Войти
Петрофизика (от греческого πέτρα, petra, «скала» и φύσις, physis, «природа») - это изучение физических и химических свойств горных пород и их взаимодействия с флюидами.
Основное применение петрофизики - изучение коллекторов для углеводородной промышленности.. Петрофизики используются, чтобы помочь инженерам-разработчикам и геологам понять свойства пород коллектора, в частности, как поры в недрах связаны между собой, контролируя накопление и миграцию углеводородов. Некоторые из ключевых свойств, изучаемых в петрофизике, - это литология, пористость, водонасыщенность, проницаемость и плотность. Ключевым аспектом петрофизики является измерение и оценка этих свойств горных пород путем получения измерений каротажа скважины, при которых ряд измерительных инструментов вставляется в ствол скважины, измерений керна, в которых пробы горных пород извлекаются из геологических и сейсмических измерений. Затем эти исследования объединяются с геологическими и геофизическими исследованиями и разработкой резервуаров для получения полной картины резервуара.
Хотя большинство петрофизиков работают в углеводородной отрасли, некоторые также работают в горнодобывающей и водохозяйственной отраслях. Измеренные или вычисленные свойства делятся на три широкие категории: обычные петрофизические свойства, механические свойства горных пород и качество руды.
Петрофизические исследования используются нефтяной инженерией, геологией, минералогией, разведочной геофизикой и другими смежными исследованиями.
Большинство петрофизиков нанимаются (SS) для вычисления того, что обычно называется обычными (или пластовыми) петрофизическими свойствами. Это:
Литология : описание физических характеристик породы, таких как размер зерна, состав и текстура. Изучая литологию местных геологических обнажений и образцов керна, геологи могут использовать комбинацию каротажных измерений, таких как естественная гамма, нейтронная, плотность и удельное сопротивление для определения литологии вниз по скважине.
Пористость : 
Водонасыщение : доля порового пространства, занятая водой. Обычно это вычисляется с использованием данных прибора, который измеряет удельное сопротивление породы и обозначается символом 
Проницаемость : количество жидкости (обычно углеводородов).), которые могут течь через породу в зависимости от времени и давления, связанных с тем, насколько взаимосвязаны поры. Испытание пласта на данный момент является единственным инструментом, который может напрямую измерять проницаемость горной породы в скважине. В случае его отсутствия, что является обычным явлением в большинстве случаев, оценка проницаемости может быть получена из эмпирических соотношений с другими измерениями, такими как пористость, ЯМР и акустический каротаж.
Толщина породы с достаточной проницаемостью для доставки флюидов в ствол скважины. Это свойство часто называют «чистой породой коллектора». В нефтегазовой отрасли рассчитывается еще одна величина «Чистая оплата», которая представляет собой толщину породы, которая может доставить углеводороды в ствол скважины с прибыльной скоростью.
Модели коллектора построены на основе их измеренных и полученных свойств для оценки количества углеводородов, присутствующих в коллекторе, скорости, с которой этот углеводород может быть доставлен на поверхность Земли через стволы скважин, и потока жидкости в породах. В отрасли водных ресурсов аналогичные модели используются для расчета того, сколько воды может быть произведено на поверхность в течение длительных периодов времени без истощения водоносного горизонта.
Некоторые петрофизики используют акустические измерения и измерения плотности горных пород для расчета их механических свойств и прочности. Они измеряют скорость продольной (P) волны звука через породу и скорость поперечной (S) волны и используют их вместе с плотностью породы для вычисления прочности породы на сжатие, то есть сжимающего напряжения, которое вызывает разрушение породы., и гибкость горных пород, которая является соотношением между напряжением и деформацией для породы. Анализ преобразованных волн также используется для определения геологической литологии и пористости.
Эти измерения полезны для разработки программ бурения скважин, добывающих нефть и газ. Измерения также используются для проектирования плотин, дорог, фундаментов зданий и многих других крупных строительных объектов. Их также можно использовать для интерпретации сейсмических сигналов с Земли, будь то сейсмические сигналы искусственного происхождения или землетрясения.
Скважины могут быть пробурены в рудных телах (например, угольные пласты или золотая руда) и взяты пробы горных пород для определения качества руды или угля в каждом месте расположения скважины или скважины могут быть записаны на кабеле для проведения измерений, которые могут использоваться для определения качества. Некоторые петрофизики проводят такой анализ. Информация наносится на карту и используется для составления планов разработки рудников.
Coring и являются прямым измерением петрофизических свойств. В нефтяной промышленности образцы горных пород извлекаются из недр и измеряются в керновых лабораториях нефтяной компании или некоторых коммерческих компаний по измерению керна. Этот процесс требует много времени и средств, поэтому его нельзя применить ко всем скважинам, пробуренным на месторождении.
Рисунок 1 Каротаж скважины используется как относительно недорогой метод для получения петрофизических свойств в скважине. Измерительные инструменты транспортируются в скважину с использованием метода троса или LWD.
Пример каротажа на кабеле показан на рисунке 1. Первый «трек» показывает естественный уровень гамма-излучения породы. «Журнал» уровня гамма-излучения показывает увеличение излучения справа и уменьшение излучения слева. Скалы, излучающие меньше радиации, имеют более желтый оттенок. Детектор очень чувствителен, а количество излучения очень мало. В обломочных породах породы, которые имеют меньшее количество излучения, с большей вероятностью будут более крупнозернистыми и имеют больше порового пространства, породы с большим количеством излучения, скорее всего, будут иметь более мелкие зерна и меньше порового пространства.
Вторая дорожка на графике записывает глубину ниже контрольной точки, которая обычно представляет собой куст Келли или поворотный стол в футах, поэтому эти камни находятся на 11 900 футов ниже поверхности земли.
На третьем треке представлено удельное электрическое сопротивление породы. Вода в этой породе соленая, и соль в воде делает воду электропроводной, так что более низкое удельное сопротивление вызвано увеличением водонасыщенности и уменьшением насыщенности углеводородами.
Четвертая дорожка показывает вычисленную водонасыщенность, как «общая» вода (включая воду, связанную со скалой) в пурпурном цвете, так и «эффективная вода» или вода, которая свободно течет в черном цвете. Обе величины даны как доли от общего порового пространства.
Пятый трек показывает долю всей породы, которая представляет собой поровое пространство, заполненное флюидами. Отображение порового пространства разделено на зеленый цвет для нефти и синий для подвижной воды. Черная линия показывает часть порового пространства, содержащую воду или нефть, которые могут перемещаться или «добываться». В дополнение к черным линиям, пурпурная линия включает воду, которая постоянно связана со скалой.
Последняя дорожка представляет собой твердую часть породы. Желтый узор представляет собой часть породы (за исключением флюидов), состоящую из более крупнозернистого песчаника. Серый узор представляет собой фракцию породы, состоящую из более мелкозернистого «сланца». Песчаник - это часть породы, которая содержит добываемые углеводороды и воду.
Символы и определения:
Рисунок 2, петрофизическая модель породы для образования обломочных пород Следующее определение и петрофизическая модель являются типичными сланцевыми Модель песчаного образования, которая предполагает: 1. Сланец состоит из ила, глины и связанной с ними воды, которая не течет. 2. Углеводороды хранятся только в поровом пространстве в песчаной матрице.
ΦT - Общая пористость (PHIT), которая включает поровое пространство в песке и сланце.
Sw - Общая водонасыщенность, доля порового пространства, занятая водой.
Φe - эффективная скорректированная пористость сланца, которая включает только поровое пространство в песке. Поровое пространство в сланце, заполненном связанной водой, исключается.
Swe - Эффективная водонасыщенность с поправкой на глины. Объемная доля Φe, занятая водой.
Вш - Объемная доля сланца. Это включает в себя ил от среднего до очень мелкого, а также глину и сланцевую воду.
Φsh - Пористость сланца. Объемная доля порового пространства в сланцах. Эти поровые пространства по определению заполнены ограниченной водой.
Ключевые уравнения:
(1-Φe-Vsh) + Vsh + Φe * Swe + Φe * (1-Swe) = 1
Объем матрицы песчаника + объем сланца + объем воды в песке + объем углеводородов в песке = общий объем породы
Φe = ΦT - Vsh * Φsh
