Определение пористости по акустике

Определение коэффициента пористости по методу акустического каротажа

Результатами обработки измеренийАК являются скорости или интервальные времена, прохождения продольных, поперечных, Лэмба-Стоунли волн и коэффициенты затухания амплитуд этих волн.

Наиболее распространенным способом определения пористости по АК является использование интервального времени прохождения продольной волны (DT) по уравнению среднего времени (М.Вилли, А.Грегори, Л.Гарднер) [4]:

где DT_СК, DT_ФЛ –интервальное время прохождения продольной волны в твердой фазе и в поровом пространстве. Первую величину можно определить на коллекции керна или по минеральному составу породы, а вторая зависит от минерализации флюида, давления и температуры [4,7].

Преобразуя это уравнение относительно Кп, получаем уравнение

Полученное уравнение по общему виду аналогично уравнению для расчета пористости по ГГК-П, но, в отличие от него, имеет серьёзное ограничение: оно справедливо только для «чистых» неглинистых коллекторов.

Для глинистых коллекторов уравнение необходимо переписать в следующем виде:

где DT_{ГЛ —} интервальное время прохождения продольной волны в глинистой составляющей.

Тогда для расчёта Кп уравнение примет вид:

, (6.30)

_ФЛ — интервальное время во флюиде (чаще всего это фильтрат бурового раствора, вытеснивший все флюиды в зоне проникновения) рассчитывается по номограмме (Рисунок 50).

Таким образом, для того, чтобы рассчитать коэффициент пористости по показаниям акустического каротажа, используются следующие параметры: _СК, _ГЛ, _ФЛ. Интервальное время пробега акустической волны в скелете породы можно узнать из табличных значений, если известен его состав (Таблица 8). Необходимо учитывать, что табличные значения для минералов соответсвуют времени пробега волны в монолитной мономинеральной породе при атмосферных условиях. В реальных осадочных породах нет идеального акустического контакта между зернами скелета, поэтому время пробега волны больше. Исключение составляют кварцевые песчаники с регенерационным цементом и перекристаллизованные известняки и доломиты. Обычно параметр _СК для песчаников составляет 170-180 мкс/ч, а для известняков – 150-160 мкс/ч.

Таблица 8. Значения интервального времени пробега акустической волны для некоторых минералов [14]

Минерал	СК, мкс/ч	Минерал	СК, мкс/ч
Кварц	Доломит
Полевой шпат	Ангидрит
Слюда	Гипс
Кальцит	Каменная соль
Ортоклаз	Альбит
Микроклин	Мусковит

_ГЛ в значительной мере изменяется с глубиной, при этом зависит от минерального состава глин (Таблица 9). В большинстве глинистых пород одновременно присутствуют ассоциации из двух и более глинистых минералов. В одном из глинистых меловых пластов Западной Сибири содержится 30% каолинита и 70% гидрослюды. Для этих соотношений глинистых минералов рассчитано интервальное время прохождения продольный волны и приведено в последнем столбце в Таблица 9. Эти же данные вынесены на Рисунок 49.

Таблица 9 Зависимость пористости и интервального времени прохождения продольной волны для глинистых минералов от глубины

Глубина	Кп	Каолинит	Гидрослюда	Монмориллонит	Смесь из каолинита (30%) и Гидрослюды (70%)
м	доли	мкс/м	мкс/м	мкс/м	мкс/м
0.3	0.5
0.3
0.15
0.1
0.07
0.05

Рисунок 49 Зависимость интервального времени пробега продольной волны от глубины для глинистой породы, состоящей на 30% из каолинита и на 70% из гидрослюды

Интервальное время пробега акустической волны в порах зависит от трех параметров: состава флюида, заполняющего поры, температуры и давления в пласте. Глубинность акустического каротажа составляет первые десятки см, в коллекторе породы прискважинная зона обычно промыты фильтратом бурового раствора. Для этого случая используется номограмма, учитывающая минерализацию воды и термобарические условия, как показано ниже.

Использование номограммы для определения интервального времени при заданных минерализации, давлении и температуре.

1. Определить какая температура в изучаемом пласте. Это можно сделать по данным термометрии (обычно отсутствует в скважинах старого фонда) или по температурному градиенту (для Западной Сибири это 30°С/км).

Рисунок 50. Номограмма для определения интервального времени dT_ж или скорости u_ж акустической волны в жидкости при заданных минерализации С_в (шифр кривых в кг/м 3 ), давлении p_эф и температуре t (раствор NaCl) [по данным Герхард-Оуэн]

2. По оси 0Х левой части номограммы отложить температуру и параллельно оси 0Y провести параллельную прямую до пересечения с линией соответствующей минерализации воды в прискважинной зоне (глубинность акустического каротажа составляет примерно 40см). В прискважинной зоне для открытого ствола скважины находится фильтрат бурового раствора. В приведенном примере температура пласта составляет 40°С. Проводим прямую перпендикулярно вверх до пересечения с линией соответствующей минерализации : черная пунктирный отрезок а-б соотверствует минерализации 80г/л.

3. Параллельно оси 0Х проводим отрезок б-в до пересечения с осью 0Y, соответствующей давлению равному 0 МПа.

4. Проводим отрезок в-г параллельный линиям палетки.

5. На оси давлений (правая часть диаграммы) находим давление, соответствующее давлению пластовой жидкости. В случае если нет измерения пластового давления это значение берется из гидростатики, т.е. давления столба жидкости. Как известно 10м воды соответствуют 1 атм или примерно 10 5 Па, 0.1МПа. Это значит, что 1км, соответствует 10МПа.

6. Проводим вертикальную линию вверх а’-г.

7. Параллельно оси 0Х проводим линию до оси интервального времени и определяем значение 593 мкс/м.

Задача 1 по нахождению интервального времени:

Найти интервальное время

Решение показано на Рисунок 50 голубым цветом.

Задача 2 по нахождению интервального времени:

Источник

Geolib.net

Справочник по геологии

Акустический каротаж

Акустический каротаж (англ. Sonic Log) основан на разной скорости распространения упругих волн от источника к приёмнику прибора (V м/сек).

Также в данном методе ГИС дополнительно используются: интервальное время, амплитуда колебаний и коэффициент поглощения.

• Интервальное время — это время пробега волны на единицу длины Δt (мкс/м), определяется по формуле 1/V;
• Амплитуда колебаний — энергия волны А₁ и А₂ регистрируется на расстоянии L₁ и L₂, соответственно, от источника (дБ);
• Коэффициент поглощения (ослабления) — величина, показывающая уменьшение амплитуды колебаний волны по мере удаления от приёмника — α (дБ):

где ΔL — расстояние между приёмниками постоянно и на каротажных материалах приводится величина ln(A₁/A₂).

Для чего применяют акустический каротаж?

Метод работает в необсаженных скважинах. В обсаженных скважинах акустическим каротажем решают задачи акустического цементомера (АКЦ). С помощью акустического каротажа определяют:

1. Литологию.
2. Зоны трещиноватости.
3. Интервалы коллекторов.
4. Пористость.

Определение литологии и коллекторов

• Пористые породы – увеличение интервального времени (увеличение ln (A₁/A₂)) – рис. 1.
• “Плотняки” – уменьшение интервального времени (уменьшение ln (A₁/A₂)).
• Газонасыщенные пласты – увеличение интервального времени.
• Трещиноватые интервалы отмечаются увеличением коэффициента поглощения или величины ln (A₁/A₂) — рис. 2.

Определение пористости

Используется уравнение Уилли (Willie’s Time Average Equation):

Kп=(Δt — Δtск)/(Δtж — Δtск),

Кп — коэффициент пористости; Δt — показания акустического каротажа в исследуемом интервале; Δtск — интервальное время пробега в скелете горной породы; Δtж — интервальное время пробега в буровом растворе.

Рис. 3. Значения интервального времени для минерального скелета Δtск различных пород.

Δtж для пресного раствора измеряется в пределах 640-650 мкс/м. Δtж для минерализованного раствора приближенно равна 600 мкс/м (минерализация раствора более 50 мг, температура от 30 до 90 °С).

Для расчёта также можно использовать формулу Раймер-Ханта-Гарднера:

Кп = С*(Δt — Δtск)/Δt,

где С — эмпирическая постоянная, равная 0,624-0,7. Чаще употребляется значение постоянной 0,7, для газонасыщенных пластов константа равна 0,6.

Для расчета коэффициента пористости Кп в глинистых пластах используется формула:

Δt = (1 — Кп — Кгл)*Δtск + Кгл*Δtгл + Кп*Δtж;

Кгл — коэффициент глинистости (определяется по ГК или СП); Δtгл — интервальное время пробега в глинах (для приближенных расчетов рекомендуется значение 500 мкс/м).

В породах с кавернозной и трещинной пористостью вычисляемые величины по акустическому каротажу занижены.

Источник

Определение коэффициента пористости по данным акустического метода

Акустический метод в модификации регистрации интервального времени AT продольных волн (обеспеченной серийной аппаратурой) позволяет определять коэффициент пористости в карбонатных и терригенных породах с пористостью 5 — 25% при хорошем акустическом контакте между зернами минерального скелета, который характерен для сцементированных пород. В слабосцементированных (пески, алев­ролиты, терригенные породы с высокой глинистостью), а также в плот­ных карбонатных породах с интенсивной трещиноватостью, для кото­рых характерен слабый акустический контакт между зернами или блокам и породы и как следствие интенсивное ослабление акустичес­кого сигнала, акустический метод неприменим для определения ко­эффициента пористости. Все интервалы залегания в разрезе таких пород характеризуются повышенными или высокими значениями а— коэффициента ослабления амплитуды упругой волны .В породах, для которых возможно применение акустического ме­тода для определения Кп, в зависимости от класса коллектора и струк­туры его порового пространства устанавливается тот или иной вид пористости. Так, в межзерновом коллекторе, терригенном или кар­бонатном, при отсутствии трещин и каверн по величине ДТ опреде­ляют открытую межзерновую пористость, которая, как правило, не отличается от общей пористости за исключением отдельных видов коллектора, в основном карбонатного, имеющего закрытые поры. В кавернозно-межзерновом карбонатном коллекторе при отсутствии трещин или незначительной трещиноватости по величине ∆Т нахо­дят значение Кп, близкое к межзерновой пористости матрицы, если пустоты (условно каверны) имеют значительные размеры. В слож­ном трещинно-кавернозно-поровом карбонатном коллекторе в зави­симости от коэффициента трещиноватости и ориентации трещин, а также размеров и взаимного расположения каверн по значению ∆T определяют или величину, близкую к Кп_общ либо к Кп мз матрицы, или какое-то промежуточное между ними значение Кп. Физической основой определения Кппо данным акустического метода является уравнение среднего времени

(1)

где ∆Т_П — величина, получаемая по диаграмме интервального вре­мени; ∆Т_СК и ∆Т_Ж — интервальное время в скелете породы и флюиде, заполняющем поры.

Решая уравнение (1) относительно Кп, получаем формулу для расчета Кп:

(2)

Для получения уравнения (1) применяют следующие спо­собы.При мономинеральном скелете породы берут табличное значение ∆Т_СК, соответствующее минеральному составу изучаемого объекта, определяют по специальной палетке или рассчитывают по формуле ∆Т_Ж с учетом минерализации воды и термобарических условий и под­ставляют найденные значения в формулу (1). В величину Кп, рас­считанную по формуле (2) с использованием значений констант ∆Г_СК и ∆Т_Ж, затем вводят поправку за термобарические условия. Для породы с биминеральным и полиминеральным составом скелета этот способ неприменим, если неизвестен минеральный состав. Сопоставляют по ряду пластов изучаемого разреза, охваты­вающих весь диапазон исполь­зуемых параметров, значения ∆Т_П и к_п (коэффициент к_п опре­делен по данным другого гео­физического метода). Обрабаты­вая статистически полученные результаты, получают уравне­ние регрессии ∆T =f(k_n) в виде выражения (1) с конкретны­ми значениями ∆Т_СК и ∆Т_Ж (рис. 101). Преимущество такого способа заключается в том, что автоматически учитываются термобарические условия и нео­днородный минеральный состав скелета. Сопоставляют по ряду пластов изучаемого разреза, относящихся либо к неколлекторам, либо к водоносным коллекторам, значения ∆Т_П и 1/р_п с охватом всего диапазо­на изменения р_п (исключая продуктивные коллекторы). При статис­тической обработке результатов сопоставления получают график уравнения регрессии, при продолжении которого до пересечения с осью ординат ∆T устанавливают ∆Т_СК. Величину ∆Т_Ж определяют, как в первом способе. В этом способе при расчете ∆Т_СК также авто­матически учитываются минеральный состав скелета породы и тер­мобарические условия. Определяют на образцах пород представительного керна из ис­следуемого геологического объекта значения параметров ∆Т_П и k_n на специальной установке, воспроизводящей термобарические условия, близкие к пластовым. После статистической обработки результатов измерений получают одно (или несколько) уравнений регрессии ∆T=f(k_n) для фиксированных значений р_Эф и £,отражающих термо­барические условия на различной глубине (см. рис. 101). Последний способ получения уравнений (1) и (2) для расчета к_п пред­почтителен. Величину к_п по диаграмме ∆Т_П определяют следующим образом. Сначала выделяют в разрезе изучаемый пласт и выбирают уравнение среднего времени, соответствующее минеральному составу и термо­барическим условиям залегания данного пласта. При реализации первого способа используют следующие значения констант:

Порода ∆Тск> мкс/м ∆Тск> мкс/м

Песчаник,алевролит кварцевый и полимиктовый. 70 —182 Известняк. 150 — 160

Доломит. 128 — 143 Ангидрит. 164

Гипс. 172 Каменная соль. 208

Для первых трех классов пород указан диаазон изменения ДТ_СК, соответствующий породам с разным акустическим контактом меж­ду зернами: чем меньше ∆Т_СК для данного класса, тем лучше акусти­ческий контакт и, следовательно, степень цементации породы.

Затем определяют значение ДТ_П и по формуле (2) или графи­ческой зависимости ∆Т = (К_п)рассчитывают К_пПри определении К_ппервым способом в полученное значение вводят поправку за термо­барические условия. Данные стандартного акустического метода используют для оп­ределения К_пв необсаженных скважинах, пробуренных с растворами на водной и нефтяной основах. Есть принципиальная возможность определения К_ппо диаграммам широкополосного акустического ме­тода, содержащим информацию о кинематических и динамических параметрах продольных и поперечных волн в обсаженных скважи­нах. Однако отсутствие практически применимой методики опреде­ления К_пв обсаженных скважинах и необеспеченность геофизичес­кой службы серийной аппаратурой АКН-1 широкополосного акустического метода не позволяют пока использовать его для решенияуказанной задачи в обсаженных скважинах.

Источник