Efektivní pórovitost - Effective porosity

Efektivní pórovitost je nejčastěji považován za zástupce pórovitost skály nebo sedimentu, který je k dispozici k přispění proudění tekutin skálou nebo sedimentem, nebo často ve smyslu „toku do a vrt Pórovitost, která se nepovažuje za „účinnou pórovitost“, zahrnuje vodu vázanou na jílové částice (známé jako vázaná voda ) a izolovaná „vuggy“ pórovitost (vugs není spojen s jinými póry). Účinná pórovitost má velký význam při posuzování vhodnosti hornin nebo sedimentů jako ropy nebo plynu nádrže, nebo jako vodonosné vrstvy.

Termínu chybí jednoduchá nebo přímá definice. Dokonce i některé výrazy použité v jeho matematickém popisu („ ${displaystyle V_ {cl}}$ " a " ${displaystyle V_ {sh}}$ ”) Mají více definic.

Pozadí pro více definic

Složky hrubého (objemného) objemu horniny jako pás. Jednotlivé komponenty nemají měřítko. Například pórovitost a objem pórů jsou pro ilustraci příliš zdůrazněny. Převzato z Eslinger a Pevear^[1]

Křemen

„Křemen“ (výstižněji nazývaný „jílové minerály“) tvoří součást matice nebo z hlediska základní analýzy část objemu zrna.

Hliněné vrstvy

"Hliněné vrstvy" jsou suchá hlína (V._tř), které také tvoří část objemu zrna. Pokud základní vzorek se suší v normální suché peci (bez zvlhčené atmosféry), jílové vrstvy a křemen společně tvoří objem zrna, přičemž všechny ostatní složky tvoří analýzu jádra „celková pórovitost“ (bez ohledu na komentáře v ^[2]). Tato celková pórovitost jádra bude obecně ekvivalentní celkové pórovitosti odvozené z logu hustoty, když se použijí reprezentativní hodnoty pro matrici a hustotu kapaliny.

Hliněné vrstvy obsahují ACH⁻ skupiny (často označované jako „strukturální voda“). Tato strukturální voda nikdy není součástí objemu pórů. Nicméně od té doby neutron logs sense H (vodík) a vše vodík tak smyslový je přidělen jako pórový prostor, pak neutronové kmeny přeceňují pórovitost v hlinitých horninách snímáním ACH⁻ jako součást pórů.

Hliněné povrchy a mezivrstvy

„Hliněné povrchy a mezivrstvy“ zahrnují elektrochemicky vázaná voda (voda vázaná na jíl nebo CBW), jejíž objem se mění podle typu jílu a slanost formovací vody (viz část Přílohy). Nejběžnější definice efektivní pórovitosti pískovců vylučuje CBW jako součást pórovitosti, zatímco CBW je zahrnuta jako součást celkové pórovitosti.^[3]^[4] To je:

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

Pro posouzení účinné pórovitosti se vzorky suší na 40-45% relativní vlhkost a 60 ° C. To znamená, že lze zachovat jednu až dvě molekulární vrstvy CBW a na vzorcích lze měřit formu „účinné pórovitosti“. Avšak CBW zadržený vlhkostně sušenými zátkami jádra nemusí nutně reprezentovat CBW při tvorbě za podmínek nádrže. K tomuto nedostatku zastoupení nádrže dochází nejen proto, že CBW má tendenci k minimální hodnotě v jádrech sušených vlhkostí za stanovených podmínek^[5] ale také proto, že množství CBW v podmínkách nádrže se mění podle slanosti formovací vody v „účinném“ pórovém prostoru.^[6]^[2]Vlhkostně vysušená jádra neobsahují vodu v „efektivním“ prostoru pórů, a proto nikdy nemohou skutečně představovat stav CBW v zásobníku. Další komplikace může nastat v tom, že vysoušení jader vlhkostí může někdy zanechat kondenzovanou vodu v mikropórech bez jílu.^[7]

Logaritmická derivace účinné pórovitosti zahrnuje CBW jako součást objemu břidlice (V_sh). PROTI_sh je větší než objem V_tř nejen proto, že obsahuje CBW, ale také proto, že V_sh zahrnuje jílovité (a bahnité) křemenné (a jiné minerální) zrna, nejen čistou hlínu.

Malé póry

„Malé póry“ obsahují kapilární voda, která se liší od CBW v tom, že je fyzicky (ne elektrochemicky) vázána na horninu (kapilárními silami). Kapilární voda obecně tvoří část efektivního pórovitého prostoru pro log i jádrovou analýzu. Mikroporézní pórovitý prostor spojený s břidlicemi (kde je voda zadržována kapilárními silami a tudíž to není pravda CBW) se však obvykle odhaduje jako součást V_sh protokoly, a proto nejsou zahrnuty jako součást efektivní pórovitosti. Celková voda spojená s břidlicemi se vhodněji nazývá „břidlicová voda“, která má větší hodnotu než CBW.^[8] Pokud bychom vzorky vlhkosti sušili vlhkostí, zůstaly by (částečně) elektrochemicky vázané CBW, ale žádná z kapilárně vázané mikroporézní vody (bez ohledu na komentáře v ^[7]). Ačkoli tedy z obrázku vyplývá, že jádro sušené vlhkostí může produkovat efektivní pórovitost podobnou efektivní pórovitosti analýzy log, efektivní pórovitost jádra bude obvykle vyšší (viz část „Příklady“) - bez ohledu na komentáře v.^[2] Pravé CBW se tradičně přímo neměřilo ani na jádrech, ani pomocí protokolů, ačkoli měření NMR slibuje.^[9]

V dané výšce nad hladinou volné vody se kapilární voda stává „neredukovatelnou“. Tato kapilární voda tvoří neredukovatelné nasycení vodou („Swi“) s ohledem na účinnou pórovitost (bez ohledu na zahrnutí mikroporézní vody jako V_sh při logaritmické analýze), zatímco pro celkovou pórovitost tvoří CBW a kapilární voda „Swi“.

Velké póry

„Velké póry“ obsahují uhlovodíky (ve formaci ložiska uhlovodíků). Nad přechodovou zónou budou proudit pouze uhlovodíky. Efektivní pórovitost (s odkazem na obrázek níže) lze klasifikovat jako pouze velké póry vyplněné uhlovodíkem nad přechodovou zónou.^[10]

Anekdoticky se efektivní prostor pórů přirovnal k přemístitelnému objemu pórů uhlovodíku. V této souvislosti, pokud zbytkové uhlovodík saturace byla vypočtena na 20%, potom pouze 80% pórů naplněných uhlovodíkem na obrázku by představovalo efektivní prostor pórů.

Izolované póry

„Izolované póry“ v klasty a většina uhličitany, zanedbatelně přispívají k pórovitosti. Existují výjimky. Například v některých karbonátech mohou být testy mikroskopických organismů kalcifikovány, aby se vytvořil významný izolovaný intra-konkrétní pórový prostor, který není spojen s inter-zvláštním pórovým prostorem dostupným pro skladování a tok uhlovodíků. V takových případech bude základní analýza zaznamenávat pouze inter-konkrétní prostor pórů neboli „efektivní pórovitost“, zatímco hustota a protokoly neutronů budou zaznamenávat celkový prostor pórů. Pouze rozdrcením horniny může analýza jádra poskytnout celkovou pórovitost viděnou protokoly. Tradiční Ropné inženýrství a definice základní analýzy efektivní pórovitosti je součtem propojeného prostoru pórů - tj. bez izolovaných pórů.^[11] Proto v praxi pro drtivou většinu sedimentární horniny, tato definice efektivní pórovitosti se rovná celkové pórovitosti.

Shrnutí pojmů

Souhrn pojmů využívajících koncepty Eslinger & Pevear^[1]

Celková pórovitost: Objem rezervoáru, který je naplněn tekutinami (ropa, voda, plyn), vyjádřený jako procento nebo zlomek hrubého (objemového) objemu horniny.

Efektivní pórovitost ${displaystyle phi _ {e1}}$: Součet celého propojeného prostoru pórů. V naprosté většině případů se tato základní analýza a definice ropné techniky efektivní pórovitosti rovná celkové pórovitosti.

Efektivní pórovitost ${displaystyle phi _ {e2}}$: Efektivní pórovitost měřená na jádrových vzorcích, které se suší ve vlhkostní peci, takže jíly zadržují jednu nebo dvě molekulární vrstvy vázané vody - tato CBW má však tendenci k minimu a pravděpodobně není reprezentativní pro zásobník.

Efektivní pórovitost ${displaystyle phi _ {e3}}$: Celková pórovitost minus voda vázaná na jíl (CBW).

Efektivní pórovitost ${displaystyle phi _ {e4}}$: Zaznamenejte efektivní pórovitost. V podstatě celková pórovitost minus břidlicová voda, kde pevné minerály a objem břidlice (Vsh) tvoří matrici (neúčinná pórovitost) a zbývající objem představuje efektivní pórovitost. Z praktických důvodů zahrnuje Vsh pevné jíly a jílovitý a bahnitý podíl jiných než jílovitých minerálů plus CBW a kapilárně vázanou vodu spojenou s břidlicovými mikropóry.

Efektivní pórovitost ${displaystyle phi _ {e5}}$: V nádrži nesoucí uhlovodíky nad přechodovou zónou pouze ten pórový prostor, který je vyplněn uhlovodíky. Z protokolu NMR se to rovná indexu volné tekutiny (FFI), jinými slovy, veškerému pórovému prostoru nad mezní hodnotou T2.; Účinné stanovení pórovitosti a mikroporéznosti lze určit z distribuce NMR T2 a také z křivky kapilárního tlaku. Kumulativní distribuce pro plně nasycený vzorek se porovná s kumulativní distribucí po odstředění při 100 psi. Mezní doba, která rozděluje distribuci T2 na makroporozitu a mikroporozitu, je definována jako doba relaxace v bodě, kde se kumulativní porozita plně nasyceného vzorku rovná neredukovatelné saturaci vodou.^[12]

Efektivní pórovitost ${displaystyle phi _ {e6}}$: Objem pórů, který obsahuje pouze vyrobitelné uhlovodíky.

Jíl vázaná voda (CBW)

Množství hlínyvázaná voda je určena následující rovnicí

{displaystyle {ext {CBW}} = phi _ {t} cdot {ext {SF}} cdot {ext {Qv}}}

^[6]^[2]

kde

{displaystyle phi _ {t}}

je celková pórovitost,

{displaystyle {ext {SF}}}

je slanost faktor

a

{displaystyle {ext {Qv}}}

je Kapacita kationové výměny, prostor pórů meq / ml

Faktor slanosti (SF): ${displaystyle 0,6425cdot S ^ {- 0,5} +0,22}$; kde S je slanost v G /l,

Příklady

Dramatický příklad nesouladu jádra efektivní pórovitosti vs. logické efektivní pórovitosti pochází z některých Greensand nádrže v západní Austrálie. Greensands jsou zelené, protože obsahují železo glaukonit který je obvykle rozpoznán jako Illite /slída nebo smíšená vrstva illite-smektit hlína rentgenová difrakce. Glaukonit per se bude kvůli hliněným typům obsahovat elektrochemicky vázanou vodu (CBW). Ještě důležitější pro zvážení efektivní pórovitosti je však to, že glaukonitová zrna (část Vsh) mají intra-konkrétní prostor pro mikroporézní póry, který zadržuje vodu vázanou na kapiláře. Glaukonit může tvořit velké procento rezervoárové horniny, a proto může být přidružený intra-konkrétní pórový prostor významný. Protokolovat efektivní pórovitosti vypočtené na 25% v některých rezervořích Greensand vedly k jádrové analýze účinné pórovitosti 35% v ekvivalentních hloubkách.^{[Citace je zapotřebí ]} Rozdíl je v glaukonitové mikroporozitě, která obsahuje vodu za podmínek nádrže a je zahrnuta jako součást Vsh (neúčinná pórovitost) logaritmickou analýzou. Glaukonitová mikroporozita se však měří jako součást účinné pórovitosti v zátkách jádra, i když jsou vysušeny vlhkostí.

Greensands může způsobit různé stupně obtížnosti analýzy protokolu pórovitosti. ACH⁻ radikály ovlivňují protokoly neutronů; železná složka je obtížná a pro interpretaci logaritmu hustoty je třeba vzít v úvahu různou hydrataci jílu. Železná složka ovlivňuje protokoly NMR a jíl ovlivňuje zvukový záznam. Proto je nezbytné mít jádro - nebo alespoň dobré znalosti geologie - před vyvoláním celkem vs. efektivní vztahy pórovitosti.

Viz také

Poznámky

Vcl byl vyjádřen jako: suchý jíl;^[3] suchý jíl plus CBW.^[10] Vsh byl popsán jako: suchý jíl plus CBW (jedna verze „dokonalé břidlice“)^[8]); suchý jíl, CBW plus bahno („dokonalá břidlice“ Dual Water ve výše uvedeném diagramu;^[13] suchý jíl, bahno, CBW a mikroporézní voda z břidlic („praktická břidlice“^[8]).
Různé derivace efektivní pórovitosti se nemusí nutně vzájemně vylučovat. Sjednocujícím základním tématem je navíc vzájemně propojený pórový prostor, i když nesouvislý pórový prostor může být výsledkem řady různých mechanismů, jako jsou fyzicky izolované póry vytvořené kalcifikovanými fosiliemi nebo mikroporozita izolovaná od toku.
Bez ohledu na to, jaká definice pórovitosti se používá, vypočítaný uhlovodík na místě by měl být vždy stejný. Z tohoto důvodu lze uhlovodíky na místě vyjádřit jako procento z celkového (hrubého) objemu horniny, čímž se zcela obejde problém pórovitosti. Jelikož však současné protokolovací nástroje nemohou přímo snímat samotné uhlovodíky, je mezikrok výpočtu pórovitosti stále základní nutností.

Reference

^ ^A ^b Eslinger, E. a Pevear, D. „Clay Minerals for Petroleum Geologists and Engineers“, krátký kurz SEPM č. 22, 1988.
^ ^A ^b ^C ^d Juhasz, I. „Převod běžných údajů o propustnosti vzduchu na namáhaná data o propustnosti solanky“ Desáté evropské sympozium pro hodnocení formace, článek Y, 1986.
^ ^A ^b Worthington, P.F. „Konjunktivní interpretace dat jádra a protokolu prostřednictvím asociace modelů efektivní a totální pórovitosti“ In: Harvey, P.K. & Lovell, M.A. (eds), Core-Log Integration, Geologická společnost, Londýn, Special Publications, 136, 213-223.
^ Adams, S., „Porosity - Total vs Effective“, web WellEval.com, 2005
^ Bush, D.C. a Jenkins, R.E., „Správná hydratace jílů pro stanovení vlastností hornin“, SPE 2589, JPT, červenec 1970, 800-804.
^ ^A ^b Hill, H.J., Shirley, O.J., Klein, G.E. „Vázaná voda v Shaly Sands - její vztah k Qv a dalším vlastnostem formace“, analytik logů, květen – červen 1979.
^ ^A ^b Narahara, G. M.; Moore, K.R. (1988). „Měření pórovitosti, nasycení a propustnosti z jader: Zhodnocení obtíží“. Technický přehled. 36 (4): 22–36. doi:10,2118 / 18318-ms.
^ ^A ^b ^C Elseth, Trym; Nicolaysen, Rune; Roberts, David E. R. (2001). „Korekce hustoty zrna protokolu hustoty; metoda kalibrace jádrového protokolu pro lepší predikci pórovitosti v mineralizovaných zásobách slídy pískovce“. SPWLA výroční sympozium o těžbě dřeva. Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts. 42.
^ Martin, P .; Dacy, J. (01.01.2004). „Efektivní Qv podle testů jádra Nmr“. SPWLA výroční sympozium o těžbě dřeva. Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts. 45.
^ ^A ^b Hook, Jeffrey R. (2003). „Úvod do pórovitosti“. Petrofyzika. 44 (03). ISSN 1529-9074.
^ American Petroleum Institute (1998). API RP 40: Doporučené postupy pro základní analýzu. Americký ropný institut. OCLC 950701150.
^ Hossain, Zakir; Grattoni, Carlos A .; Solymar, Mikael; Fabricius, Ida L. (01.05.2011). „Petrofyzikální vlastnosti zelených a podle předpovědí z NMR měření“. Petroleum Geoscience. 17 (2): 111–125. doi:10.1144/1354-079309-038. ISSN 1354-0793.
^ Clavier, C .; Coates, G .; Dumanoir, J. (01.04.1984). „Teoretické a experimentální základy pro model se dvěma vodami pro interpretaci Shaly Sands“. Society of Petroleum Engineers Journal. 24 (02): 153–168. doi:10.2118 / 6859-PA. ISSN 0197-7520.

[:3-1] A ^b Eslinger, E. a Pevear, D. „Clay Minerals for Petroleum Geologists and Engineers“, krátký kurz SEPM č. 22, 1988.

[r6-2] A ^b ^C ^d Juhasz, I. „Převod běžných údajů o propustnosti vzduchu na namáhaná data o propustnosti solanky“ Desáté evropské sympozium pro hodnocení formace, článek Y, 1986.

[r2-3] A ^b Worthington, P.F. „Konjunktivní interpretace dat jádra a protokolu prostřednictvím asociace modelů efektivní a totální pórovitosti“ In: Harvey, P.K. & Lovell, M.A. (eds), Core-Log Integration, Geologická společnost, Londýn, Special Publications, 136, 213-223.

[r3-4] Adams, S., „Porosity - Total vs Effective“, web WellEval.com, 2005

[r4-5] Bush, D.C. a Jenkins, R.E., „Správná hydratace jílů pro stanovení vlastností hornin“, SPE 2589, JPT, červenec 1970, 800-804.

[r5-6] A ^b Hill, H.J., Shirley, O.J., Klein, G.E. „Vázaná voda v Shaly Sands - její vztah k Qv a dalším vlastnostem formace“, analytik logů, květen – červen 1979.

[:0-7] A ^b Narahara, G. M.; Moore, K.R. (1988). „Měření pórovitosti, nasycení a propustnosti z jader: Zhodnocení obtíží“. Technický přehled. 36 (4): 22–36. doi:10,2118 / 18318-ms.

[:1-8] A ^b ^C Elseth, Trym; Nicolaysen, Rune; Roberts, David E. R. (2001). „Korekce hustoty zrna protokolu hustoty; metoda kalibrace jádrového protokolu pro lepší predikci pórovitosti v mineralizovaných zásobách slídy pískovce“. SPWLA výroční sympozium o těžbě dřeva. Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts. 42.

[9] Martin, P .; Dacy, J. (01.01.2004). „Efektivní Qv podle testů jádra Nmr“. SPWLA výroční sympozium o těžbě dřeva. Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts. 45.

[:2-10] A ^b Hook, Jeffrey R. (2003). „Úvod do pórovitosti“. Petrofyzika. 44 (03). ISSN 1529-9074.

[11] American Petroleum Institute (1998). API RP 40: Doporučené postupy pro základní analýzu. Americký ropný institut. OCLC 950701150.

[12] Hossain, Zakir; Grattoni, Carlos A .; Solymar, Mikael; Fabricius, Ida L. (01.05.2011). „Petrofyzikální vlastnosti zelených a podle předpovědí z NMR měření“. Petroleum Geoscience. 17 (2): 111–125. doi:10.1144/1354-079309-038. ISSN 1354-0793.

[13] Clavier, C .; Coates, G .; Dumanoir, J. (01.04.1984). „Teoretické a experimentální základy pro model se dvěma vodami pro interpretaci Shaly Sands“. Society of Petroleum Engineers Journal. 24 (02): 153–168. doi:10.2118 / 6859-PA. ISSN 0197-7520.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]