PETROFIZIKA LEŽIŠTA UGLJIKOVODIKA

1

petrofizika - poroznost

PETROFIZIKA LEŽIŠTA UGLJIKOVODIKA

bavi se

Svojstvima porozne stijene ležišta ugljikovodika

Interakcijom stijene i fluida

Karakteristike jednofaznog i višefaznog protoka

fluida u poroznom mediju

( Petrophysics & Fluid Flow )

2


Svojstva stijena, grupirana u skladu s potrebama faza procesa istraživanja i proizvodnje ugljikovodika i stupnja složenosti laboratorijskih analiza su:

Petrografske i paleontološke odredbe

Raspodjela veličine zrna stijene

Kemijski sastav, litologija stijene

Geokemijske analize

Faza istražnog bušenjaFaza razrade ležišta

Poroznost

Propusnost

Raspodjela zasićenja fluidima

Električna otpornost

Akustička svojstva

Stlačivost stijene

Kapilarna svojstva

Svojstva močivosti

Hidrodinamička svojstva (višefazni protok, relativne propusnosti)

Simulacije procesa proizvodnje

Osnovna svojstva / analize Svojstva iz specijalnih analiza

3


U ležišnom inženjerstvu (reservoir engineering) svojstva stijena često se dijele na

Statička svojstva stijena i fluida

Dinamička svojstva stijena i fluida

Poroznost

Raspodjela veličine zrna i pora

Kapilarna svojstva, močivost

Raspodjela zasićenja fluidima

Električna otpornost

Akustička svojstva

Propusnost

Hidrodinamička svojstva (višefazni protok fluida, relativne propusnosti)

Testovi protjecanja fluida (simulacije procesa proizvodnje

4


Primjenom laboratorijskih podataka se:

Petrografske i paleontološke odredbe

Raspodjela Raspodjela veličine zrna veličine zrna stijenestijene

Kemijski sastav, litologija stijene

Geokemijske analize

Faza istražnogbušenja

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.

5


Osnovna svojstva / analize

Svojstva iz specijalnih analiza

Primjenom laboratorijskih podataka se:

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

•Stlačivost stijene•Kapilarna svojstva•Svojstva močivosti•Hidrodinamička svojstva •Simulacije procesa proizvodnje

•Poroznost•Propusnost•Raspodjela zasićenja •Električna otpornost•Akustička svojstva

6


Pregled tema u okviru kolegija “Petrofizika ležišta ugljikovodika”

1. Poroznost stijena

2. Mehanička svojstva stijena

3. Propusnost stijena

4. Kapilarna svojstva stijena (raspodjela zasićenja fluidima i stijeni)

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)

7


POROZNOST STIJENAFluidi u ležištu ugljikovodika ispunjavaju mikroskopske šupljine (pore) u stijeni. Poznavanje veličine pornog prostora u stijeni vrlo je važno zbog određivanja:

volumen pora u stijeni

ukupni volumen stijene

Ukupnog volumena fluida u ležištu Početnih zaliha ugljikovodika Veličine iscrpka ugljikovodika

Poroznost definirana je kao udjel volumena pora u ukupnom volumenu stijene:

8


POROZNOST STIJENA

p t s

t t

V V V

V V

Zrno, m atrica stijene

Pore

pV

1

sV

gdje je

pV = volumen pora (engl. pore volume, PV),

sV = volumen zrna stijene (engl. grain ili matrix ili solid volume; matrica stijene,) a

tV = ukupni volumen porozne stijene (engl. total ili bulk volume); t p sV V V

9


POROZNOST STIJENA

Ukupna poroznost je omjer svih pora u stijeni i ukupnog volumena stijene.

U k u p n a = E f e k t i v n a + R e z i d u a l n aporoznost poroznost poroznost

(povezane pore) (izolirane pore)

Efektivna poroznost je omjer volumena međusobno povezanih pora i ukupnog volumena stijene.

10


POROZNOST STIJENA

U naftnom inženjerstvu pod poroznošću, ,

podrazumijeva se efektivna poroznost.

11


Poroznost sedimentnih stijena ovisi o:

40% 26% 30%

13%

3

3

2

4

3

1 0.4766

kocke kugle

kocke

kocke

kugle

V V

V

V r

V r

Veličini odnosno raspodjeli veličine zrna,

Obliku i zaobljenosti zrna,

Načinu slaganja (pakiranja) zrna,

12


POROZNOST STIJENA

Pretvorbe tijekom geološke povijesti

stijene (dijageneza)

uglavnom imaju kao posljedicu

smanjenje poroznosti.

13


POROZNOST STIJENA

Tipični rasponi poroznosti nekih stijena su:

%

Pješčenjaci 10 -40

Vapnenci , dolomiti 2 -25

Gline 20 -45

Kvalitativna praktična procjena poroznosti, temeljena na empirijskim kriterijima:

Poroznost je ako je

Slaba < 5 %

Mala 5 < < 10 %

Dobra 10 < < 20 %

Veoma dobra > 20 %

14


Metode određivanja poroznosti

očito je da za određivanje poroznosti treba eksperimentalno izmjeriti dvije od tri veličine:

Iz definicije poroznosti: p t s

t t

V V V

V V

, ,t s pV V V

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

15



Određivanje ukupnog volumenatV

1. Računom iz dimenzija uzorka stijene .

2. Volumetrijom pomoću žive (Hg)

1 2tV V V

2

4t

RV L

3tV a

Kocka Valjak

Iz dva očitanja volumena - volumen prazne mjerne ćelije i volumen ćelije s uzorkom.

16


Metode određivanja poroznosti Određivanje ukupnog volumena,

tV

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,

1m

2. Zasićeni uzorak se uroni u istu tekućinu te se vaganjem odredi gubitak mase uzgonom, 2m

3. Iz mjerenih podataka računa se ukupni volumen uzorka prema

1 2t

m mV

17


Metode određivanja poroznosti Određivanje volumena zrna (matrica stijene)

= masa praznog piknometra

= masa piknometra ispunjenog tekućinom

= masa piknometra s uzorkom i tekućinom

= masa suhog uzorka

1. Gravimetrija pomoću piknometra

sV

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:

0m

1m

2m

sm

2 0 ( )s sm m m V V 2 1s

s

m m mV

Budući da je

volumen zrna je

18


p2 p1

Vs

V2V1

mjerna elijaćreferentna elijać


Određivanje volumena zrna (matrica stijene)

2. Primjenom Boyleovog zakona za idealne plinove.

sV

(Helijski porozimetar)

Prema Boyleovom zakonu idealnog plina,

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

1 1 2 2T TpV p V

19


Metode određivanja poroznosti Određivanje volumena zrna (matrica stijene)

Postupak mjerenja:

sV

(Helijski porozimetar)

1. U referentnoj ćeliji, volumena 1V

uspostavi se početni tlak (1p ~ 2-3 bar)

2. U mjernu ćeliju, volumena 2V , stavi se uzorak pri atmosferskom tlaku,

2p ~ 1 bar

3. Otvaranjem ventila između ćelija, izotermnom se ekspanzijom

uspostavlja isti tlak, , u obje ćelije; pri čemu je mp 1 2mp p p

Prema Boyleovom zakonu vrijedi 1 1 1 2m sp V p V V V

12 1 1s

m

pV V V

p

te se volumen zrna stijene računa prema

p2 p1

Vs

V2

V1

mjerna elijaćreferentna elijać

2p

20



Određivanje volumena zrna (matrica stijene)sV

Helijski porozimetar za velike uzorke stijene

p

standarduzorak

V1 V2

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.

Documents

PETROFIZIKA LEŽIŠTA UGLJIKOVODIKA