Эффективная пористость - Effective porosity

Эффективная пористость чаще всего считается представителем пористость камня или осадка, которые могут способствовать поток жидкости через породу или отложения, или часто в терминах "потока к скважина ". Пористость, которая не считается" эффективной пористостью ", включает воду, связанную с частицами глины (известную как связанная вода ) и изолированной «кавернозной» пористости (каверны не связан с другими порами). Эффективная пористость имеет большое значение при рассмотрении пригодности горных пород или отложений в качестве нефти или газа. резервуары, или как водоносные горизонты.

У этого термина нет единого или однозначного определения. Даже некоторые термины, использованные в его математическом описании ("${displaystyle V_{cl}}$" и "${displaystyle V_{sh}}$”) Имеют несколько определений.

Предпосылки для нескольких определений

Составляющие валового (валового) объема в виде полосы. Отдельные компоненты не в масштабе. Например, пористость и объем пор чрезмерно подчеркнуты в иллюстративных целях. По материалам Eslinger and Pevear^[1]

Кварцевый

«Кварц» (более удачно именуемый «неглинистые минералы») является частью матрица, или в терминах анализа керна, часть объема зерна.

Слои глины

«Слои глины» - это сухая глина (V_cl), которые также составляют часть объема зерна. Если образец керна сушат в обычной сухой печи (невлажная атмосфера), слои глины и кварц вместе образуют объем зерна, а все остальные компоненты составляют «общую пористость» анализа керна (несмотря на комментарии в ^[2]). Эта общая пористость керна обычно будет эквивалентна общей пористости, полученной из диаграммы плотности, когда используются репрезентативные значения для плотности матрицы и жидкости.

Слои глины содержат  ОЙ⁻ группы (часто называемые «структурной водой»). Эта структурная вода никогда не входит в объем пор. Однако, поскольку нейтрон журналы смысл H (водород) и все водород so-sensed выделяется как поровое пространство, тогда нейтронный каротаж будет переоценивать пористость в глинистых породах путем измерения  ОЙ⁻ как часть порового пространства.

Глиняные поверхности и прослойки

«Глиняные поверхности и прослойки» включают электрохимически связанная вода (глинистая вода или CBW), объем которой варьируется в зависимости от типа глины и солености 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] Это:

${displaystyle { ext{Effective porosity}}={ ext{Total porosity}}-{ ext{CBW}}}$

Для оценки эффективной пористости образцы сушат на 40-45%. относительная влажность и 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 влагой пробками керна, не обязательно является показателем CBW в пласте в пластовых условиях. Это отсутствие представления резервуара происходит не только из-за того, что CBW стремится к минимальному значению в кернах, высушенных влажностью при определенных условиях.^[5] но также потому, что количество CBW в пластовых условиях изменяется в зависимости от солености пластовой воды в «эффективном» поровом пространстве.^[6][2]Керны, высушенные влажностью, не содержат воды в «эффективном» поровом пространстве, и поэтому никогда не могут точно отражать состояние CBW коллектора. Еще одна сложность может возникать в связи с тем, что влажная сушка стержней может иногда оставлять воду конденсата в микропорах, свободных от глины.^[7]

Логарифмический вывод эффективной пористости включает CBW как часть объема сланца (V_ш). V_ш больше объема V_cl не только потому, что он включает CBW, но и потому, что V_ш включает зерна кварца (и других минералов) размером с глину (и размером с ил), а не только чистую глину.

Мелкие поры

«Маленькие поры» содержат капилляр вода, которая отличается от CBW тем, что она физически (не электрохимически) связана с породой (капиллярными силами). Капиллярная вода обычно является частью эффективного порового пространства как для каротажного анализа, так и для анализа керна. Однако микропористое поровое пространство, связанное с сланцами (где вода удерживается капиллярными силами и, следовательно, не является истинным CBW), обычно оценивается как часть V_ш по бревнам и поэтому не включается в состав эффективной пористости. Общая вода, связанная со сланцами, более правильно называть «сланцевой водой», которая по стоимости выше, чем CBW.^[8] Если мы увлажним высушенные образцы керна, (некоторые из) электрохимически связанные CBW останутся, но никакая микропористая вода, связанная с капиллярами (несмотря на комментарии в ^[7]). Следовательно, хотя из рисунка следует, что высушенный влажностью керн может дать эффективную пористость, аналогичную эффективной пористости каротажного анализа, эффективная пористость керна обычно будет выше (см. Раздел «Примеры») - несмотря на комментарии в.^[2] Традиционно истинная CBW не измеряется напрямую ни на кернах, ни по каротажам, хотя измерение ЯМР обнадеживает.^[9]

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

Большие поры

«Большие поры» содержат углеводороды (в углеводородсодержащем пласте). Выше переходной зоны будут течь только углеводороды. Эффективная пористость (со ссылкой на рисунок ниже) может быть классифицирована как только заполненные углеводородами большие поровые пространства над переходной зоной.^[10]

Как ни странно, эффективное поровое пространство приравнивается к объему пор замещаемого углеводорода. В этом контексте, если остаточная углеводород насыщение было рассчитано на уровне 20%, тогда только 80% пор, заполненных углеводородами на рисунке, будут составлять эффективное поровое пространство.

Изолированные поры

«Изолированные поры» в обломки, и большинство карбонаты, вносят незначительный вклад в пористость. Есть исключения. В некоторых карбонатах, например, тесты микроскопических организмов могут кальцифицироваться, чтобы создать значительное изолированное внутриклассовое поровое пространство, которое не связано с межклеточным пространством пор, доступным для хранения и потока углеводородов. В таких случаях при анализе керна будет регистрироваться только пространство между отдельными порами или «эффективная пористость», тогда как в каротажах плотности и нейтронного каротажа будет регистрироваться общее поровое пространство. Только путем дробления породы анализ керна может дать общую пористость, видимую на каротажных диаграммах. Традиционный Нефтяная инженерия а определение эффективной пористости в анализе керна - это сумма взаимосвязанного порового пространства, то есть исключая изолированные поры.^[11] Поэтому на практике для подавляющего большинства осадочный горных пород, это определение эффективной пористости приравнивается к общей пористости.

Краткое изложение условий

Краткое изложение терминов, использующих концепции Eslinger & Pevear^[1]

Общая пористость

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

Эффективная пористость ${displaystyle phi _{e1}}$

Сумма всего связанного между собой порового пространства. В подавляющем большинстве случаев этот анализ керна и определение эффективной пористости в нефтедобыче приравнивается к общей пористости.

Эффективная пористость ${displaystyle phi _{e2}}$

Эффективная пористость, измеренная на образцах керна, высушенных в сушильном шкафу, так что глины удерживают один или два молекулярных слоя связанной воды, однако эта CBW стремится к минимуму и, вероятно, не является репрезентативной для коллектора.

Эффективная пористость ${displaystyle phi _{e3}}$

Общая пористость за вычетом глинистой воды (CBW).

Эффективная пористость ${displaystyle phi _{e4}}$

Эффективная пористость журнала. По сути, общая пористость минус сланцевая вода, где твердые минералы и объем сланца (Vsh) составляют матрицу (неэффективная пористость), а оставшийся объем составляет эффективную пористость. Для практических целей Vsh включает твердые глины и фракцию неглинистых минералов размером с глину и по крупности, плюс CBW и капиллярно связанную воду, связанную с микропорами сланца.

Эффективная пористость ${displaystyle phi _{e5}}$

В углеводородном пласте над переходной зоной только то поровое пространство, которое заполнено углеводородами. Из журнала ЯМР это соответствует индексу свободной жидкости (FFI), другими словами, всему поровому пространству выше порогового значения T2.

Эффективное определение 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 100 psi. 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 ${displaystyle phi _{e6}}$

Объем порового пространства, который содержит только добываемые углеводороды.

Глинистая вода (CBW)

Количество глины-связанная вода определяется следующим уравнением

${displaystyle { ext{CBW}}=phi _{t}cdot { ext{SF}}cdot { ext{Qv}}}$^[6][2]

где ${displaystyle phi _{t}}$ общая пористость, ${displaystyle { ext{SF}}}$ является соленость фактор

и ${displaystyle { ext{Qv}}}$ это Катионообменная емкость, мэкв / мл поровое пространство

Коэффициент солености (SF)

${displaystyle 0.6425cdot S^{-0.5}+0.22}$

где S это соленость в грамм /л,

Примеры

Наглядный пример несоответствия эффективной пористости керна и каротажной эффективной пористости дает некоторые Greensand резервуары в Западная Австралия. Зеленые пески зеленые из-за содержания железа глауконит который обычно распознается как иллит /слюда или смешанный слой иллит-смектит глина дифракция рентгеновских лучей. Глауконит как таковой будет включать электрохимически связанную воду (CBW) из-за типов глины. Однако, что более важно для рассмотрения эффективной пористости, зерна глауконита (часть Vsh) имеют внутри-определенное микропористое пространство пор, которое удерживает капиллярно-связанную воду. Глауконит может составлять значительную часть породы-коллектора, и поэтому связанное с ним внутрипоровое пространство может быть значительным. Каротажная эффективная пористость, рассчитанная на уровне 25% в некоторых коллекторах Greensand, дает эффективную пористость анализа керна 35% на эквивалентных глубинах.^{[нужна цитата ]} Разница заключается в глауконитовой микропористости, которая содержит воду в пластовых условиях и включается как часть Vsh (неэффективная пористость) в каротажный анализ. Однако глауконитовая микропористость измеряется как часть эффективной пористости пробок керна, даже если они высушены во влажной среде.

Зеленые пески могут вызвать разную степень сложности при анализе каротажа пористости.  ОЙ⁻ радикалы влияют на нейтронный журнал; железосодержащий компонент вызывает затруднения, и для интерпретации каротажа плотности необходимо учитывать различную гидратацию глины. Компонент железа влияет на каротаж ЯМР, а глина влияет на звуковой каротаж. Поэтому очень важно иметь основную часть - или, по крайней мере, хорошее представление о геологии - прежде, чем использовать общую против эффективные отношения пористости.

Смотрите также

• Объемная плотность
• Пористость
• Газовая пористость

Примечания

• Vcl был выражен 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 микропористая сланцевая вода («практичный сланец»^[8]).
• Различные значения эффективной пористости не обязательно исключают друг друга. Более того, объединяющая основная тема - это взаимосвязанное поровое пространство, даже если несвязанное поровое пространство может быть результатом ряда различных механизмов, таких как физически изолированные поры, созданные кальцинированными окаменелостями или изолированная от потока микропористость.
• Независимо от того, какое определение пористости используется, рассчитанные углеводородные запасы всегда должны быть одинаковыми. По этой причине количество углеводородов в пласте может быть выражено в процентах от общего (валового) объема породы, тем самым полностью обходя проблему пористости. Однако, поскольку современные инструменты каротажа не могут непосредственно определять углеводороды, промежуточный этап расчета пористости все еще является основной необходимостью.

Рекомендации

1. Эслингер, Э. и Пивир, Д. «Глиняные минералы для геологов-нефтяников и инженеров», Краткий курс SEPM № 22, 1988.
2. Юхас, И. «Преобразование обычных данных по воздухопроницаемости в данные о проницаемости для напряженного рассола» Десятый Европейский симпозиум по оценке пластов, статья Y, 1986.
3. Уортингтон, П.Ф. «Совместная интерпретация данных керна и каротажа посредством объединения моделей эффективной и общей пористости» В: Harvey, P.K. И Ловелл, M.A. (редакторы), Core-LogIntegration, Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации, 136, 213-223.
4. Адамс, С., «Пористость - общая против эффективной», веб-сайт WellEval.com, 2005 г.
5. Буш, Д.К., Дженкинс, Р.Е., «Правильная гидратация глин для определения свойств горных пород», SPE 2589, JPT, июль 1970 г., 800-804.
6. Хилл, Х.Дж., Ширли, О.Дж., Кляйн, Г.Э. «Связанная вода в сланцевых песках - ее связь с Qv и другими свойствами пласта», журнал аналитик, май – июнь 1979 г.
7. Narahara, G.M .; Мур, К. (1988). «Измерение пористости, насыщенности и проницаемости керна: понимание трудностей». Технический обзор. 36 (4): 22–36. Дои:10,2118 / 18318 мс.
8. Эльсет, Трим; Николайсен, Руна; Робертс, Дэвид Э. Р. (2001). «Коррекция плотности зерна в каротажном графике плотности; метод калибровки кернового каротажа для улучшения прогноза пористости в коллекторах минерализованных слюдистых песчаников». Ежегодный симпозиум SPWLA по каротажу. Общество петрофизиков и аналитиков ГИС. 42.
9. Martin, P .; Дэйси, Дж. (2004-01-01). «Эффективное качество по результатам основных тестов Nmr». Ежегодный симпозиум SPWLA по каротажу. Общество петрофизиков и аналитиков ГИС. 45.
10. Крюк, Джеффри Р. (2003). «Введение в пористость». Петрофизика. 44 (03). ISSN  1529-9074.
11. Американский институт нефти (1998 г.). API RP 40: Рекомендуемые методы анализа керна. Американский институт нефти. OCLC  950701150.
12. Хоссейн, Закир; Граттони, Карлос А .; Солимар, Микаэль; Фабрициус, Ида Л. (01.05.2011). «Петрофизические свойства зеленого песка по результатам измерений ЯМР». Нефтяная геонаука. 17 (2): 111–125. Дои:10.1144/1354-079309-038. ISSN  1354-0793.
13. Clavier, C .; Coates, G .; Думануар, Дж. (1984-04-01). «Теоретические и экспериментальные основы модели двойной воды для интерпретации сланцевых песков». Журнал Общества инженеров-нефтяников. 24 (02): 153–168. Дои:10.2118 / 6859-PA. ISSN  0197-7520.