Poroznost

download report

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