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