Эффективная пористость

редактировать

Эффективная пористость чаще всего считается представлением пористости породы или отложений, которые могут внести свой вклад к потоку текучей среды через породу или отложения, или часто в терминах «потока в скважину ». Пористость, которая не считается «эффективной пористостью», включает воду, связанную с частицами глины (известную как связанная вода ), и изолированную «кавернозную» пористость (пустоты, не связанные с другими порами). Эффективная пористость имеет большое значение при рассмотрении пригодности горных пород или отложений в качестве нефтяных или газовых коллекторов или водоносных горизонтов.

У этого термина нет единого или прямого определения. Даже некоторые термины, использованные в его математическом описании (« $V cl {\ displaystyle V_ {cl}}$ ${\ displaystyle V_ {cl}}$ » и « $V sh {\ displaystyle V_ {sh}}$ ${\ displaystyle V_ {sh}}$ ”) имеют несколько определений.

Содержание

1 Предпосылки для нескольких определений
- 1.1 Кварц
- 1.2 Слои глины
- 1.3 Поверхности и прослойки глины
- 1.4 Маленькие поры
- 1.5 Большие поры
- 1.6 Изолированные поры
2 Сводка терминов
3 Примеры
4 См. Также
5 Примечания
6 Ссылки

Предпосылки для множественных определений

Компоненты общий объем горной породы в виде полосы. Отдельные компоненты не в масштабе. Например, пористость и объем пор чрезмерно подчеркнуты в иллюстративных целях. По материалам Eslinger and Pevear

Quartz

"Quartz «(более точно называемый« неглинистые минералы ») составляет часть матрицы или, с точки зрения анализа керна, часть объема зерна.

Слои глины

«Слои глины» представляют собой сухую глину (V cl), которая также составляет часть объема зерна. Если a образец керна сушат в нормальной сухой печи (невлажная атмосфера), слои глины и кварц вместе образуют объем зерна, а все остальные компоненты составляют «общую пористость» анализа керна (несмотря на комментарии в). Эта общая пористость керна обычно будет эквивалентна общей пористости, полученной из диаграммы плотности, когда используются репрезентативные значения для плотности матрицы и жидкости.

Слои глины содержат группы OH (часто называемые «структурной водой»). Эта структурная вода никогда не входит в объем пор. Однако, поскольку нейтронный каротаж определяет H (водород), а весь водород выделен как поровое пространство, то нейтронный каротаж дает завышенную оценку пористости в глинистых породах, обнаруживая OH как часть порового пространства.

Глиняные поверхности и промежуточные слои

«Глинистые поверхности и промежуточные слои» содержат электрохимически связанную воду (глинисто-связанную воду или CBW), объем которой варьируется в зависимости от типа глины., а также соленость пластовой воды (см. раздел «Приложения»). Наиболее распространенное определение эффективной пористости песчаников исключает CBW как часть пористости, тогда как CBW включается как часть общей пористости. То есть:

Эффективная пористость = Общая пористость - CBW {\ displaystyle {\ text {Эффективная пористость}} = {\ text {Общая пористость}} - {\ text {CBW}}}

{\ displaystyle {\ text {Эффективная пористость}} = {\ text {Общая пористость}} - {\ text {CBW}}}

Для оценки эффективной пористости, образцы сушат при 40-45% относительной влажности и 60 ° C. Это означает, что можно сохранить от одного до двух молекулярных слоев CBW, и на образцах можно измерить форму «эффективной пористости». Однако CBW, удерживаемый высушенными влагой пробками керна, не обязательно является показателем CBW в пласте в пластовых условиях. Это отсутствие представления коллектора происходит не только потому, что CBW стремится к минимальному значению в керне, высушенном влажностью при определенных условиях, но также потому, что количество CBW в пластовых условиях изменяется в зависимости от солености пластовой воды в «эффективном» поровом пространстве. Керны, высушенные влажностью, не содержат воды в «эффективном» поровом пространстве, и поэтому никогда не могут точно отражать состояние CBW коллектора. Еще одна сложность может возникнуть в том, что влажная сушка керна может иногда оставлять воду конденсации в микропорах без глины.

Логарифмический вывод эффективной пористости включает CBW как часть объема сланца (V sh). V sh больше объема V cl не только потому, что он включает CBW, но также потому, что V sh включает кварц с размером глины (и размером с ил). (и другие минеральные) зерна, а не только чистая глина.

Маленькие поры

«Маленькие поры» содержат капиллярную воду, которая отличается от CBW тем, что она физически (не электрохимически) связана с породой (капиллярными силами).Капиллярная вода обычно составляет часть эффективного порового пространства как для каротажного анализа, так и для анализа керна. Однако микропористое поровое пространство, связанное с сланцами (где вода удерживается капиллярными силами и, следовательно, не является истинным CBW), обычно оценивается как часть V sh по каротажам и поэтому не учитывается как часть эффективной пористости. Общая вода, связанная со сланцами, более правильно называть «сланцевой водой», которая имеет большую ценность, чем CBW. Если мы увлажняем высушенные образцы керна, (некоторые из) электрохимически связанный CBW будет сохраняться, но никакая капиллярно-связанная микропористая вода (несмотря на комментарии в). Таким образом, хотя из рисунка следует, что высушенный влажностью керн может обеспечить эффективную пористость, аналогичную эффективной пористости, полученной при анализе каротажа, эффективная пористость от c руда обычно будет выше (см. раздел «Примеры»), несмотря на комментарии в. Традиционно истинная CBW не измерялась напрямую ни на кернах, ни по каротажам, хотя измерение ЯМР обнадеживает.

На заданной высоте выше уровень свободной воды, капиллярная вода становится «несводимой». Эта капиллярная вода образует неснижаемую водонасыщенность («Swi») по отношению к эффективной пористости (несмотря на включение микропористой воды как V sh во время анализа каротажа), тогда как для общей пористости CBW и капиллярная вода объединены формируют «Сви».

Большие поры

«Большие поры» содержат углеводороды (в пласте, несущем углеводороды). Выше переходной зоны будут течь только углеводороды. Эффективная пористость (со ссылкой на рисунок ниже) может быть классифицирована как только заполненные углеводородами большие поровые пространства над переходной зоной.

В некоторых случаях эффективное поровое пространство приравнивается к объему пор, вытесняемых углеводородом. В этом контексте, если остаточная углеводородная насыщенность была рассчитана на уровне 20%, то только 80% заполненных углеводородами пор на чертеже будет составлять эффективное поровое пространство.

Изолированные поры

«Изолированные поры» в обломках и большинстве карбонатов вносят незначительный вклад в пористость. Есть исключения. В некоторых карбонатах, например, тесты микроскопических организмов могут кальцифицироваться, чтобы создать значительное изолированное внутриклассовое поровое пространство, которое не связано с межклеточным пространством пор, доступным для хранения и потока углеводородов. В таких случаях при анализе керна будет регистрироваться только пространство между отдельными порами или «эффективная пористость», тогда как в каротажах плотности и нейтронного каротажа будет регистрироваться общее поровое пространство. Только после дробления породы анализ керна может дать общую пористость, видимую на каротажных диаграммах. Традиционное определение эффективной пористости Petroleum Engineering и анализа керна представляет собой сумму взаимосвязанного порового пространства, то есть исключая изолированные поры. Следовательно, на практике для подавляющего большинства осадочных горных пород это определение эффективной пористости приравнивается к общей пористости.

Сводка терминов

Сводка терминов, использующих концепции Eslinger Pevear

Общая пористость: Объем породы-коллектора, заполненный флюидом (нефть, вода, газ), выражается в процентах или долях общего (валового) объема породы.

Эффективная пористость $ϕ e 1 {\ displaystyle \ phi _ {e1}}$ ${\ displaystyle \ p привет _ {e1}}$: Сумма всего связанного порового пространства. В подавляющем большинстве случаев этот анализ керна и определение эффективной пористости в нефтедобыче приравнивается к общей пористости.

Эффективная пористость $ϕ e 2 {\ displaystyle \ phi _ {e2}}$ ${\ displaystyle \ phi _ {e2}}$: Эффективная пористость, измеренная на образцы керна, высушенные во влажной печи, так что глины удерживают один или два молекулярных слоя связанной воды, однако эта CBW стремится к минимуму и, вероятно, не является репрезентативной для коллектора.

Эффективная пористость $ϕ e 3 {\ displaystyle \ phi _ {e3}}$ ${\ displaystyle \ phi _ {e3}}$: Общая пористость за вычетом воды, связанной глиной (CBW).

Эффективная пористость $ϕ e 4 {\ displaystyle \ phi _ {e4}}$ ${\ displaystyle \ phi _ {e4}}$: Логарифмическая эффективная пористость. По сути, общая пористость минус сланцевая вода, где твердые минералы и объем сланца (Vsh) составляют матрицу (неэффективная пористость), а оставшийся объем составляет эффективную пористость. Для практических целей Vsh включает твердые глины и фракцию неглинистых минералов размером с глину и крупность ила, плюс CBW и капиллярно связанную воду, связанную с микропорами сланца.

Эффективная пористость $ϕ e 5 {\ displaystyle \ phi _ {e5}}$ ${\ displaystyle \ phi _ {e5}}$: В углеводородном коллекторе над переходной зоной только то поровое пространство, которое заполнено углеводородами. Из журнала ЯМР это соответствует индексу свободной текучей среды (FFI), другими словами, всему поровому пространству выше порогового значения T2.; Эффективная пористость и определение микропористости могут быть определены из распределения T2 ЯМР. а также по кривой капиллярного давления. Кумулятивное распределение для полностью насыщенного образца сравнивается с кумулятивным распределением после центрифугирования при 100 фунтах на квадратный дюйм. Время отсечки, которое разделяет распределение Т2 на макропористость и микропористость, определяется как время релаксации в точке, где совокупная пористость полностью насыщенного образца равна неснижаемой водонасыщенности.

Эффективная пористость $ϕ e 6 {\ displaystyle \ phi _ {e6}}$ ${\ displaystyle \ phi _ {e6}}$: Объем порового пространства, который содержит только производимые углеводороды.

Связанная глиной вода (CBW)

Количество связанной глины- вода определяется следующим уравнением:

CBW = ϕ t ⋅ SF ⋅ Qv {\ displaystyle {\ text {CBW}} = \ phi _ {t} \ cdot {\ text {SF}} \ cdot { \ text {Qv}}}

{\ displaystyle {\ text {CBW}} = \ phi _ {t} \ cdot {\ text {SF}} \ cdot {\ text {Qv}}}

где

ϕ t {\ displaystyle \ phi _ {t}}

\ phi _ {t}

- общая пористость,

SF {\ displaystyle {\ text {SF}} }

{\ displaystyle {\ text {SF}}}

- соленость фактор

, а

Qv {\ displaystyle {\ text {Qv}}}

{\ displaystyle {\ text {Qv}}}

- катион. Обменная емкость, мэкв / мл поровое пространство

Коэффициент солености (SF): $0,6425 ⋅ S - 0,5 + 0,22 {\ displaystyle 0.6425 \ cdot S ^ {- 0,5} +0,22}$ ${\ displaystyle 0.6425 \ cdot S ^ {- 0.5} +0.22}$; где S - соленость в g /l,

примерах

Яркий пример несоответствия эффективной пористости керна и каротажной эффективной пористости получен в некоторых коллекторах Greensand в Западной Австралии. Зеленые пески имеют зеленый цвет из-за железосодержащего глауконита, который обычно определяется как иллит / слюда или смешанный слой иллит- смектит глина дифракция рентгеновских лучей. Глауконит сам по себе будет включать электрохимически связанную воду (CBW) из-за типа глины. Однако, что более важно для рассмотрения эффективной пористости, зерна глауконита (часть Vsh) имеют внутри-определенное микропористое пространство пор, которое удерживает капиллярно-связанную воду. Глауконит может составлять значительную часть породы-коллектора, и поэтому связанное с ним внутрипоровое пространство может быть значительным. Каротажная эффективная пористость, рассчитанная на уровне 25% в некоторых коллекторах Greensand, дает эффективную пористость анализа керна 35% на эквивалентных глубинах. Разница заключается в глауконитовой микропористости, которая содержит воду в пластовых условиях и включается как часть Vsh (неэффективная пористость) в каротажный анализ. Однако глауконитовая микропористость измеряется как часть эффективной пористости пробок керна, даже если они высушены во влажной среде.

Зеленые пески могут вызвать разную степень сложности при анализе каротажа пористости. ОН радикалы влияют на нейтронный каротаж; железосодержащий компонент вызывает затруднения, и для интерпретации каротажа плотности необходимо учитывать различную гидратацию глины. Компонент железа влияет на каротаж ЯМР, а глина влияет на звуковой каротаж. Поэтому важно иметь керн - или, по крайней мере, хорошее представление о геологии - прежде, чем ссылаться на соотношение общей и эффективной пористости.

См. Также

Примечания

Vcl выражается как: сухая глина; сухая глина плюс CBW. Vsh описывается как: сухая глина плюс CBW (одна из версий «идеального сланца»); сухая глина, CBW плюс ил (двойная вода «идеальный сланец» на диаграмме выше; сухая глина, ил, CBW плюс микропористая сланцевая вода («практический сланец»).
Различные значения эффективной пористости отсутствуют обязательно взаимоисключающие. Более того, объединяющая основная тема - это взаимосвязанное поровое пространство, даже если несвязанное поровое пространство может быть результатом ряда различных механизмов, таких как физически изолированные поры, созданные кальцинированными окаменелостями или изолированная от потока микропористость.
Нет Независимо от того, какое определение пористости используется, расчетные углеводороды в пласте всегда должны быть одинаковыми. По этой причине, углеводороды в пласте могут быть выражены как процент от общего (брутто) объема породы, тем самым обходя проблему пористости Однако, поскольку современные инструменты каротажа не могут непосредственно определять углеводороды, промежуточный этап расчета пористости по-прежнему является основной необходимостью.

Ссылки