody zoowej Rx0 elektryczna oporno waciwa strefy przemytej Rmf elektryczna oporno waciwa filtratu puczki

a wspczynnik odsortowania m wskanik zwizoci skay

Dla a = 1 m poniej 1,7 odpowiadaj ska sabo zwizym , o porowatoci efektywnej ok 20%

m 2,0 2,2 stosuje si dla ska zbitych, o maej porowatoci

mfxwmfiwRRRRRRF

F

///

1

00

2

m

aF

ZADANIE 2 Obliczenie wspczynnika porowatoci efektywnej

Dane: Oporno filtratu puczkowego Rmf=0,276m w temperaturze T01=18,89C.

Temperatura warstwy Tw =49,52C

RMSFL = 13,2[m]

MSFL mikrosonda sferycznie sterowana, pomiar opornoci strefy przemytej

1. Redukcja opornoci filtratu puczki z temperatury pomiaru do temperatury warstwy.

Rmf(Tw) oporno filtratu puczki w temperaturze warstwy Tw [m],

Rmf(To1) oporno filtratu puczki w temperaturze pomiaru T01 [m],

k wspczynnik (k = 21,5C).

2. Obliczenie wspczynnika porowatoci efektywnej (dla: m=1,7; a=1)

wyznaczy na podstawie Rwnania Archiego

KT

KTRR

w

TmfTmf w

01)()( 01

Ocena charakteru nasycenia ska Do wyznaczania wspczynnika nasycenia wod ska hydrofilowych (czyli

podatnych na zwilanie wod), niezawierajcych materiau ilastego, charakteryzujcych si porowatoci midzyziarnist stosuje si metody: metoda Archiego; metoda Tixiera (metoda Gr Skalistych); metoda firmy Schlumberger; metoda L. de Witte.

Miar charakteru nasycenia ska jest wspczynnik nasycenia ska wod, bowiem jego wielko automatycznie warunkuje warto wspczynnika nasycenia ska rop Sr lub gazem Sg. Wiadomo bowiem, e wielkoci te wi ze sob nastpujca zaleno:

Poniewa opornoci waciwe ropy i gazu maj niewspmierne wysokie wartoci wzgldem opornoci wody zoowej moemy udziay Sr i Sg rozpatrywa cznie jako wspczynnik ropogazononoci Srg (bo najczciej jest ukad dwufazowy):

Obliczanie wspczynnika nasycenia wod metod Archiego

Znajc oporno niezailonej warstwy nasyconej wglowodorami Rt oraz oporno warstwy w peni nasyconej wod R0 mona wyznaczy wspczynnik nasycenia wod Sw - Archie[1942]

lub

n wskanik zwilalnoci ska (1,3 4,3 w zalenoci od typu skay rodzaju zwilalnoci (hydrofilowa, hydrofobowa) itd.)

F parametr porowatoci

W strefie przemytej:

Iloraz ww. rwna umoliwia obliczenie wspczynnika nasycenia woda w strefie niezmienionej ska niezailonych o porowatoci midzyziarnowej.

Skd bierzemy R0? Jako oporno waciw R0 moe by przyjta oporno tej samej, lub

analogicznej, wg geologicznej charakterystyki, warstwy poza konturem ropononoci. Jest to jednak dopuszczalne tylko w tym przypadku, gdy warstwy s jednorodne, a mineralizacja ich wody zoowej jest taka sama.

Warto R0 moe by take obliczona, jeli znane s: Rw elektryczna oporno waciwa wody zoowej; oporno wzgldna (parametr porowatoci) F.

Dla okrelenia opornoci warstwy wodononej nasyconej w 100% wod mona korzysta z empirycznego rwnania Archiego:

w

w

RFRR

RF 0

0