Transcript Poroznost
petrofizika - poroznost
PETROFIZIKA LEŽIŠTA UGLJIKOVODIKA
( Petrophysics & Fluid Flow )
bavi se
Svojstvima porozne stijene ležišta ugljikovodika
Interakcijom stijene i fluida
Karakteristike jednofaznog i višefaznog protoka
fluida u poroznom mediju
1
petrofizika - poroznost
Svojstva stijena, grupirana u skladu s potrebama faza
procesa istraživanja i proizvodnje ugljikovodika i stupnja
složenosti laboratorijskih analiza su:
Faza razrade ležišta
Faza istražnog bušenja
Osnovna svojstva / analize
Petrografske i
paleontološke
odredbe
Poroznost
Propusnost
Raspodjela
Raspodjela
Kemijski sastav,
Električna
veličine zrna
stijene
litologija stijene
Geokemijske
analize
zasićenja
fluidima
otpornost
Akustička
Svojstva iz specijalnih analiza
Stlačivost stijene
Hidrodinamička
svojstva (višefazni
protok, relativne
propusnosti)
Simulacije procesa
proizvodnje
Kapilarna svojstva
Svojstva močivosti
svojstva
2
petrofizika - poroznost
U ležišnom inženjerstvu (reservoir engineering) svojstva
stijena često se dijele na
Statička svojstva
stijena i fluida
Dinamička svojstva
stijena i fluida
Poroznost
Propusnost
Raspodjela veličine
Hidrodinamička
zrna i pora
Kapilarna svojstva,
močivost
Raspodjela zasićenja
fluidima
Električna otpornost
svojstva (višefazni
protok fluida,
relativne propusnosti)
Testovi protjecanja
fluida (simulacije
procesa proizvodnje
Akustička svojstva
3
petrofizika - poroznost
Primjenom laboratorijskih podataka se:
Faza istražnog
bušenja
Petrografske i
paleontološke
odredbe
Raspodjela
veličine zrna
stijene
Kemijski sastav,
litologija stijene
Geokemijske
analize
dobiva se geološka i
litološka karakterizacija
ležišta
Određuje se sredina
taloženja
Određuje se starost
stijena
(kronostratigrafske
odredbe)
Određuje se naftonosni
potencijal matične stijene
Određuju se putovi
migracije ugljikovodika,
itd.
4
petrofizika - poroznost
Primjenom laboratorijskih podataka se:
Osnovna svojstva / analize
• Poroznost
• Propusnost
• Raspodjela zasićenja
• Električna otpornost
• Akustička svojstva
Svojstva iz specijalnih analiza
•Stlačivost stijene
•Kapilarna svojstva
•Svojstva močivosti
•Hidrodinamička svojstva
•Simulacije procesa
proizvodnje
Određuju se početne
zalihe ugljikovodika
Određuju se granice
ležišta
Određuju se
hidrodinamske
karakteristike ležišta
Identificiraju se
produktivni intervali u
bušotinama
Određuje se vrsta i
količina proizvodnje
ugljikovodika
5
petrofizika - poroznost
Pregled tema u okviru kolegija
“Petrofizika ležišta ugljikovodika”
1.
2.
Poroznost stijena
3.
Propusnost stijena
4.
Kapilarna svojstva stijena (raspodjela zasićenja
fluidima i stijeni)
Mehanička svojstva stijena
5. Korelacije poroznosti, propusnosti i zasićenja fluidima
6.
Električna svojstva stijena
7.
Akustična svojstva stijena
8.
Višefazni protok fluida u stijeni (relativne propusnosti,
udjelni protok fluida)
6
petrofizika - poroznost
POROZNOST STIJENA
Fluidi u ležištu ugljikovodika ispunjavaju mikroskopske šupljine
(pore) u stijeni. Poznavanje veličine pornog prostora u stijeni vrlo
je važno zbog određivanja:
Ukupnog volumena fluida u ležištu
Početnih zaliha ugljikovodika
Veličine iscrpka ugljikovodika
Poroznost definirana je kao udjel volumena
pora u ukupnom volumenu stijene:
volumen pora u stijeni
ukupni volumen stijene
7
petrofizika - poroznost
POROZNOST STIJENA
Pore
Vt Vs
Vt
Vt
Vp
Vp
Vs
1
gdje je
Zrno, matrica stijene
Vp
= volumen pora (engl. pore volume, PV),
Vs
Vt
= volumen zrna stijene (engl. grain ili matrix ili solid volume; matrica stijene,) a
= ukupni volumen porozne stijene (engl. total ili bulk volume);
Vt Vp Vs
8
petrofizika - poroznost
POROZNOST STIJENA
Ukupna poroznost
je omjer svih pora u stijeni i ukupnog volumena
stijene.
Efektivna poroznost je omjer volumena međusobno povezanih pora i
ukupnog volumena stijene.
Ukupna
poroznost
=
Efektivna
poroznost
(povezane pore)
+
Rezidualna
poroznost
(izolirane pore)
9
petrofizika - poroznost
POROZNOST STIJENA
U naftnom inženjerstvu pod poroznošću,
,
podrazumijeva se efektivna poroznost.
10
petrofizika - poroznost
Poroznost sedimentnih
stijena ovisi o:
Vkocke Vkugle
Vkocke
Vkocke 2r
3
Veličini odnosno
raspodjeli veličine
zrna,
Obliku i
zaobljenosti zrna,
Načinu slaganja
(pakiranja) zrna,
4
r3
3
1
0.476
6
Vkugle
40%
30%
26%
13%
11
petrofizika - poroznost
POROZNOST STIJENA
Pretvorbe tijekom
geološke povijesti
stijene
(dijageneza)
uglavnom imaju
kao posljedicu
smanjenje
poroznosti.
12
petrofizika - poroznost
POROZNOST STIJENA
Tipični rasponi poroznosti nekih stijena su:
%
Pješčenjaci
10 -40
Vapnenci , dolomiti
Gline
2 -25
20 -45
Kvalitativna praktična procjena poroznosti, temeljena na empirijskim
kriterijima:
Poroznost je
ako je
Slaba
<5%
Mala
5 < < 10 %
Dobra
Veoma dobra
10 < < 20 %
> 20 %
13
petrofizika - poroznost
Metode određivanja poroznosti
Iz definicije poroznosti:
Vp
Vt
Vt Vs
Vt
očito je da za određivanje poroznosti treba eksperimentalno
izmjeriti dvije od tri veličine: Vt , Vs , Vp
Ukupni volumen
Volumen zrna
Volumen pora
1
2
3
1
Računom iz mjerenih
dimenzija pravilno
geometrijski oblikovanog
uzorka stijene (valjak,
kocka)
Gravimetrija,
piknometrom
Gravimetrija, mjerenjem
mase fluida u porama
uzorka stijene
2
Volumetrija živom (Hg)
Gravimetrija uz primjenu
Arhimedova zakona
Volumetrija, injektiranjem
Hg u porni prostor
3
Gravimetrija uz primjenu
Arhimedova zakona
Volumetrija uz primjenu
Boyleovog zakona
Volumetrija uz primjenu
Boyleovog zakona
4
Zbrajanjem mjerenih
masa ili volumena fluida u
pornom prostoru
14
petrofizika - poroznost
Određivanje ukupnog volumena
Metode određivanja poroznosti
Vt
Kocka
1. Računom iz dimenzija uzorka stijene .
Vt a
Valjak
3
R 2
Vt
L
4
2. Volumetrijom pomoću žive (Hg)
Iz dva očitanja volumena volumen prazne mjerne ćelije
i volumen ćelije s uzorkom.
Vt V1 V2
15
petrofizika - poroznost
Određivanje ukupnog volumena,
Vt
Metode određivanja poroznosti
3. Gravimetrija uz primjenu Arhimedova zakona
Prema Arhimedovom zakonu, tijelo uronjeno u tekućinu gubi
na težini toliko, koliko teži tijelom istisnuta tekućina
1. Iz pora uzorka stijene odstrani se zrak
vakuum sisaljkom, pore se ispune (zasite)
tekućinom poznate gustoće, , te se
vaganjem odredi masa zasićenog uzorka, m1
2. Zasićeni uzorak se uroni u istu tekućinu te
se vaganjem odredi gubitak mase
uzgonom, m2
3. Iz mjerenih podataka računa se
ukupni volumen uzorka prema
Vt
m1 m2
16
petrofizika - poroznost
Određivanje volumena zrna (matrica stijene)
Vs
Metode određivanja poroznosti
1. Gravimetrija pomoću piknometra
Određivanje volumena zrna uzorka stijene sastoji se u slijedu vaganja (a)
praznog piknometra, (b) piknometra ispunjenog tekućinom, (c) piknometra
sa zasićenim uzorkom i tekućinom i (d) suhog uzorka. Podaci mjerenja
su:
m0
m1
m2
ms
= masa praznog piknometra
= masa piknometra ispunjenog tekućinom
= masa piknometra s uzorkom i tekućinom
= masa suhog uzorka
Budući da je
m2 m0 ms (V Vs )
volumen zrna je
Vs
ms m2 m1
17
petrofizika - poroznost
Određivanje volumena zrna (matrica stijene)
Vs
2. Primjenom Boyleovog zakona za idealne plinove.
Prema Boyleovom zakonu idealnog plina,
Metode određivanja poroznosti
(Helijski porozimetar)
pV
1 1 T p2V2 T
na temelju mjerenja promjene tlaka u plinskom porozimetru s dvije ćelije poznatog volumena
(mjerna i referentna) može se izračunati volumen krute faze (zrna, matrice) uzorka stijene
p2
p1
mjerna ćelija
V2
referentna ćelija
V1
Vs
18
petrofizika - poroznost
Određivanje volumena zrna (matrica stijene)
Vs
Metode određivanja poroznosti
p2
p1
mjerna ćelija
Postupak mjerenja:
V2
(Helijski porozimetar)
referentna ćelija
V1
Vs
1. U referentnoj ćeliji, volumena
1
uspostavi se početni tlak ( p1 ~ 2-3 bar)
V
2. U mjernu ćeliju, volumena
V2, stavi se uzorak pri atmosferskom tlaku,
p2
p2 ~ 1 bar
3. Otvaranjem ventila između ćelija, izotermnom se ekspanzijom
uspostavlja isti tlak, pm , u obje ćelije; pri čemu je
Prema Boyleovom zakonu vrijedi
p1 pm p2
p1 V1 pm V1 V2 Vs
te se volumen zrna stijene računa prema
p1
Vs V2 V1 1
p
m
19
petrofizika - poroznost
Određivanje volumena zrna (matrica stijene)
Vs
Metode određivanja poroznosti
Helijski porozimetar za velike uzorke stijene
Kod izvedbe plinskog
porozimetra za velike uzorke
jezgri u referentnu se ćeliju
stavlja čelični valjak poznatog
volumena (standard) tako da su
slobodni volumeni u obje ćelije
približno jednaki.
Izvedbe komercijalnih
instrumenata su takve
(ugrađeni regulator), da je p1
uvijek isti, te se manometar,
koji mjeri pm kalibrira u
jedinicama volumena, tako da
se Vs izravno očitava, što
ubrzava analizu.
p
uzorak
V1
standard
V2
20