1 LUCRAREA NR. 1 Determinarea limitelor şi grosimii stratelor poros-permeabile din carotajul electric standard – curba de potenŃial spontan - PS Carotajul electric standard Carotajul electric convenŃional sau standard constă în măsurarea rezistivităŃii aparente cu dispozitive potenŃiale şi gradiente. Denumirea de standard derivă de la faptul că dispozitivele sunt standardizate. Atunci când condiŃiile de măsurare permit, alături de curbele de rezistivitate se înregistrează şi curba de potenŃial spontan. În funcŃie de dispozitivele utilizate în cadrul carotajului electric standard sunt cunoscute mai multe procedee: carotajul electric standard obişnuit, carotajul electric cu dispozitive pentru sare, carotajul electric special. Curbe înregistrate şi caracteristicile dispozitivelor de carotajului electric standard Tabelul 1.1. Dispozitivul Simbolul Scara adâncimilor Lungimea dispozitivului Raza de investigaŃie Scară de măsură A (M) N (B) M (A) M (A) A (M) N (B) 0,3 m 0 2,0 m Dispozitiv gradient Dispozitiv potenŃ ial 1).PS ( PS E Δ ) 1:1000 - - m/cm 5 12 Ω , n PS = (25 mV pe 2cm) 2). A ρ Dispozitiv potenŃial A0,3M2,0N (M0,3A2,0B) ( ) m 3 , 0 MA AM L p = = ( ) m 6 , 0 MA AM 2 r p , inv = = Scara de bază m/cm 5 2 Ω ρ , n A = (0-20Ωm pe 8 cm diagrafie) Scări de reluare 1/5 - m/cm 5 12 Ω , (0 – l00Ωm) 1/25 - m/cm 5 62 Ω , (0 – 500Ωm) 3). A ρ Dispozitiv gradient N0,3M2,0A (B0,3A2,0M) ( ) m 15 , 2 M 0 0A L g = = ( ) m 15 , 2 0M 0A r g , inv = = Simbolurile incluse în paranteze sunt pentru dispozitivele bipolare şi sunt notate de jos în sus. DistanŃele dintre electrozi sunt în metri. Diagrafia electrică standard este compusă din trei curbe (figura 1.1) şi anume: - o curbă de potenŃial spontan (PS), înscrisă pe trasa din stânga;
Transcript
1
LUCRAREA NR. 1
Determinarea limitelor şi grosimii stratelor poros-permeabile din
carotajul electric standard – curba de potenŃial spontan - PS
Carotajul electric standard
Carotajul electric convenŃional sau standard constă în măsurarea rezistivităŃii aparente cu dispozitive potenŃiale şi gradiente. Denumirea de standard derivă de la faptul că dispozitivele sunt standardizate. Atunci când condiŃiile de măsurare permit, alături de curbele de rezistivitate se înregistrează şi curba de potenŃial spontan. În funcŃie de dispozitivele utilizate în cadrul carotajului electric standard sunt cunoscute mai multe procedee: carotajul electric standard obişnuit, carotajul electric cu dispozitive pentru sare, carotajul electric special.
Curbe înregistrate şi caracteristicile dispozitivelor de carotajului electric standard
Tabelul 1.1.
Dispozitivul
Simbolul
Scara adâncimilor
Lungimea dispozitivului
Raza de investigaŃie
Scară de măsură
A (M)N (B)
M (A)M (A)
A (M) N (B)
0,3 m0
2,0 m
Dis
poz
itiv
gra
dien
t
Dis
pozi
tiv
pote
nŃia
l
1).PS ( PSE∆ )
1:1000
- - m/cm512 Ω,nPS =
(25 mV pe 2cm)
2). Aρ Dispozitiv
potenŃial A0,3M2,0N
(M0,3A2,0B)
( )m3,0
MAAMLp
=
= ( )m6,0
MAAM2r p,inv
=
=
Scara de bază m/cm52 Ωρ ,n
A=
(0-20Ωm pe 8 cm diagrafie)
Scări de reluare
1/5 - m/cm512 Ω,
(0 – l00Ωm) 1/25 -
m/cm562 Ω,
(0 – 500Ωm)
3). Aρ Dispozitiv
gradient N0,3M2,0A
(B0,3A2,0M)
( )m15,2
M00ALg
=
=
( )m15,2
0M0Ar g,inv
=
=
Simbolurile incluse în paranteze sunt pentru dispozitivele bipolare şi sunt notate de jos în sus. DistanŃele dintre electrozi sunt în metri.
Diagrafia electrică standard este compusă din trei curbe (figura 1.1) şi anume: - o curbă de potenŃial spontan (PS), înscrisă pe trasa din stânga;
2
- o curbă de rezistivitate înregistrată cu dispozitiv potenŃial, A0,3M2,0N (M0,3A2,0B), notată cu ρ 0,.3 , înscrisă pe trasa din partea dreaptă a diagramei cu linie plină;
- o curbă de rezistivitate înregistrată cu dispozitiv gradient, N0,3M2,0A (B0,3A2,0M), notată cu ρ 2,15 , pe aceeaşi trasă din partea dreaptă cu linie punctată.
0
0
0
2010050025mV
ΩmΩmΩmreluare 1/25
reluare 1/5
Marnă
Nisip poros-permeabil
Nisip argilos
Gresie compactă
Calcar poros-permeabil
Calcar compact
Petrol
Gaze
Apă sărată
Fig. 1.1. Forma de reprezentare a diagrafiei electrice standard [ 5 ]
3
CondiŃii optime de aplicabilitate
- în sonde forate cu noroi dulce; - strate cu grosimi mai mari de 2 m, (h > 2m); - succesiuni marnoase nisipoase de grosime acceptabilă; - roci carbonatate cu porozitate intergranulară cu m ≥ 10 %.
Limitări
- strate subŃiri; - strate rezistive; - invazie adâncă; - noroi sărat; - roci cu conŃinut de argilă; - nu poate fi utilizată în noroi neconductiv.
Determinarea limitelor şi grosimilor stratelor poros-permeabile
Metodele practice de determinare a grosimii şi limitelor stratelor după curba de
potenŃial spontan. PotenŃialul spontan sau potenŃialul natural ia naştere ca urmare a unor procese de activitate electrochimică ce se desfăşoară la limitele: noroi de foraj - formaŃiuni geologice, zonă de invazie - zonă necontaminată şi colector - roci adiacente. Aceste procese fizico-chimice creează câmpuri electrice de autopolarizare care pot fi cuantificate de mărimea scalară - potenŃial electric V. DiferenŃa de potenŃial ce se măsoară între un electrod lansat în sondă şi un alt electrod plasat la suprafaŃa solului (figura 4.1) este cunoscută în geofizica de sondă sub denumirea de potenŃial spontan, prescurtat PS. În unităŃi SI diferenŃa de potenŃial se măsoară în joule/coulomb (J/C). Unitatea practică de măsură a diferenŃei de potenŃial este voltul (V); legătura dintre cele două unităŃi de măsură este: 1 volt = 1 joule/1 coulomb Întrucât potenŃialele care apar în urma proceselor fizico-chimice sunt mici, se utilizează un submultiplu al voltului - milivoltul (mV). Procesele fizico-chimice care dau naştere potenŃialului spontan sunt: procesul de difuzie, procesul de adsorbŃie, procesul de electrofiltraŃie şi procesul de oxido-reducere.
Amplitudinea şi forma curbei de potenŃial spontan înregistrată în dreptul unui strat poros-permeabil depind de următorii factori:
- potenŃialul spontan static, EPSS; - grosimea stratului, h; - rezistivitatea reală a stratului, ρ R; - rezistivitatea zonei de invazie ρ i şi diametrul zonei invadate Di; - rezistivitate noroiului de foraj ρ n - diametrul sondei d; - rezistivitatea formaŃiunilor adiacente ρ ad; - cantitatea de argilă conŃinută în stratul considerat; - natura litologică a stratelor poros-permeabile.
4
FaŃă de factorii mai sus menŃionaŃi se evidenŃiază, în cazul succesiunilor nisipoase-grezoase în alternanŃă cu argile două cazuri: strate de grosime mare (h≥4d) şi strate de grosime mică (h<4d).
Pentru a determina limitele şi grosimile stratelor poros-permeabile se va folosi una din metodele prezentate mai jos, în funcŃie de grosimea stratului analizat.
1. Strate de grosime mare, h ≥≥≥≥ 4d; Metoda PSE2
1∆
În dreptul stratelor a căror grosime depăşeşte de patru ori diametrul sondei, limitele stratului (Hsup – limita superioară şi Hinf limita inferioară) se determină în punctele în care valoarea înregistrată a curbei de potenŃial spontan este egală cu
jumătate din amplitudinea maximă–metoda jumătăŃii amplitudinii ( PSE2
1∆ )–figura 1.2.
Fig. 1.2. Strate de grosime mare h ≥ 4d; Metoda PSE
2
1∆ [34]
Modul de lucru:
- se trasează “linia argilelor” considerată convenŃional linia de zero a PS-ului de-a lungul valorilor electropozitive, această linie se trasează pentru întreg intervalul analizat şi nu pentru fiecare strat în parte;
- se determină amplitudinea maximă a potenŃialului spontan – egală cu distanŃa dintre linia argilelor şi valoarea maximă electronegativă.
Această valoare înmulŃită cu scara de înregistrare a potenŃial spontan reprezintă valoarea maximă înregistrată în dreptul stratului în mV ( ∆ EPS);
- la jumătatea valorii maxime a potenŃialului spontan ( PSE2
1∆ ) se trasează o
verticală care intersectează curba, de potenŃial spontan, în două puncte. Aceste puncte proiectate pe scara adâncimilor determină: - punctul superior de intersecŃie, limita superioară a stratului – Hsup; - punctul inferior de intersecŃie, limita inferioară a stratului – Hinf. - grosimea stratului se determină astfel:
h = Hinf - Hsup (1.1)
5
2. Strate de grosime mică, h < 4d; Metoda PSE3
2∆
În dreptul stratelor a căror grosime este mai mică de patru ori decât diametrul sondei, limitele stratului (Hsup – limita superioară şi Hinf limita inferioară) se determină în punctele în care valoarea înregistrată a anomaliei de potenŃial spontan este egală cu
două treimi din amplitudinea maximă – metoda PSE3
2∆ - figura 1.3.
Fig. 1.3. Strate subŃiri, h < 4d; Metoda PSE
3
2∆ [ 34 ]
6
AplicaŃie:
Să se determine limitele şi grosimile stratelor poros-permeabile după curba de de potenŃial spontan din diagrafia carotajului electric standard, Anexa 1.
Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelul 1.2.
Limitele şi grosimile stratelor după curba de PS
Tabelul 1.2
Nr.
strat
∆ EPS Hsup Hinf h
[mV] [m] [m] [m]
7
LUCRAREA NR. 2 Determinarea limitelor şi grosimii stratelor poros-permeabile din carotajul electric
standard – curbele de rezistivitate înregistrate cu dispozitive potenŃiale şi
gradiente – ρ 0,3 , ρ 2,15
ConfiguraŃia curbelor de rezistivitate aparentă teoretice şi reale depinde de tipul
dispozitivului, de rezistivitatea stratelor şi de grosimea lor. Deasemenea răspunsul dispozitivelor (forma curbelor de rezistivitate) depinde de tipul dispozitivului şi relaŃia dintre lungimea dispozitivului potenŃial, Lp sau gradient, Lg-faŃă de grosimea stratului, h.
Se consideră un strat de grosime h, cu rezistivitatea realăρ R şi se pune problema determinării răspunsului dispozitivelor potenŃiale şi gradiente, în cazul existenŃei unor limite de separaŃie plane şi paralele, între colector şi stratele adiacente - superior (acoperiş) şi inferior (culcuş). Stratele adiacente sunt de grosime infinită şi rezistivitate
adρ şi sonda, care traversează toate aceste strate, conŃine fluid de foraj de rezistivitate
nρ . În figurile 2.1 - 2.6 sunt redate forma curbelor de rezistivitate pentru cazul în care
se are în vedere influenŃa sondei (curbele cu linii pline), comparativ cu cazul în care se neglijează influenŃa găurii de sondă (curbele cu linii punctate). Pentru fiecare caz în parte, se va considera că dispozitivul de măsură se deplasează pe direcŃie perpendiculară pe limita de separare a mediilor şi se vor prezenta cu şi fără influenŃa sondei.
Răspunsul dispozitivelor gradiente
1. În strate cu rezistivitate mai mare decât rezistivitatea stratelor adiacente -
adR ρ>ρ şi adn ρ≅ρ
Considerăm un dispozitiv gradient neconsecutiv, monopolar - NxMyA sau
bipolar - BxAyM, având lungimea de dispozitiv ( )OMOALg = . La determinarea curbei
de răspuns a dispozitivului, care se deplasează de jos în sus în raport cu stratul, se pot întâlni mai multe situaŃii:
a) Strat de grosime foarte mare în raport cu lungimea dispozitivului - gLh >>
(figura 2.1).
În dreptul stratului adiacent inferior (culcuş), rezistivitatea aparentă va fi aproximativ egală cu cea a stratului adiacent, adρ . Pe măsură ce dispozitivul se apropie
de strat şi intersectează stratul, rezistivitatea creşte până la un punct de rezistivitate aparentă maximă RA ρ≅ρ 5,1max, dispus la un nivel de adâncime Hmax plasat deasupra
8
limitei inferioare a stratului, iH cu o distanŃă egală cu 2
MN,
2
BA, în continuare
valoarea rezistivităŃii aparente tinde spre valoarea rezistivităŃii stratului adiacent,
adA ρ≅ρ .
Fig. 2.1. Răspunsul dispozitivului gradient
pentru adR ρ>ρ , în strat de grosime foarte mare
în raport cu lungimea dispozitivului - gLh >> [44 ]
b) Strat de grosime mare în raport cu lungimea dispozitivului - gLh 2≅
(figura 2.2.).
În acest caz, forma curbei de răspuns este analogă cu cea de la punctul a), cu diferenŃa că punctul de rezistivitate aparentă maximă are valoarea RA ρ≅ρ 1,1max, , iar
zona de scădere accentuată începe de la punctul median al stratului.
c) Strat de grosime medie comparabilă cu lungimea dispozitivului - h=Lg (figura 2.3).
În acest caz, la apropierea dispozitivului de strat în partea inferioară a acestuia, apare un maxim de rezistivitate aparentă de ecranare, la nivelul de adâncime Hmax,e
dispus distanŃa ( )OMOALg = sub limita inferioară a stratului, Hi, după care Aρ scade
sub valoarea adρ , crescând în apropierea limitei inferioare până la punctul de
rezistivitate aparentă maximă RmaxA, ρ≅ρ 25,0 dispus la Hmax deasupra limitei Hi cu
9
distanŃa 2
NM
2
BA; minimul de rezistivitate aparentă este plasat la fel ca la punctele
a) şi b).
Fig. 2.2. Răspunsul dispozitivelor gradiente pentru adR ρ>ρ ,
strat de grosime mare în raport cu lungimea dispozitivului
strat de grosime medie comparabilă cu lungimea dispozitivului (h = Lg.) [ 44 ]
10
d) Strat de grosime mică, în raport cu lungimea dispozitivului 2gL
h ≅ (figura
2.4).
În acest caz, maximul de rezistivitate aparentă de ecranare este la adâncimea
Hmax,e dispus la ( )OMOALg = sub limita inferioară Hi. În limitele stratului, forma
curbei rămâne tot asimetrică, dar se apropie de o formă simetrică. Valoarea RmaxA, ρ≅ρ 5,0 .
e) Strat de grosime foarte mică, în raport cu lungimea dispozitivului 8gL
h ≅
(figura 2.5).
În acest caz, apare de asemenea maximul de rezistivitate aparentă de ecranare la
adâncimea Hmax,e dispus la ( )OMOALg = sub limita inferioară Hi. În limitele stratului
forma curbei devine aproape simetrică, prezentând un maxim RA ρ≅ρ 72,0max, şi
intersectează limitele stratului de grosime Li la o distanŃă maxAh ,3
2ρ≅ρ .
Fig. 2.4. Răspunsul dispozitivelor gradiente
pentru adR ρ>ρ , strat de grosime mică în
raport cu lungimea dispozitivului
≅
2
Lh
g [ 44 ]
Fig. 2.5. Răspunsul dispozitivelor gradiente
adR ρ>ρ , strat de grosime mică în raport cu
lungimea dispozitivului
≅
8
Lh
g [ 44 ]
11
2. În strate cu rezistivitate mai mică decât rezistivitatea stratelor adiacente
adR ρ<ρ , Rn ρ≅ρ
a) Strat de grosime mare, în raport cu lungimea dispozitivului, gLh > (figura
2.6).
În acest caz, la apropierea dispozitivului de strat apare o zonă de scădere accentuată a rezistivităŃii aparente, în raport cu rezistivitatea stratului adiacent începând
cu distanŃa ( )OMOALg = faŃă de limita inferioară Hi, până la punctul de rezistivitate
aparentă minimă min,Aρ dispus deasupra limitei inferioare Hi, la distanŃa 2
NM
2
BA.
La limita stratului valoarea rezistivităŃii aparente aproximează rezistivitatea reală, Rρ , iar spre limita superioară apare o creştere, până ia un maxim de rezistivitate aparentă
admaxA, ρ≅ρ 4,1 dispus la nivelul de adâncime, Hmax deasupra limitei superioarei Hs cu
distanŃa 2
NM
2
BA.
b) Strat de grosime comparabilă cu lungimea dispozitivului, gLh ≤ (figura 2.6.)
În acest caz, forma curbei este asemănătoare cu cea de la punctul a), numai că în
1. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor după curbele de rezistivitate
înregistrate cu dispozitiv gradient - ρ 2,15
A. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul:ρ R>>>> ρ ad
În acest caz, în funcŃie de raportul dintre lungimea dispozitivului şi grosimea stratului, se evidenŃiază următoarele situaŃii:
A.1. Strate de grosime mare: ( )AO MOh >
Curba de rezistivitate aparentă prezintă următoarele puncte caracteristice (figura 2.7):
- un punct de rezistivitate maximăρ amax, căruia îi corespunde adâncimea Hmax; - un punct de rezistivtate minimăρ amin, căruia îi corespunde adâncimea Hmin. Aceste două adâncimi Hmax şi Hmin sunt situate, faŃă de limitele stratului (Hinf –
limita inferioară şi Hsup – limita superioară), la o distanŃă egală cu MN/2, respectiv AB/2,
unde MN = AB = 0,3 m.
Fig. 2.7 Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul ρ R> ρ ad.
Strate de grosime mare ( )AO MOh > [ 34 ]
Modul de lucru:
- se stabilesc punctele caracteristice, ρ amax respectiv ρ amin şi se citesc valorile pentru Hmax respectiv Hmin pe scara adâncimilor;
- se determină limitele stratului cu relaŃiile:
( )AB 2
1minsup MNHH += (2.1)
( )AB 2
1maxinf MNHH += (2.2)
- se determină grosimea stratului cu relaŃia:
minmaxsupinf HHHHh −=−= (2.3)
13
A.2. Strate de grosime mică ( )AO MOh <
Pentru strate subŃiri curba de rezistivitate aparentă prezintă următoarele puncte caracteristice (figura 2.8):
- un punct de rezistivitate maximăρ amax; - un punct de rezistivitate maximă ecranată ρ ame, căruia îi corespunde
adâncimea Hme. Limita inferioară a stratului Hinf se găseşte la o distanŃă egală cu lungimea
dispozitivului gradient faŃă de Hme, ( )MO AO = Lg = 2,15 m.
Fig. 2.8. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul ρ R> ρ ad.
Strate de grosime mică ( )AO MOh < [ 34 ]
Modul de lucru:
- se stabileşte punctul de maxim ecranat şi se citeşte pe diagrafie adâncimea corespunzătoare, Hme;
- se determină limita inferioară cu relaŃia:
( )MO inf AOHH me −= (2.4)
- se trasează distanŃa dintre linia de zero a rezistivităŃii şi rezistivitatea
maximă,ρ amax, distanŃă care este egală cu amplitudinea maximă a curbei de rezistivitate - Amax. La 2/3 din amplitudinea maximă, Amax, faŃă de linia de zero se trasează o verticală ce intersectează curba de rezistivitate în două puncte. DistanŃa dintre aceste puncte măsurată pe scara adâncimilor corespunde grosimii stratului, h:
max3
2Ah → (2.5)
- se calculează limita inferioară astfel:
hHH −= infsup (2.6)
14
B. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul: ρ R ≤ ρ ad
În acest caz modul de determinare a limitelor şi grosimii stratelor poros-
permeabile este aceeaşi atât pentru strate de grosime mare, ( )AO MOh > cât şi pentru
strate de grosime mică, ( )AO MOh < . Curba de rezistivitate prezintă în acest caz două puncte caracteristice şi anume
(figura 2.9): - un punct de rezistivitate maximăρ amax; - un punct de rezistivitate minimăρ amax. Acestor două puncte le corespunde adâncimile Hmax respectiv Hmin, adâncimi ce
sunt situate faŃă de limitele stratului la distanŃe egale cu MN/2 (AB/2), unde MN = AB = 0,3 m.
Fig. 2.9. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul: ρ R ≤ ρ ad [ 34 ]
Modul de lucru:
- se stabilesc punctele caracteristice, ρ amax respectiv ρ amin şi se citesc pe diagrafie adâncimile corespunzătoare lor, Hmin respectiv Hmax.
- se determină limitele stratului astfel:
( )AB 2
1minsup MNHH −= (2.7)
( )AB 2
1maxinf MNHH −= (2.8)
- se calculează grosimea stratului cu relaŃia:
minmaxsupinf HHHHh −=−= (2.9)
15
2. Determinarea grosimii şi a limitelor stratului poros-permeabil după
curbele de rezistivitate înregistrate cu dispozitiv potenŃial – ρ 0,3
A. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor după curba potenŃială, pentru
cazul ρ R >>>> ρ ad
A.1. Strate de grosime mare AMh 5>
Curba de rezistivitate prezintă în acest caz următoarele puncte caracteristice (figura 2.10):
- un punct de curbură maximă superior, ρ cs căruia îi corespunde adâncimea Hcs; - un punct de curbură maximă inferior, ρ ci căruia îi corespunde adâncimea Hci. Limitele stratului se găsesc faŃă de aceste adâncimi (Hcs şi Hci) la o distanŃă egală
cu 1/2 AM, unde AM corespunde lungimii dispozitivului potenŃial, AB = Lp = 0,3 m.
Fig. 2.10. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor după curba potenŃială,
pentru cazul ρ R > ρ ad. Strate de grosime mare AM5h > [ 34 ]
Modul de lucru:
- se stabilesc punctele de curbură maximă şi adâncimile corespunzătoare lor; - se determină limitele stratului cu relaŃiile:
2
1sup AMHH cs −= (2.10)
AMHH ci 2
1inf += (2.11)
- se calculează grosimea stratului cu ajutorul relaŃiei:
AMHHHHh csci +−=−= supinf (2.12)
16
A.2. Strate de grosime mică şi foarte mică, AMh 5< şi AMh ≤ În acest caz curba de rezistivitate prezintă următoarele puncte caracteristice
(figura 2.11): - punctul superior de ecranare ρ aes, căruia îi corespunde adâncimea Hes; - punctul inferior de ecranare ρ aei, căruia îi corespunde adâncimea Hei.
FaŃă de aceste puncte limitele stratului se găsesc la distanŃa de 1/2 AM , unde
AB = Lp = 0,3 m.
Fig. 2.11. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor in cazul ρ R > ρ ad.
Strate de grosime mică şi strate de grosime foarte mică, AM5h < şi AMh ≤ [ 34 ]
Modul de lucru:
- se stabilesc punctele caracteristice de ecranare şi se citesc adâncimile corespunzătoare acestor puncte, Hes respectiv Hei.
- se determină limitele stratului cu relaŃiile:
2
1sup AMHH es += (2.13)
AMHH ei 2
1inf −= (2.14)
- se calculează grosimea stratului conform relaŃiei:
AMHHHHh esei −−=−= supinf (2.15)
Pentru cazul în care AMh ≤ , deşi stratul are o rezistivitate mai mare decât stratele adiacente, curba de rezistivitate aparentă prezintă un minim, dar se pun însă în evidenŃă cele două puncte de ecranare, iar modul de determinare este identic cu cel prezentat mai sus.
17
B. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor după curba potenŃială, pentru
cazul ρ R <<<< ρ ad
În acest caz, atât pentru stratele groase, AMh 5< cât şi pentru stratele subŃiri
AMh ≤ , modul de determinare al grosimii şi limitelor este acelaşi (figura 2.12). Pe curba de rezistivitate se stabilesc următoarele puncte caracteristice: - un punct de curbură maximă superior, căruia îi corespunde adâncimea Hcs; - un punct de curbură maximă inferior, căruia îi corespunde adâncimea Hci.
Aceste puncte sunt deplasate faŃă de limitele stratului cu distanŃa 1/2 AM .
Fig. 2.12. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor in cazul ρ R <<<< ρ ad [ 34 ]
Modul de lucru: - se stabilesc punctele de curbură maximă şi se citesc pe diagrafie adâncimile corespunzătoare lor, Hcs respectiv Hci. - se determină limitele stratului cu relaŃiile:
2
1sup AMHH cs += (2.16)
2
1inf AMHH ci −= (2.17)
- se calculează grosimea stratului conform relaŃiei:
AMHHHHh csci −−=−= supinf (2.18)
18
AplicaŃie:
Să se determine limitele şi grosimea stratelor poros-permeabile din diagrafia electrică standard, Anexa 1, după curbele de rezistivitate aparentă înregistrate cu dispozitiv gradient, ρ 2,15 şi dispozitiv potenŃial, ρ 0,3 .
Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele 2.2 şi 2.3.
Limitele şi grosimea stratelor după curba gradientă, ρ 2,15
Tabelul 2.2
Nr.
strat
DISPOZITIV GRADIENT ObservaŃii
Hmin Hmax Hsup Hinf h Strat de grosime mare Hei - Hsup Hinf h Strat de grosime mică
- [m] [m] [m] [m] [m] -
Limitele şi grosimea stratelor după curba potenŃială, ρ 0,3
Tabelul 2.3
Nr.
strat
DISPOZITIV POTENTIAL ObservaŃii
Hcs Hci Hsup Hinf h Strat de grosime mare Hes Hei Hsup Hinf h Strat de grosime mică
- [m] [m] [m] [m] [m] -
19
LUCRAREA NR. 3
Determinarea rezistivităŃii reale ρ R, a rezistivităŃii zonei de invazie, ρ i şi a
diametrului de invazie, Di din carotajul electric lateral – metoda DRR
Metoda DRR (determinarea rezistivităŃii reale) utilizează o succesiune de patru
dispozitive de rezistivitate: trei gradiente şi unul potenŃial. Obiectivul carotajului electric lateral, metoda DRR, este de a determina elementele necesare caracterizării conŃinutului colectoarelor, respectiv: rezistivitatea "reală" Rρ , rezistivitatea "medie" a
zonei de invazie iρ , şi diametrul zonei de invazie Di. Metoda DRR a fost introdusă de către V. NegoiŃă. Caracteristicile dispozitivelor şi ale diagrafiei obŃinute sunt redate în tabelul 3.1 şi în figura 3.1.
Caracteristicile dispozitivelor si diagrafiei DRR
Tabelul 3.1
Completul DRR propriu-zis
1). PSE∆
2). OMρ
dispozitiv gradient
( )15,2ρ
3). OMρ
dispozitiv gradient
( )25,4ρ
4). OMρ
dispozitiv gradient
( )4,8ρ
PS B0,3A2M B0,5A4M B0,8A8M
1:500
-
m15,20M1
==gL
m25,40M2
==gL
m4,8
0M3
=
=gL
-
m15,20M
,
=
=ginvr
m25,40M
,
=
=ginvr
m4,80M
,
=
=ginvr
mV/cm5,12=PSn
m/cm5,2 Ω
=ρn
(0-20Ωm pe 8cm de diagrafie)
Forma prezentare a diagrafiei DRR. Forma de prezentare a diagrafiei DRR este redată pentru o succesiune litologică relativ simplă în figura 3.1. Se observă că diagrafia electrică standard în scara 1:500 este redată separat, într-un mod de înregistrare special, iar cele trei curbe gradiente formând completul DRR propriu-zis sunt redate separat în scara 1:500 - scară de detaliu.
20
Fig. 3.1. Forma de prezentare a diagrafiei DRR împreună cu diagrafia electrică standard [ 5 ]
Interpretarea diagrafiei DRR constă în rezolvarea sistemul de ecuaŃii (3.1):
ρ
ρ
ρ
ρ=
ρ
ρ ∞→
s
i
n
R
n
i
n d
Df ,,1
15,2 (I)
ρ
ρ
ρ
ρ=
ρ
ρ ∞→
s
i
n
R
n
i
n d
Df ,,2
25,4 (II) (3.1)
ρ
ρ
ρ
ρ=
ρ
ρ ∞→
s
i
n
R
n
i
n d
Df ,,3
4,8 (III)
şi
ρ
ρ=
ρ
ρs
n
i
n
df ,43,0 (3.2)
El poate fi rezolvat grafic cu ajutorul abacelor DRR conform metodologiei de interpretare a diagrafiei DRR.
Prelucrarea diagrafiei cuprinde mai multe etape: - determinarea rezistivităŃii zonei invadate; - corectarea rezistivităŃii aparente înregistrată de fiecare dispozitiv pentru
grosimea stratului şi influenŃa rocii adiacente, determinând prin aceasta care ar fi fost rezistivitatea stratului în cazul în care ar fi avut o grosime mare considerată din punct de vedere teoretic infinită;
21
- determinarea rezistivităŃii reale şi diametrul zonei de invazie din rezistivităŃile aparente ale celor trei dispozitive gradiente folosind o soluŃie grafică de rezolvare a sistemului de ecuaŃii oferit de cele trei curbe.
Pentru determinarea acestor valori sunt necesare următoarele date: - grosimea stratului, h, ce se determină în mod obişnuit de pe curba de PS; - diametrul sondei, d, care se va lua egal cu cel de diametrul nominal al sapei; - rezistivitate rocii adiacente, ρ ad, care este egală cu valoarea înregistrată cu
dispozitivul gradient cu lungimea OM = 4,25 m, într-un strat de argilă sau marnă apropiat, cu o grosime suficient de mare (h > 8m); - rezistivitatea noroiului, ρ n, care este înscrisă în antetul diagrafiei; - rezistivităŃile aparente maxime: ρ 0,3 , ρ 2,15 , ρ 4,25 , ρ 8,4. Valorile de rezistivitate maximă se citesc în punctele de maxim ale curbelor de rezistivitate. Aceste valori se pot citi direct pe scara de măsură a curbelor de rezistivitate aparentă.
Determinarea rezistivităŃii zonei de invazie, ( ρ i)
Modul de lucru:
Pentru determinarea rezistivităŃii zonei de invazie se utilizează graficul din Anexa 3 astfel:
- se corectează rezistivitatea noroiului, ρ n cu temperatura formaŃiei;
- se calculează raportul ( )Tnρ
ρ 3,0 ;
- se plasează această valoare pe cele două scări laterale ale nomogramei şi se unesc cu o linie dreaptă;
- la intersecŃia cu scara corespunzătoare diametrului sondei, d, se determină
valoarea raportului( )
ATn
i =ρ
ρ; cunoscând pe ρ n se calculează:
ni A ρ⋅=ρ (3.3)
Determinarea rezistivităŃii reale, ( ρ R) şi a diametrului de invazie, (Di)
Modul de lucru:
Se corectează rezistivităŃile înregistrate cu cele trei dispozitive gradiente, ρ 2,15 , ρ 4,25 , ρ 8,4 cu rezistivitatea rocii adiacente.
- se calculează rapoartele adρ
ρ 15,2,
adρ
ρ 25,4,
adρ
ρ 4,8;
- se face corecŃia pentru dispozitivul gradient de 2,15 , de 4,25 şi 8,4 cu ajutorul Anexelor 4, 5 şi 6. Aceste anexe dau dependenŃa:
22
ρ
ρ=
ρ
ρ ∞−
ad
L
ad
L f (3.4)
În ordonată se introduce valoarea raportului ad
L
ρ
ρ şi se duce o orizontală care
intersectează curba corespunzătoare grosimii stratului, din acest punct se coboară o
verticală şi în abscisă se citeşte valoarea raportului ad
L
ρ
ρ∞− .
Pentru fiecare dispozitiv se obŃin valorile rapoartelor adρ
ρ ∞−15,2 ,adρ
ρ ∞−25,4 ,adρ
ρ ∞−4,8 .
Se trece de la valoarea ad
L
ρ
ρ ∞− la valoarea
( )Tn
L
ρ
ρ ∞− cu următoarele calcule:
Dacă aad
=ρ
ρ ∞−15,2 , bad
=ρ
ρ ∞−25,4 şi cad
=ρ
ρ ∞−4,8 (3.5)
rezultă că ada ρ⋅=ρ ∞−15,2 , adb ρ⋅=ρ ∞−25,4 şi adc ρ⋅=ρ ∞−4,8 (3.6)
- se calculează rapoartele ( )Tnρ
ρ 15,2 , ( )Tnρ
ρ 25,4 , ( )Tnρ
ρ 4,8 .
În această etapă se urmăreşte variaŃiei valorilor raportului ( )Tn
R
ρ
ρ pentru patru
diametre ale zonei invadate în funcŃie de raportul ( )Tn
i
ρ
ρ, cu ajutorul Anexelor 7, 8, 9 şi
10 pentru diametre de invazie egale cu 2d, 4d, 8d respectiv 16d. Pe fiecare grafic, corespunzând unui anumit diametru al zonei de invazie, sunt
trasate trei grupe de curbe, prima corespunzătoare dispozitivului de 2,15 m, a doua celui de 4,25 m şi ultima celui de 8,4 m. În fiecare grupă sunt trasate mai multe curbe
corespunzătoare la diferite valori ale raportului ( )Tn
i
ρ
ρ.
Modul de lucru cu aceste anexe este următorul:
Se introduce valoarea raportului ( )Tn
L
ρ
ρ ∞− în abscisă şi se coboară până ce
intersectează curba al cărui modul este egal cu valoarea raportului ( )Tn
i
ρ
ρ, de aici se
merge în ordonată şi se citeşte valoarea raportului ( )Tn
R
ρ
ρ. Acelaşi procedeu este urmat
pentru toate cele patru diametre de invazie şi pentru cele trei dispozitive gradiente. Cu ajutorul datelor obŃinute se întocmeşte tabelele nr. 3.3 , 3.4 , 3.5 de la aplicaŃie.
23
Rezultatul prelucrării se materializează prin obŃinerea graficelor de dependenŃă
=
s
i
n
R
d
Df
ρ
ρ pentru fiecare dispozitiv gradient (figura 3.3). IntersecŃia celor trei curbe
obŃinute poate fi un triunghi în cazul general (figura 3.2), sau una din situaŃiile din figura 3.4. Punctul corespunzător centrului de greutate al triunghiului, permite
determinarea pe abscisă a raportului s
i
d
D, iar pe ordonată a raportului
n
R
ρ
ρ de unde se
deduc valorile Rρ şi Di. Metodologia prezentată mai sus reprezintă rezolvarea grafică a sistemului (3.1),
cu soluŃiile: iρ - rezistivitatea medie a zonei de invazie, Rρ - rezistivitatea reală şi Di - diametrul zonei de invazie.
Fig. 3.2. Graficul de intersecŃii Fig. 3.3. Graficul de dependenŃă
=
S
i
n
R
d
Df
ρ
ρ [ 34 ]
=
S
i
n
i
d
Df
ρ
ρ [ 34 ]
Pe baza valorilor parametrilor determinaŃi, se poate face estimarea conŃinutului colectorului conform tabelului 3.2.
Criterii de caracterizare a conŃinutului rocii colectoare din diagrafia DRR
Tabelul 3.2
Raportul
R
i
ρ
ρ Caracterizarea colectorului
< 4 “Rocă posibil cu hidrocarburi” 4≅ “Rocă posibil cu hidrocarburi şi o cantitate de apă”
> 4 “Rocă cu apă”
24
Fig. 3.4. Cazuri de intersecŃii ale graficului
=
S
i
n
R
d
Df
ρ
ρ [ 34 ]
AplicaŃie:
Să se determine rezistivitatea zonei de invazie ρ i , rezistivitatea reală ρ R şi diametrul zonei de invazie Di , pentru stratele din Anexa nr. 2.
Datele necesare: Diametrul sapei, d = 250 mm; Scara PS 12,5 mV/div; Scara adâncimilor 1:500; Scara rezistivităŃii 5 Ω m/div; Rezistivitatea înregistrată cu dispozitiv potenŃial ρ 0,3 şi rezistivitatea noroiului
de foraj ρ n este prezentată în tabelul 3.3. Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele 3.4 , 3.5 , 3.6 , 3.7.
Rezistivitatea dispozitivului potenŃial şi rezistivitatea noroiului de foraj
Tabel centralizator cu valorile obŃinute pentru primul strat
Tabelul 3.4 ρ i/ ρ n ==== d ==== 250mm
Di ρ 2,15-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 4,25-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 8,4-∞∞∞∞/ ρ n ====
2d a1 b1 c1
4d a2 b2 c2
8d a3 b3 c3
16d a4 b4 c4
Tabel centralizator cu valorile obŃinute pentru al II-lea strat
Tabelul 3.5 ρ i/ ρ n ==== d ==== 250mm
Di ρ 2,15-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 4,25-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 8,4-∞∞∞∞/ ρ n ====
2d a1 b1 c1
4d a2 b2 c2
8d a3 b3 c3
16d a4 b4 c4
Tabel centralizator cu valorile obŃinute pentru al III-lea strat
Tabelul 3.6 ρ i/ ρ n ==== d ==== 250mm
Di ρ 2,15-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 4,25-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 8,4-∞∞∞∞/ ρ n ====
2d a1 b1 c1
4d a2 b2 c2
8d a3 b3 c3
16d a4 b4 c4
26
Tabel cu date finale
Tabelul 3.7
Nr.
strat
ρ i ρ R Di R
i
ρ
ρ
Caracterizarea rezervorului
[ Ω m] [ Ω m] [m] -
27
LUCRAREA NR. 4
Determinarea rezistivităŃii subzonei spălate, ρ io din microcarotajul cu focalizare
sferică – MSFL (Micro Spherical Focused Log) Microcarotajul focalizat ca şi microcarotajul convenŃional este utilizat pentru a măsura rezistivitatea în imediata apropiere a peretelui sondei, subzona spălată.
Microdispozitivele sunt sisteme de investigare, la care electrozii, sunt montaŃi pe o patină dintr-un material electroizolant. Patina este menŃinută cu ajutorul unui mecanism cu braŃe articulate, acŃionate mecanic şi hidraulic din interiorul dispozitivului de investigare de formă cilindrică. La rândul său electroda este menŃinută centrat în sondă cu ajutorul unui mecanism simetric şi a unei contrapatine, diametral opuse. Contrapatina poate fi constituită şi dintr-o patină cu dispozitivele de microcarotaj standard, permiŃând înregistrarea simultană cu cele două metode. De asemenea, mecanismul articulat acŃionează un traductor rezistiv pentru măsurarea diametrului găurii de sondă, obŃinându-se o curbă de cavernometrie. Carotajul electric cu microdispozitive focalizate este utilizat în următoarele variante:
Principiul microcarotajului cu focalizare sferică (MSFL) este asemănător carotajului electric focalizat cu focalizare sferică cu macrodispozitive SFL. Matricea de electrozi este montată pe o patină de cauciuc şi este formată din electrozi de formă rectangulară. Dispozitivul MSFL este un dispozitiv format dintr-un electrod central A0 şi patru electrozi aşezaŃi simetric faŃă de A0. Cei patru electrozi sunt: 0M , 1A , 1M , 2M .
Un curent variabil I0 este transmis prin electrod central A0 în aşa fel încât perechile 1M şi 2M să fie menŃinuŃi la acelaşi potenŃial.
Un curent de focalizare I1 curge între electrodul central A0 şi electrodul 1A ,
astfel încât între electrozii 0M şi 1M să fie menŃinută o diferenŃă de potenŃial constantă,
numit potenŃial de referinŃă refV .
Curentul de focalizare I1 creează un câmp electric ale cărei linii de curent sunt prezentate în figura 4.1, şi are ca efect focalizarea curentului principal I0 în formaŃiune. Câmpul creat de curentul de măsură I0 are suprafeŃele echipotenŃiale aproximativ sferice. Laturile electrodului M0 au acelaşi potenŃial prin urmare prin
28
acestea va trece o suprafaŃă echipotenŃială cu valoare egală cu potenŃialul electrodului
0M , suprafaŃă echipotenŃială notată cu B.
Deoarece electrozii 1M şi 2M au acelaşi potenŃial , rezultă că:
021 MM =−VV (4.1)
A
A
M
M
M
Fluid de
foraj
Turtă d
e n
oro
i
FormaŃiunea geologică
Fig. 4.1. Microdispozitivul electric cu focalizare sferică [ 42 ] DiferenŃa de potenŃial între cele două suprafeŃe este egală cu potenŃialul de referinŃă refV .
Intensitatea curentului de măsură I0 este invers proporŃională cu rezistivitatea formaŃiunii cuprinsă între cele două suprafeŃe echipotenŃiale şi aproximativ întreaga valoare măsurată corespunde acestui volum.
0I
V CBMSFLMSFL
−∆⋅Κ=ρ (4.2)
În general citirile sunt între 0iρ şi Rρ şi sunt folosite în combinaŃie cu
măsurătorile cu dispozitivele cu rază mare de investigaŃie şi cu microdispozitivele pentru determinarea rezistivităŃii reale. Curba de MSFL, este de regulă înscrisă pe aceiaşi trasă cu cele înregistrate în carotajul dual laterolog DLL şi este prezentată în figura 4.2.
AplicaŃiile microcarotajului cu focalizare sferică – MSFL
- separarea intervalelor poros-permeabile din profilul sondei şi - determinarea limitelor şi grosimilor stratelor, inclusiv a grosimii efective a pachetelor de strate poros-permeabile cu intercalaŃii impermeabile şi/sau compacte;
- Limitele stratelor poros-permeabile se determină în punctele de curbură maximă, în care ρ MSFL cresc în raport cu valorile marnelor adiacente, (figura 4.3):
29
Hsup = Hcs (4.3)
Hinf = Hci
unde Hcs - este adâncimea corespunzatoare punctului superior de curbură; Hci - adâncimea corespunzatoare punctului inferior de curbură.
- investigarea formaŃiunilor geologice cu strate subŃiri, purtătoare de substanŃe minerale utile solide; - determinarea rezistivităŃii subzonei spălate a formaŃiunilor poros-permeabile, în vederea determinării rezistivităŃii reale şi a saturaŃiei în apă, respectiv hidrocarburi, a rocilor colectoare; - determinarea porozităŃii rocilor.
Fig. 4.3. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor poros-permeabile
din microcarotajul cu focalizare sferică
Modul de lucru:
Date necesare - din antetul diagrafiei se citesc valorile următorilor parametrii (Anexa 12):
- adâncimea finală Hmax (în m); - temperatura maximă la talpa sondei Tmax (în °C); - rezistivitatea noroiului la suprafaŃă ρ n (la T1) (în Ωm); - diametrul sondei d (în mm sau inch);
- se citesc pe diagrafie valorile rezistivităŃii înregistrate, ρ MSFL; - se determina temperatura formaŃiei, T cu relaŃia:
( ) 00maxmax
TTTH
HT med +−= (4.5)
- se face corecŃia rezistivităŃii noroiului cu temperatura formaŃiei, cu relaŃia:
( ) ( )5,21
5,2111 +
+⋅ρ=ρ
T
TTnTn (4.6)
- se calculează rezistivitatea filtratului de noroi ( )
Tfnρ cu relaŃia:
31
( ) 07,1nnfn K ρ⋅=ρ (4.7)
- valorile coeficientului Kn pentru calculul rezistivităŃii filtratului de noroi în
funcŃie de densitatea fluidului de foraj sunt prezentate în tabelul 4.1.
Valorile coeficientului Kn pentru calculul rezistivităŃii filtratului de noroi
- se calculeaza rezistivitatea turtei de noroi ( )Ttnρ cu relaŃia:
65,2
69,0
ρ
ρ⋅ρ⋅=ρ
fn
nfntn (4.8)
- se determină grosimea turtei de noroi, htn astfel:
- pe cavernograma se citeşte diametrul sondei (d), în dreptul stratului analizat, şi diametrul nominal al sapei, dn
- se calculează grosimea turtei de noroi cu relaŃia:
2
ddh n
tn−
= (4.9)
- se calculează raportul tn
MSFL
ρ
ρ;
- se determină valoarea rezistivitaŃii subzonei spălate ( ρ io) cu ajutorul Anexei 14 astfel:
- se introduce în ordonată valoarea raportului tn
MSFL
ρ
ρ;
- se citeşte în abscisă valoarea raportului ( )
AMSFL
corMSFL=
ρ
ρ;
- se calculează ρ io astfel:
( ) MSFLcorMSFLio A ρ⋅=ρ=ρ (4.10)
32
AplicaŃie:
Să se determine rezistivitatea subzonei spălate ( ρ io), din Microcarotajul cu focalizare sferică - MSFL, cuprinsă în Anexa 13.
Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele 4.2 şi 4.3.
Tabel centralizator pentru determinarea rezistivităŃii subzonei spălate din MSFL Tabelul 4.2
Nr. strat
Interval Hsup - Hinf
h Hmed ρ
MSFL T ( ρ n)T
[m] [m] [m] [ Ω m] [oC] [ Ω m]
Tabel centralizator pentru determinarea rezistivităŃii subzonei spălate din MSFL Tabelul 4.3
Nr. strat
( ρ tn)T htn tn
MSFL
ρ
ρ
( )
MSFL
corMSFL
ρ
ρ ρ io
[ Ω m] [m] - - [ Ω m]
33
LUCRAREA NR. 5
Determinarea rezistivităŃii reale, ρ R şi a diametrului de invazie, D, din carotajul
electric dual-laterolog (DLL)
Dispozitivul dual laterolog este un dispozitiv focalizat compus dintr-un aranjament de nouă electrozi, constituind de fapt două dispozitive focalizate (figura 5.1): a) laterolog de investigare adâncă – LLD; b) laterolog de investigare superficială – LLS. Electrozii au următoarele funcŃii: - Ao - electrod de curent pentru câmpul de măsură focalizat; - M1, M1', respectiv M2, M2' - perechi de electrozi de sesizare (de măsură) pentru asigurarea condiŃiei de focalizare şi măsurarea parametrului rezistivitate aparentă - A1 şi A1' - perechi de electrozi de curent pentru câmpul de focalizare; - A2 şi A2' - perechi de electrozi de curent, cilindrici alungiŃi, pentru creşterea intensităŃii curentului de focalizare (pentru dispozitivul cu investigare adâncă) şi, respectiv pentru întoarcerea curentului de focalizare (în cazul dispozitivului de investigare superficială). Cele două dispozitive creează simultan câte un câmp electric alternativ focalizat - pe două frecvenŃe diferite, emise de electrodul de curent central (A0), dirijate perpendicular pe pereŃii găurii de sondă, astfel încât să pătrundă în formaŃia investigată, independent de contrastele de rezistivitate existente în raport cu fluidul de foraj sau cu formaŃiunile adiacente. Electrodul central A0 , este alimentat de un curent I0 , numit curent principal sau curent de măsură şi creează câmpul de măsură. Forma "focalizată" a câmpului de măsură este menŃinută cu ajutorul câmpului de curent de focalizare. După modul de constituire a acestui câmp se asigură cele două tipuri de investigare: a) investigare superficială - liniile de curent ale câmpului de focalizare sunt emise de electrozii A1 şi A1' (alimentaŃi de un curent de focalizare „+I1” , cu aceeaşi polaritate cu I0, sau în fază cu I0) şi se întorc la electrozii A2 şi A2' ( care sunt alimentaŃi cu un curent de focalizare „-I1”) constituind un dispozitiv de tip "pseudolaterolog" sau "laterolog-9"; b) investigare adâncă – cei patru electrozi de focalizare sunt alimentaŃi cu un curent de focalizare I1 cu aceeaşi polaritate cu I0 ; liniile de curent ale câmpului de focalizare fiind emise de electrozii A1 şi A1', în paralel cu electrozii A2 şi A2', care fiind cilindrici alungiŃi, contribuie la creşterea intensităŃii curentului de focalizare, având în acelaşi timp rolul de electrozi de ecranare (similari dispozitivului LL3); liniile de curent
34
se întorc la armătura cablului geofizic, care constituie electrodul de întoarcere B0 aflat teoretic la infinit. În modul acesta, dispozitivele de tip laterolog obŃinute au rapoarte de extindere diferite: s<2,5 pentru dispozitivul de investigare adâncă LLD şi s>2,5 pentru dispozitivul de investigare superficială. Pentru determinarea rezistivităŃii aparente indicate de fiecare dispozitiv se măsoară diferenŃa de potenŃial V∆ dintre electrozii M1, sau M1' şi electrodul de referinŃă N0 aflat la infinit , utilizându-se relaŃia bine cunoscută:
0I
VK LLDLLD
∆⋅=ρ (5.1)
şi respectiv
0I
VK LLSLLS
∆⋅=ρ , (5.2)
unde LLDK şi LLSK reprezintă constantele dispozitivului determinaŃi conform relaŃiei
(b) laterolog de investigare superficială –LLS (pseudolaterolog) [ 42 ]
35
Valorile V∆ şi I0 sunt măsurate separat în aparatura de suprafaŃă, asigurând o creştere substanŃială a gamei dinamice a rezistivităŃii aparente determinate:
[ ]Ωm 1040,2 4⋅∈ρ LA . Ca la toate carotajele focalizate de tip laterolog punctul de măsură este electrodul central A0. RezoluŃia verticală a dispozitivului DLL, este de 24 in.
Curbe înregistrate
Dispozitivul combinat dual laterolog + microlaterolog (DLL + MLL). Este compus dintr-un sistem dual laterolog - DLL combinat cu un dispozitiv microlaterolog – acum microdispozitiv cu focalizare sferică, vezi figura 5.2.
Fig. 5.2. Forma de prezentare a diagrafiei electrice focalizate: diagrafia dual laterolog + microlaterolog (DLL+MLL) [ 5 ]
36
Diagrafia se compune din următoarele curbe: - LLDρ - curba de rezistivitate cu dispozitivul laterolog de investigare adâncă – LLD; - LLSρ - curba de rezistivitate cu dispozitivul laterolog de investigare
superficială – LLS; - MLLρ curba de rezistivitate cu dispozitivul microfocalizat (microlaterolog - MLL); - CAV - o curbă de cavernometrie. Curbele de rezistivitate sunt înregistrate în scară logaritmică între valorile 0,2-200 Ωm, asigurând o gamă dinamică mărită a valorilor înregistrate. Curba de cavernometrie este înregistrată în scară liniară cu valori de un inch pe diviziune. Pe diagrafia dual laterolog + microlaterolog - (DLL + MLL): - separaŃie "pozitivă" pe curbele de rezistivitate de investigare adâncă, LLDρ , investigare
superficială, LLSρ şi microlaterolog, MLLρ , respectiv: MLLLLSLLD ρ≥ρ≥ρ - reprezintă
"colector cu hidrocarburi"; aceasta se explică prin faptul că diagrafiile obŃinute cu dispozitivele de investigare adâncă reflectă rezistivitatea mai mare a zonei necontaminate, conŃinând hidrocarburi, în timp ce, cele cu adâncime de investigare redusă - rezistivitatea mai mică a zonei de invazie conŃinând filtrat de noroi (v. distribuŃia rezistivităŃilor în stratul poros-permeabil) - separaŃie "negativă", respectiv:
MLLLLSLLD ρ<ρ<ρ - reprezintă "rocă cu apă de zăcământ"; explicaŃia este ca mai sus,
cu diferenŃa că dispozitivele de investigare adâncă măsoară rezistivitatea redusă a zonei necontaminate conŃinând apă de zăcământ mineralizată. Precizăm că separaŃiile prezentate mai sus sunt pur teoretice, în realitate separaŃia corespunzătoare stratelor cu hidrocarburi nu este totdeauna satisfăcută, un strat cu hidrocarburi se identifică şi atunci când separaŃia este corespunzătoare stratelor acvifere, dar configuraŃia curbei este aceiaşi ca pentru strate cu rezistivitate mare.
AplicaŃiile carotajului electric dual-laterolog (DLL)
- corelarea geologică şi litologică a profilelor de sonde forate cu fluide mineralizate;
- separarea stratelor poros-permeabile şi determinarea limitelor şi grosimilor stratelor; - evaluarea conŃinutului rocilor colectoare şi determinarea limitelor de separaŃie dintre fluide: petrol/apă şi gaze/apă. - determinarea rezistivităŃii reale a colectoarelor. - asigurarea investigării formaŃiunilor geologice traversate de sonde cu fluide mineralizate, precum şi a formaŃiunilor carbonatate (calcare, dolomite);
- investigarea formaŃiunilor formate din strate de grosime mică şi determinarea conŃinutului acestora în unele substanŃe minerale utile.
Modul de lucru:
Din antetul diagrafiei se citesc următoarele date (Anexa 12): - adâncimea finală Hmax (în m); - temperatura maximă la talpa sondei Tmax (în °C); - rezistivitatea noroiului la suprafaŃă ρ n (la T1) (în Ωm);
37
- diametrul sondei d (în mm sau inch). Pe diagrafie (Anexa 13) se citesc, în dreptul stratului analizat, valorile pentru: - LLDρ - rezistivitatea aparentă înregistrată cu dispozitiv focalizat de
investigare adâncă; - LLSρ - rezistivitatea aparentă înregistrată cu dispozitiv focalizat de investigare
superficială; - ρ MSFL - rezistivitatea înregistrată cu microdispozitivul cu focalizare sferică; - ρ ad - rezistivitatea stratelor adiacente. Se determinara limitele stratelor poros-permeabile şi adâncimile medii ale
acestora: Hsup, Hinf, h, Hmed; Se determină rezistivitatea subzonei spălate, ρ io , din microcarotajul cu
focalizare sferică – MSFL cu procedeul din lucrarea nr. 4. Se corectează rezistivităŃile citite din diagrafie, LLDρ şi LLSρ pentru
rezistivitatea noroiului, ρ n şi diametrul sapei, d cu ajutorul Anexei 15 astfel:
- se calculează rapoartele: nρ
ρLLD şi nρ
ρLLS
- se introduce în abscisa valoarea acestor rapoarte calculate şi se ridică o verticală până intersectează curba a cărui modul este egal cu diametrul sondei. Din punctul de intersecŃie se duce o orizontală, iar în ordonată se citeşte valoarea
rapoartelor: A=ρ
ρ
LLD
corLLD, şi B=ρ
ρ
LLS
corLLS,
de unde rezultă că: LLDcorLLD, ρ⋅=ρ A şi LLScorLLS, ρ⋅=ρ B .
Valorile odată corectate se vor corecta în continuare pentru grosimea stratului, h şi rezistivitatea stratelor adiacente, ρ ad cu Anexa 16 astfel:
- se calculează rapoartele: ad
corLLD,
ρ
ρ şi
ad
corLLS,
ρ
ρ;
- se introduce în abscisă valoarea corespunzătore grosimii stratului, h şi se
ridică o verticală până intersectează curba corespunzătoare raportului calculat anterior. Din punctul de intersecŃie se duce o orizontală şi se citeşte în ordonată valoarea
rapoartelor: X=ρ
ρ
corLLD,
'corLLD,
şi Y=ρ
ρ
corLLS,
'corLLS,
de unde rezultă că:
corLLDcorLLD X ,'
, ρ⋅=ρ şi corLLScorLLS Y ,'
, ρ⋅=ρ
Cu aceste valori corectate se vor calcula rapoartele: corLLS,
'corLLD,
'ρ
ρ şi
io
corLLD
ρ
ρ ', .
38
Se determină rezistivitatea reală, ρ R şi diametrul de invazie, Di cu Anexa 17 astfel:
- se ia în abscisă valoarea raportului corLLS,
'corLLD,
'ρ
ρ, iar în ordonată
valoarea raportului ioρ
ρ 'corLLD, şi se determină punctul P de coordonate
(corLLS,
'corLLD,
'ρ
ρ,
ioρ
ρ 'corLLD, ), prin care vor trece trei familii de curbe
aR =ρ
ρ'
corLLD,
, bio
R =ρ
ρ şi Di = c;
- se citesc pe abacă valorile rapoartelor:
aR =ρ
ρ'
corLLD,
→ corLLDR a ,'ρ⋅=ρ
bio
R =ρ
ρ → 0iR b ρ⋅=ρ
Di = c
AplicaŃie:
Să se determine rezistivitatea reală, ρ R şi diametrul de invazie Di din diagrafia carotajului electric dual-laterolog (DLL – Anexa 13).
Determinarea rezistivităŃii reale, ρ R şi a diametrului de invazie, Di din carotajul
dual inducŃie laterolog (DIL)
InvestigaŃia sondelor prin metoda curenŃilor de inducŃie a formaŃiunilor geologice se efectuează - practic - cu ajutorul dispozitivelor de investigaŃie 5FF40, 6FF40 la care se adaugă, atunci când este posibil, un dispozitiv potenŃial scurt AM = 16 inch sau un dispozitiv laterolog cu rază mică de investigaŃie si un dispozitiv microlaterolog. Aceste curbe de rezistivitate sunt însoŃite de o curbă gama sau o curbă de PS.
Carotajul electric - inducŃie (CEI)
Carotajul electric inducŃie (CEI) se efectuează cu următoarele dispozitive: - un dispozitiv de inducŃie de investigare adâncă - CEIa, de tip 6 FF 40 cu L = 40 in (= 1,016 m); - un dispozitiv de rezistivitate potenŃial cu electrozii A şi M montaŃi pe carcasa
izolantă a dispozitivului de bobine, având Lp = AM = 16 in (0,406 m), electrodul de măsură M este utilizat şi pentru înregistrarea unei curbe de potenŃial spontan. Forma de prezentare a diagrafiei este redată în figura 6.1 şi cuprinde următoarele curbe: 1) - curba de potenŃial spontan - PSE - trasa I-a de 10 diviziuni;
2) - curba de rezistivitate aparentă cu dispozitiv potenŃial AMρ (Lp = AM = 16 in = 0,406 m), pe trasa a II-a de 10 diviziuni - linie plină; 3) - curba de rezistivitate din carotajul inductiv, Iρ - pe trasa a II-a de 10 diviziuni - linie plină; 4) - curba de conductivitate din CEI, Iσ - pe trasa a III-a de 10 diviziuni - linie plină; Pentru potenŃialul spontan se utilizează o scară de măsură =PSn
10 mV/diviziune, iar pentru curbele de rezistivitate ρn = 2 Ωm/div, respectiv 0- 20 Ωm
pe 10 div. de diagramă. Unitatea de măsură pentru conductivitate se ştie că este [ ]SIσ = S/m
(Siemens/m), în practică se utilizează ca unitate de măsură pentru conductivitate
[ ] .practσ = (mho/m) = m/1−Ω .
40
Datorită domeniului de valori ale rezistivităŃilor formaŃiunilor geologice investigate cu metoda de inducŃie ∈ρ (0,1-100) Ω m, rezultă că valorile de
conductivitate ρ
=σ1
vor fi cuprinse într-un interval (0,01 – 10) m/1−Ω .
Fig. 6.1. Forma de prezentare a diagrafiei de carotaj electric – inducŃie [ 5 ]
Curba de rezistivitate Iρ reprezintă rezistivitatea obŃinută din conductivitate
Iσ , pe baza relaŃiei:
I
Iσ
=ρ1
(6.1)
Această curbă de rezistivitate este cunoscută şi sub numele de „reciprocata din inducŃie”. łinând seama de unităŃile de măsură pentru conductivitate, legătura dintre Iρ şi
Iσ este dată de relaŃia:
[mmho/m] ,
10m] [ ,
I
3
σ=Ωρ I (6.2)
41
Fig. 6.2. Scara compensată sau hibridă pentru curba de rezistivitate [ 5 ]
În cazul în care domeniul de măsură a rezistivităŃii este (0 - l00 Ω m) se depăşeşte limita scării de 20 Ω m pe 10 div., se utilizează aşa numita "scară compensată" sau "hibridă", scară liniară pentru primele 10 diviziuni pe scară (0 - 20 Ω m) şi în
continuare în scară inversă - respectiv liniară pentru conductivitate σ
=ρ1
între valorile
20 Ω m - ∞ .
Carotajul dual inducŃie-laterolog (DIL)
Carotajului dual inducŃie-laterolog (DIL) se efectuează cu următoarele dispozitive: - un dispozitiv de inducŃie cu investigaŃie medie CEIm - 5FF40; - un dispozitiv de inducŃie cu investigaŃie adâncă CEIa - 6FF40; - un dispozitiv focalizat (laterolog) de investigare superficiala - LLs, cu modulul de focalizare S<2,5 - un electrod M pentru înregistrarea potenŃialului spontan. Forma de prezentare a diagrafiei este redată în figura 6.3 şi se compune din următoarele curbe: 1) curba de potenŃial spontan - PSE - trasa I-a de 10 diviziuni;
2) curbele de rezistivitate aparentă: - IDρ rezistivitatea înregistrată cu dispozitivul de investigare adâncă CEIa - linie întreruptă; - IMρ rezistivitatea înregistrată cu dispozitivul de investigare medie CEIm - linie punctată; - LLSρ rezistivitatea înregistrată cu dispozitivul laterolog superficial LLs - linie
plină. Curbele de rezistivitate sunt înscrise în scară logaritmică între valorile 0,2 şi 2000 Ω m, asigurând o gamă mărită a valorilor înregistrate.
Investigarea formaŃiunilor se face cu ajutorul curenŃilor induşi în mediul înconjurător, în acest caz nefiind necesar un contact direct al dispozitivului de măsură cu rocile traversate, contact realizat în celelalte metode de noroiul de foraj.
42
Fig. 6.3. Forma de prezentare a diagrafiei dual inducŃie – laterolog. [ 41 ]
Modul de lucru:
- din antetul diagrafiei se citesc parametrii fluidului de foraj, adâncimea la talpa sondei, temperatura la talpa sondei (Anexa 18);
- se determină limitele stratelor poros-permeabile şi adâncimile medii ale acestora: Hsup, Hinf, h, Hmed;
- pe diagrafie se citesc în dreptul fiecărui strat analizat în parte (Anexa 19), în punctele de maxim, următoarele date de rezistivitate:
- ρ ID, curba de rezistivitate aparentă înregistrată cu dispozitivul de inducŃie de investigare adâncă;
- ρ IM, curba de rezistivitate aparentă înregistrată cu dispozitivul de inducŃie de investigare medie; - se corectează valorile de rezistivitate aparentă citite pe diagrafie pentru grosimea stratului, h, cu ajutorul Anexei 20 (pentru rezistivităŃile, ρ ID înregistrate cu dispozitivul de investigaŃie adâncă) şi Anexei 21 (pentru rezistivităŃile, ρ IM înregistrate cu dispozitivul de investigaŃie medie).
43
Modul de utilizare al anexelor este similar; se introduce în abscisă valoarea grosimii stratului, se ridică o verticală până intersectează curba corespunzătoare valorii de rezistivitate citită din diagrafie, iar din punctul de intersecŃie se duce o orizontală şi se citeşte în ordonată valoarea corectată de rezistivitate;
- cu aceste valori corectate se utilizează Anexa 22 pentru determinarea rezistivităŃii reale, ρ R şi a diametrului de invazie Di, anexă ce rezolvă funcŃia:
ρ
ρ=
ρ
ρ
ID
IM
ID
io f (6.3)
pentru MR
io =ρ
ρ (6.4)
şi NDi = (6.5)
- se calculează rapoartele: ID
IM
ρ
ρ şi
ID
io
ρ
ρ;
- se introduc valorile rapoartelor în abscisă respectiv ordonată şi se determină
punctul P de coordonate
ρ
ρ
ρ
ρ
ID
io
ID
IM , , prin care trec două familii de curbe şi anume
MR
io =ρ
ρ, respectiv NDi = ;
- se calculează valorile rapoartelor:
MR
io =ρ
ρ →
Mio
Rρ
=ρ (6.6)
NDi = (6.7)
44
AplicaŃie:
Să se determine rezistivitatea reală, ρ R şi a diametrul de invazie, Di, din diagrafia de carotaj dual inducŃie-laterolog, DIL, prezentată în Anexa 19. Valorile rezistivităŃii subzonei spălate, ρ io , se vor calcula la fel ca în lucrarea nr. 4.
Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele următoare:
Nr. strat
Intervalul Hsup - Hinf
ρ ID ρ IM ρ ID,cor ρ IM,cor
[m] [ Ω m] [ Ω m] [ Ω m] [ Ω m]
Nr. strat cor,ID
cor,IM
ρ
ρ
cor,ID
io
ρ
ρ M N ρ R Di
- - - - [ Ω m] [m]
45
LUCRAREA NR. 7
Determinarea conŃinutului în argilă al colectoarelor, Varg
ImportanŃa cunoaşterii conŃinutului în argilă al colectoarelor este evidentă, deoarece răspunsul multor carotaje este influenŃat de argila existentă în roci. O evaluare corespunzătoare a formaŃiunilor colectoare, din punct de vedere al potenŃialului de înmagazinare şi cedare a fluidelor, nu poate fi făcută dacă nu se cunoaşte cantitatea de argilă conŃinută. Analiştii de diagrafie geofizică disting în mod obişnuit trei moduri de distribuire a argilei (figura 7.1.). Fiecare mod are un efect diferit asupra rezistivităŃii, potenŃialului spontan, radioactivităŃii şi vitezei sonice, afectând permeabilitatea şi saturaŃia rezervorului într-un grad diferit.
a) Argila sub formă de lamină (laminar shale) se prezintă sub forma unor strate subŃiri sau fâşii care se află depozitate între stratele poros-permeabile. Asemenea argile nu modifică porozitatea Pe, saturaŃia S, permeabilitatea K fiecărui colector intermediar, cu condiŃia ca ele să nu formeze bariere laterale de permeabilitate. Ele, însă, formează bariere care modifică substanŃial permeabilitatea verticală între colectoare. ProprietăŃile acestor argile pot fi considerate că sunt aceleaşi cu stratele adiacente de natură argiloasă, întrucât au fost supuse aceloraşi condiŃii de evoluŃie. Din punct de vedere electric, aceste argile produc un sistem de circuite conductive în paralel cu strate poroase mai mult sau mai puŃin conductive.
b) Argila diseminată sau dispersată (dispersed shale) aderă la granulele de rocă, fie că le îmbracă sau umple parŃial spaŃiile dintre pori. Ea are proprietăŃi diferite de argila sub formă de lamine fiind supuse la diferite constrângeri. Permeabilitatea este redusă considerabil pe de o parte din cauza faptului că spaŃiul disponibil pentru mişcarea fluidului (pori, canale) este restrâns, iar pe de altă parte din cauza hidrofiliei argilei. ConsecinŃele constau într-o creştere a saturaŃiei în apă şi o reducere a mobilităŃii fluidului. Din punct de vedere electric, o formaŃiune argiloasă dispersată acŃionează ca un ansamblu de conductori constând din fluidul din pori şi argilele dispersate.
c) Argila structurală (structural shale). Aceasta este reprezentată de granule sau nodule argiloase. Se consideră că ea are multe caracteristici în comun cu argilele în formă de lamine deoarece a fost supusă la con-strângeri similare. Totuşi efectele lor asupra permeabilităŃii şi rezistivităŃii seamănă mai mult cu cele ale argilelor dispersate. Argilele structurale şi sub formă de lamine sunt în mod esenŃial de origine
46
depoziŃională, în timp ce argilele dispersate apar prin alterarea in situ a altor minerale (de ex: feldspaŃi) sau din precipitaŃie.
Toate trei tipurile de argilă prezentate pot fi întâlnite în cadrul aceleiaşi formaŃiuni argiloase.
CuarŃ
m
Nisip curat
CuarŃ
m
Argilă laminară
CuarŃ
m
CuarŃ
m
Argilă dispersatăArgilă structurală
La
min
ar
Str
uc
tur
al
Dispers
a b c d
Fig. 7.1. Modul de distribuŃie a argilei în roci,
a – rocă curată, b –rocă cu argilă laminară, c - rocă cu argilă structurală, d – rocă cu argilă dispersată şi reprezentarea schematică a
scheletului mineral, a porozităŃii şi a argilei [ 38 ]
Pentru determinarea volumului de argilă, Varg, pot fi utilizate mai multe metode de evaluare şi anume:
- metode singulare, utilizând diagrafia unei singure metode de carotaj cum ar fi: - diagrafia gama natural; - diagrafia de potenŃial spontan; - diagrafia de rezistivitate; - diagrafia neutronică;
- metode combinate, utilizând diagrafia a două sau mai multe metode de carotaj. ConŃinutul final de argilă se estimează ca fiind egal cu minimul valorilor
determinate prin diferitele metode din diagrafiile expuse mai sus, întrucât fiecare dintre determinări aproximează cel mai bine conŃinutul în argilă în anumite situaŃii geologice şi de conŃinut a formaŃiunilor:
RelaŃiile pentru calculul volumului de argilă prin diferite metode sunt prezentate în tabelul 7.1.
47
Det
erm
inar
ea c
onŃi
nutu
lui î
n ar
gilă
al f
orm
aŃiu
nilo
r du
pă d
iagr
afia
geo
fizi
că (
după
Fer
tl ş
i Neg
uŃ)
Ta
bel
ul
7.1
Met
od
a
Rel
aŃi
a m
ate
ma
tică
D
escr
iere
a mă
rim
ilo
r
Co
nd
iŃii
fa
vo
rab
ile
Ob
serv
aŃi
i
1 2
3 4
5 A
. M
eto
de
sin
gu
lare
: 1.
Pot
enŃi
alul
sp
onta
n (P
S.)
a)
α−
=−
=0,1
0,1ar
gSS
P
PSP
V
BV
BV
AA aa
−−
−−
=α
−
1lo
g
log
0,1
sau
io
a
a
SkV
kV
⋅Φ
+Φ⋅
Φ⋅=
α−
arg
arg
0,1;
b)
min
max
min
arg
PS
PS
PS
PS
EE
EE
V−
−=
c)
α⋅−
=C
V0,1
arg
EP
SS
– po
tenŃ
ialu
l spo
ntan
sta
tic
în
nisi
puri
acv
ifer
e cu
rate
; E
PS
– po
tenŃ
ialu
l spo
ntan
în d
rept
ul
stra
tulu
i ana
liza
t;
EP
Sm
in
pote
nŃia
lulu
i sp
onta
n m
inim
în
dre
ptul
unu
i st
rat
poro
s-pe
rmea
bil
cura
t;
EP
Sm
ax p
otenŃi
alul
ui s
pont
an m
axim
, în
dre
ptul
uni
str
at im
perm
eabi
l;
C<
1,0
este
o f
uncŃ
ie d
e ti
pul a
rgil
ei;
unde
: ioR
Aρρ
=;
ar
gρρ
=R
B;
k –
coef
icie
nt d
eriv
at d
in c
arot
aj;
arg
Φ –
por
ozit
atea
arg
ilei
;
Si0
– s
atur
aŃia
în s
ubzo
na s
păla
tă.
Nis
ipur
i ac
vife
re c
u re
zist
ivi-
tate
m
ică
la
mod
erată
conŃ
inân
d ar
gile
su
b fo
rmă
de la
min
e.
In
cazu
l fo
rmaŃ
iuni
lor
purtă-
toar
e de
hid
roca
rbur
i am
plit
u-di
nea
PS
-ulu
i es
te m
ai m
ică,
iar
V
arg
va f
i sup
raes
tim
at.
Ace
astă
va
loar
e es
te
supr
a es
tim
ată şi
în
ca
zul
argi
lelo
r di
sper
sate
. S
e obŃi
n,
de
asem
enea
, va
lori
V
arg
care
se
ab
at d
e la
rea
lita
te p
entr
u un
ra
port
ρ
fn/ρ
ai
apro
piat
de
un
itat
e,
în
cazu
l un
or
stra
te
subŃ
iri,
ale
unor
efe
cte
impo
r-ta
nte
ale
inva
ziei
fil
trat
ului
de
noro
i în
stra
t şi î
n pr
ezenŃa
uno
r zg
omot
e pe
cur
ba d
e P
S s
au a
un
ui
drif
t al
cu
rbei
(F
orst
şi
F
ertl
, 198
1).
2. C
arot
ajul
de
rezi
stiv
itat
e a)
β
ρρ=
1
arg
arg
R
V
b)
β
ρ−
ρ
ρ−
ρ⋅
ρρ=
1
arg
maxmax
arg
arg
R
R
V
a) ρ
arg
– re
zist
ivit
atea
arg
ilei
ρ
R –
rez
isti
vita
tea
reală
β =
1 p
entr
u ρ
arg/ρ
R =
(0,
5 –
1)
β =
2 p
entr
u ρ
arg/ρ
R <
0,5
b)
ρm
ax –
rez
isti
vita
tea
unui
str
at
cura
t cu
hidr
ocar
buri
1/β
= 1
pen
tru ρ
arg/ρ
R ≥
0,5
1/β
= 0
,5/(
1 – ρ
arg/ρ
R)
pent
ru
ρar
g/ρ
R<
0,5
Str
ate
cu
poro
zita
te
mică
(roc
i ca
rbon
atat
e) s
au p
entr
u st
rate
pr
oduc
tive
în
ca
re
dife
renŃ
a S
A –
SA
ir e
ste
mică
(SA
ir
=
satu
raŃi
a în
apă
ired
ucti
bilă
)
Det
erm
inar
ea
volu
mul
ui
de
argi
lă d
in c
arot
ajul
de
rezi
sti-
vita
te
nu
este
in
dica
tă
pent
ru
stra
te
satu
rate
cu
apă
de
zăcă
mân
t cu
por
ozit
ate
mar
e şi
co
nŃin
ut m
are
de a
rgilă.
48
Det
erm
inar
ea c
onŃi
nutu
lui î
n ar
gilă
al f
orm
aŃiu
nilo
r du
pă d
iagr
afia
geo
fizi
că (
după
Fer
tl ş
i Neg
uŃ)
Ta
bel
ul
7.1
- co
nti
nu
are
Met
od
a
Rel
aŃi
a m
ate
ma
tică
D
escr
iere
a mă
rim
ilo
r
Co
nd
iŃii
fa
vo
rab
ile
Ob
serv
aŃi
i
1 2
3 4
5 3.
Car
otaj
ul
gam
a-na
tura
l to
tal (
GR
)
a)γ
∆=
JV
arg
b)γ
β∆
=J
Var
g
c)γ
∆⋅=
JC
Var
g
d)Z
WI
Vx
−=
γ,ar
g
e)
() 0,1
208
3,0
7,3ar
g−
∆=
γJ
V
f)(
) 0,12
33,02
arg
−∆
=γ
JV
g)
() 0,1
212
7,0
15,3ar
g−
∆=
γJ
V
a)m
in,
max
,
min
,,
γγ
γγ
γ−−
=∆
II
II
Jx
unde
: I γ
,x-răs
puns
ul c
arot
ajul
ui G
R în
tr-o
rocă
cu u
n co
nŃin
ut o
arec
are
de a
rgilă;
I γ
,min
-răs
puns
ul c
arot
ajul
ui G
R în
tr-o
ro
că c
urată
(nis
p, g
resi
e);
I γ,m
ax-răs
puns
ul c
arot
ajul
ui G
R în
tr-o
ar
gilă
cur
ată.
b)
β –
est
e un
coe
fici
ent e
mpi
ric
cu
valo
ri c
upri
nse
într
e 0,
3 şi
0,9
dep
ende
nt
de v
ârst
a ge
olog
ică
a fo
rmaŃ
iuni
i ar
gilo
ase;
c)
C –
un
coef
icie
nt c
u va
lori
C<
1,0,
de
obic
ei e
gal c
u 0,
5 pe
ntru
for
maŃ
iuni
în
care
Var
g<40
%;
d)
W,Z
–
sunt
co
efic
ienŃ
i ge
olog
ici
pent
ru o
anu
mită
stru
ctură.
In s
ucce
siun
i nis
ipoa
se-
grez
oase
şi c
arbo
nati
ce în
ca
re măr
imea
rad
ioac
tivi
tăŃi
i es
te d
ată
de c
anti
tate
a de
ar
gilă
conŃi
nută
de
cole
ctor
. R
elaŃ
ia “
e” p
entr
u fo
rmaŃ
iuni
te
rŃia
re.
Rel
aŃia
“f”
pen
tru
roci
m
ezoz
oice
con
soli
date
. R
elaŃ
ia “
g” p
entr
u fo
rmaŃ
iuni
cl
asti
ce
terŃ
iare
(F
orst
şi
F
ertl
, 198
1).
Rel
aŃia
“a”
sup
raes
tim
ează
co
nŃin
utul
în a
rgilă
al
form
aŃiu
nii.
Apl
icaŃ
ia r
elaŃ
iei
“b”
pres
upun
e cu
noaş
tere
a va
lori
i co
efic
ient
ului
“β
”, c
are
poat
e fi
de
term
inat
ex
peri
men
tal
pe
prob
e de
roc
i de
pe
stru
ctur
ile
geol
ogic
e de
inte
res.
4. C
arot
ajul
ne
utro
nic
a)
arg
,ar
gN
NV
Φ
Φ=
b)
min
,ar
g,
min
,ar
gN
N
NN
VΦ
−Φ
Φ−
Φ=
ΦN –
por
ozit
atea
din
neu
tron
ic a
str
atul
ui
de a
nali
zat
Φar
g –
poro
zita
tea
neut
roni
că a
arg
ilei
For
maŃ
iuni
cu
satu
raŃi
i mar
i de
gaz
e sa
u pe
ntru
roc
i re
zerv
oar
cu p
oroz
itat
e m
ică
şi r
elat
iv c
onst
antă
Dă
indi
caŃi
i ero
nate
pen
tru
valo
ri m
ici a
le p
oroz
ităŃ
ii
neut
roni
ce a
arg
ilei
şi l
a va
riaŃ
ii
mar
i de
poro
zita
te
49
Det
erm
inar
ea c
onŃi
nutu
lui î
n ar
gilă
al f
orm
aŃiu
nilo
r du
pă d
iagr
afia
geo
fizi
că (
după
Fer
tl ş
i Neg
uŃ)
Ta
bel
ul
7.1
- co
nti
nu
are
Met
od
a
Rel
aŃi
a m
ate
ma
tică
D
escr
iere
a mă
rim
ilo
r
Co
nd
iŃii
fa
vo
rab
ile
Ob
serv
aŃi
i
1 2
3 4
5 5.
Car
otaj
ul
spec
tral
al
radi
atie
i gam
a na
tura
le
a) (
)m
in
min
arg
KK
KK
Va
K−−
=
b) (
)m
in
min
arg
Th
Th
Th
Th
Va
Th
−−=
c) (
)m
in
min
arg
UU
UU
Va
U−−
=
d)m
inK
Th
,m
axK
Th
,
min
KT
h,
KT
h,
KT
har
g(I
(I
(I(I
)
(V)
−)
)−
)=
+γ
+γ
+γ
+γ
+
a,b,
c) K
min
, Th m
in, U
min
re
prez
intă
val
oril
e m
inim
e (a
prop
iate
de
0) s
unt
core
spun
zato
are
porŃ
iuni
lor
cu
cea
mai
mică
radi
oact
ivit
ate
din
prof
ilul
ana
liza
t K
a, T
h a, U
a rep
rezi
ntă
valo
area
m
aximă
(val
oare
a în
dre
ptul
st
rate
lor
argi
loas
e)
K, T
h, U
rep
rezi
ntă
valo
rile
în
regi
stra
te în
dre
ptul
str
atul
ui
anal
izat
d)
I γ
,Th+
K
repr
ezin
tă
radi
aŃia
ga
ma
dată
de
thor
iu ş
i pot
asiu
Con
diŃi
i sim
ilar
e ca
în
cazu
l car
otaj
ului
gam
a na
tura
l tot
al
Ura
niul
est
e as
ocia
t de
pref
erinŃă
cu
mat
eria
or
gani
că, î
n pa
rtic
ular
cu
argi
lele
bit
umin
oase
, cu
min
eral
ele
grel
e, c
u fe
ldsp
aŃii
, cu
roci
le
carb
onat
ice
depu
se în
co
ndiŃ
ii r
educăt
oare
, cu
tufu
ri ş
i gre
sii t
ufac
ee ş
i în
gen
eral
nu
este
un
bun
indi
cato
r al
conŃi
nutu
lui
în a
rgilă.
6. C
arot
ajul
se
cŃiu
nii
tran
sver
sale
de
capt
ură
a)
min
max
min
arg
Σ−
Σ
Σ−
Σ=
V
b)
min
max
min
arg
,ar
gΣ
−Σ
Σ−
Σ⋅
Σ
Σ=
mV
Σ -
secŃi
unea
tran
sver
sală
de
capt
ură
a st
ratu
lui a
nali
zat;
Σ
max
- s
ecŃi
unea
tran
sver
sală
de
capt
ură
în d
rept
ul u
nui s
trat
cu
argi
lă;
Σm
in -
secŃi
unea
tran
sver
sală
de
capt
ură
în d
rept
ul u
nui s
trat
cu
rat.
S
e po
ate
apli
ca în
son
de
tuba
te
50
Det
erm
inar
ea c
onŃi
nutu
lui î
n ar
gilă
al f
orm
aŃiu
nilo
r du
pă d
iagr
afia
geo
fizi
că (
după
Fer
tl ş
i Neg
uŃ)
Ta
bel
ul
7.1
- co
nti
nu
are
Met
od
a
Rel
aŃi
a m
ate
ma
tică
D
escr
iere
a mă
rim
ilo
r
Co
nd
iŃii
fa
vo
rab
ile
Ob
serv
aŃi
i
1 2
3 4
5 B
. M
eto
de
du
ale
: 1.
Com
binaŃi
a ne
utro
nic
- de
nsit
ate
(
)(
)fl
mat
Nm
at
flm
atN
mat
Vδ
−δ
Φ−
δ−
δ
δ−
δΦ
−δ
−δ
=,a
rgar
gar
g
δm
at –
den
sita
tea
mat
rice
i;
δfl –
den
sita
tea
flui
dulu
i di
n sp
aŃiu
l por
os;
δar
g –
dens
itat
ea a
rgil
ei;
δ –
den
sita
tea
măs
urată
în
drep
tul s
trat
ului
ana
liza
t;
ΦN –
por
ozit
atea
din
ca
rota
jul n
eutr
onic
; Φ
N,a
rg –
por
ozit
atea
din
ca
rota
jul n
eutr
onic
pen
tru
argi
lă.
Se
apli
că în
con
diŃi
i bu
ne în
caz
ul u
nei
lito
logi
i con
stan
te
de-a
lung
ul
prof
ilul
ui tr
aver
sat
de s
onda
ana
liza
tă ş
i at
unci
cân
d pe
gr
afic
ul d
ual s
e po
ate
real
iza
un
cont
rast
net
al
nisi
pulu
i şi a
rgil
ei.
Nu
se
reco
man
dă în
co
ndiŃ
ii d
e so
ndă
difi
cilă
sa
u în
caz
ul
vari
aŃii
im
port
ante
de
lito
logi
e în
pr
ofil
ul
trav
ersa
t.
2. C
ombi
naŃi
a de
nsit
ate
- ac
usti
c a)
()
()
()
()
()(
)(
)()
flm
atm
atm
atfl
mat
flm
atm
atfl
mat
tt
tt
tt
tt
Vm
at
δ−
δ⋅
∆−
∆−
∆−
∆⋅
δ−
δ
δ−
δ⋅
∆−
∆−
∆−
∆⋅
δ−
δ=
arg
arg
arg
b)0
arg
≥Φ
Φ−
Φ=
CA
CD
CA
V
t∆
- ti
mpu
l de
parc
urs
pent
ru s
trat
ul a
nali
zat;
t
∆m
at -
tim
pul d
e pa
rcur
s pr
in m
atri
ce;
t∆
fl -
tim
pul d
e pa
rcur
s pr
in f
luid
; t
∆ar
g -
tim
pul d
e pa
rcur
s pr
intr
-un
stra
t de
argi
lă.
Met
oda
este
mai
puŃi
n de
pend
entă
de
lito
logi
e şi
var
iaŃi
a ac
este
i lit
olog
ii,
prec
um ş
i de
cond
iŃii
le f
luid
ului
di
n sp
aŃiu
l por
os.
Rez
ulta
te
nesa
tisfăcăt
oar
e în
for
maŃ
iuni
pu
tern
ic
neco
mpa
ctiz
ate.
Se
apli
că
pent
ru a
rgil
ele
dise
min
ate.
3. C
ombi
naŃi
a ne
utro
nic
- ac
usti
c
()
()
()
()
mat
mat
flN
mat
mat
flN
tt
tt
tt
tt
V∆
−∆
−∆
−∆
⋅Φ
∆−
∆−
∆−
∆⋅
Φ=
arg
,arg
arg
Măr
imil
e au
ace
eaşi
se
mni
ficaŃi
e ca
mai
sus
. U
tili
zare
a ac
estu
i pr
oced
eu e
ste
indi
cată
num
ai în
zo
nele
gaz
eife
re c
u sa
turaŃi
e în
apă
m
ică.
1. Determinarea conŃinutului în argilă din diagrafia gama natural
Modul de lucru:
- se separă pe curba gama un strat de argilă, în dreptul căruia se citeşte γI max;
- se separă un strat poros-permeabil curat (nisip, gresie, calcar, dolomit) şi se citeşte în dreptul lui γI min (figura 7.2);
- se citeşte pe curba gama, în dreptul stratelor analizate valoarea γI ;
- se calculează un indice de argilă, cu relaŃia:
minmax
minarg
γγ
γγ
−
−=
II
III (7.2)
- cu această valoare se calculează volumul de argilă cu relaŃiile din tabelul 7.1.
I γ
Imin
Imax
Iγ
Fig. 7.2. Reprezentarea grafică a curbei gama
2. Determinarea conŃinutului în argilă din diagrafia de potenŃial spontan – PS
ConŃinutul de argilă poate fi determinat din diagrafia de potenŃial spontan prin două metode (figura 7.3).
Modul de lucru
- se determină valoarea potenŃialului spontan static, EPSS în dreptul unui strat poros-permeabil curat, saturat cu apă de zăcământ;
- se citeşte valoarea diferenŃei de potenŃial ∆ EPS, în dreptul stratului analizat; - se calculează conŃinutul în argilă cu formulele din tabelul 7.1. Sau - se citeşte pe diagrafie EPSmin, valoarea potenŃialului spontan minim în dreptul
unui strat poros-permeabil curat; - se citeşte EPSmax, valoarea potenŃialului spontan maxim, în dreptul unui strat
impermeabil;
- se citeşte EPS valoarea potenŃialului spontan, în dreptul stratului analizat; - se calculează conŃinutul în argilă al stratului analizat cu formulele din tabelul
7.1.
Lin
ia n
isip
urilo
r
Lin
ia m
arn
elo
r
E PS
E PSmin
PS
E PSmax
E PSS
∆ E PS
Fig. 7.3. Reprezentarea grafică a curbei de potenŃial spontan
3. Determinarea conŃinutului în argilă din diagrafia de rezistivitate
ConŃinutul în argilă al colectoarelor poate fi exprimat în funcŃie de rezistivitatea reală a rocilor şi de rezistivitatea măsurată în dreptul unui strat cu argilă, fiind invers proporŃională cu prima şi direct proporŃională cu cea de-a doua valoare.
Modul de lucru:
- se determină rezistivitatea reală a rocilor, ρ R din carotajul dual laterolog (DLL) sau carotajul dual inducŃie laterolog (DIL);
- se citeşte valoarea rezistivităŃii argilei, ρ arg, în dreptul unui strat impermeabil;
- se determină conŃinutul în argilă al stratului cu formulele din tabelul 7.1.
ConŃinutul final de argilă al colectorului va fi egal cu minimul valorilor determinate prin cele trei metode folosite şi anume:
Varg = min[(Varg)GR, ( Varg)PS, ( Varg) ρ ] (7.3)
Volumul de argilă din colector se poate determina şi cu metode duale conform
cu relaŃiile din tabelul 7.1.
AplicaŃie:
Să se determine conŃinutul în argilă al colectoarelor din Anexa 13. Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele 7.2, 7.3 şi 7.4.
Determinarea conŃinutului în argilă din diagrafia gama natural
Tabelul nr. 7.2
Nr. strat γI min γI max γI γ∆I Varg
[UAPI] [UAPI] [UAPI] - [%]
Determinarea conŃinutului în argilă din diagrafia de potenŃial spontan
Tabelul nr. 7.3
Nr. strat minPSE maxPSE PSE PSE∆ PSSE Varg
[mV] [mV] [mV] [mV] [mV] [%]
Determinarea conŃinutului în argilă din diagrafia de rezistivitate
Tabelul nr. 7.4
Nr. strat b
Rρ argρ Varg
- [ mΩ ] [ mΩ ] [%]
LUCRAREA NR. 8
Determinarea porozităŃii prin metode singulare din carotajul neutronic, carotajul
de densitate, carotajul acustic de viteză
Porozitatea, Φ , este definită ca raportul dintre volumul spaŃiului poros, pV şi
volumul total al rocii, tV
t
p
V
V=Φ (8.1)
exprimată în fracŃiuni zecimale, sau în procente:
[ ]%100 ⋅=Φt
p
V
V (8.2)
Porozitatea Φ exprimată de relaŃiile (8.1) şi (8.2) reprezintă porozitatea totală
sau absolută şi caracterizează capacitatea mediului poros de înmagazinare a fluidelor. Volumul spaŃiului poros al unei roci granulare (formată din granule de rocă - figura8.1.) depinde de dimensiunile particulelor care constituie scheletul mineral al rocii, de modul de aranjare şi de împachetare al acestora, precum şi de gradul de cimentare. Se poate observa că în anumite condiŃii nu toate golurile comunică între ele (figura8.1.a).
Dacă se ia în considerare numai volumul porilor care comunică între ei, se poate defini porozitatea efectivă, efΦ ea fiind raportul dintre volumul porilor
comunicanŃi pcV şi volumul total, tV :
[ ]%,100⋅=Φt
pcef V
V (8.3)
Atunci când se ia în considerare numai volumul porilor care permit circulaŃia
fluidelor, se defineşte porozitatea dinamică, dΦ ea fiind raportul dintre volumul porilor
care permit curgerea dV şi volumul total, tV :
t
dd V
V=Φ sau [ ]%,100
V
V
t
dd ⋅=Φ (8.4)
łinând seama de timpul de formare a spaŃiului poros, porozitatea poate fi: - porozitate primară (intergranulară) care s-a format în timpul depunerii
sedimentelor, ca rezultat al modului de aranjare, a dimensiunilor şi distribuŃiei granulelor sedimentare;
- porozitate secundară (fisurală) care a luat naştere după depunerea sedimentului, în urma proceselor de fisurare, de dizolvare a unor substanŃe solubile de apele subterane sau în urma proceselor de dolomitizare etc.
Fig. 8.1. SecŃiune într-o gresie cu distribuŃia granulelor(a) şi a spaŃiului poros (b): Q – cuarŃ; F – feldspat; C – calcit; Pc – pori comunicanŃi; Pnc – pori necomunicanŃi;
Vpc – volumul porilor comunicanŃi; Vpnc – volumul porilor necomunicanŃi [3]
Porozitatea argilelor
Rocile argiloase prezintă trei tipuri principale de discontinuităŃi: spaŃii între particulele de argilă în interiorul unui domeniu, numite micro-pori; spaŃii între unităŃile structurale – pori; discontinuităŃi bidimensionale provocate de eforturile la care acestea sunt supuse – fisuri.
Din punctul de vedere al mărimii spaŃiilor poroase, rocile argiloase prezintă: porozitate capilară, corespunzătoare canalelor cu un diametru cuprins între 0,5080 şi 0,0002 mm şi porozitate subcapilară, constând din pori mai mici de 0,0002 mm. Pornind de la relaŃia de definiŃie a porozităŃii (relaŃia 8.1):
t
p
V
VP = , (8.5)
In cazul rocilor argiloase se face precizarea că studiile efectuate asupra relaŃiilor
apă - argilă au pus în evidenŃă existenŃa apei legate şi a apei libere conform modelului Frank-Wen.
Dacă faza lichidă (apa) umple în întregime porii dintre particulele solide atunci porozitatea poate fi exprimată sub forma:
arg
arg VV
V
apă
apăT
+=Φ , (8.6)
unde: argV este volumul de argilă;
apăV - volumul de apă.
RelaŃia (8.6) este discutabilă deoarece volumul de apă, Vapă, nu este suficient definit, întrucât în formulele chimice ale mineralelor argiloase intră şi o anumită cantitate de apă, considerată de unii autori ca făcând parte din structura mineralelor argiloase. În stare anhidră argilele conŃin un echivalent în volum de 5% până la 14% apă de constituŃie cristalină. În acest sens porozitatea argilelor devine:
arg
arg )( VVV
V
leglib
lib
apăapă
apă
++=Φ , (8.7)
unde:
libapăV - volumul de apă liberă;
legapăV - volumul de apă legată.
Sub acŃiunea unor forŃe exterioare (presiune litostatică etc.) argilele îşi modifică volumul şi implicit porozitatea. În figura 8.2 este redată relaŃia dintre porozitatea principalelor tipuri de argilă şi presiunea de compactizare, după Chilingar.
În funcŃie de volumul de argilă Varg şi de indicele de porozitate al argilelor,
argΦ , se poate defini porozitatea efectivă pentru rocii argiloase, efΦ .
Porozitatea determinată din diferitele metode de investigare geofizică răspund la volumul total al spaŃiului poros între granulele de rocă inclusiv argile.
0,1 1 10 100 1000
0
20
40
60
80
P ,%arg
p, MPa
Fig. 8.2. Porozitatea argilelor în funcŃie de presiunea de compactizare [16]
Porozitatea efectivă va fi egală cu:
argarg Vef ⋅Φ−Φ=Φ (8.8)
unde Φ este porozitatea totală.
Fig. 8.3. Efectul tasării naturale a rocilor asupra porozităŃii [14]
Adâncimea de zăcământ a rocii - presiunea litostatică exercitată de coloana de sedimente depuse deasupra colectorului duce la micşorarea porozităŃii ca urmare a procesului de tasare (compactare), variaŃia porozităŃii ca urmare a acestui efect este reprezentată în figura 8.3.
Determinarea porozităŃii din diagrafia geofizică se poate face utilizând
următoarele metode: - metode indirecte, prin care porozitatea este dedusă pe baza dependenŃei factor
de formaŃie - porozitate – rezistivitate; dint-o metodă de rezistivitate se determină rezistivitatea reală sau rezistivitatea subzonei spălate, mărimi utilizate pentru calculul porozităŃii.
- metode directe, sunt considerate metodele de investigaŃie geofizică la care răspunsul este direct dependent de porozitate. Aceste metode sunt cunoscute şi sub numele de metode de porozitate:
- carotajul neutronic - CN; - carotajul de densitate - CD - carotaj acustic de viteză - CA.
Metodele directe se subdivid în: - metode singulare, caz în care se foloseşte diagrafia unui singur carotaj:
carotajul neutronic, carotajul de densitate, carotajul acustic de viteză, domeniul de aplicabilitate optim este pentru roci monominerale;
- metode duale, caz în care se utilizează câte doua diagrafii de carotaj: carotaj neutronic - carotaj de densitate, carotaj neutronic - carotaj acustic de viteză, carotaj de
densitate - carotaj acustic de viteză, domeniul de aplicabilitate optim este pentru roci formate din doi constituenŃi mineralogici;
- metode complexe, când se folosesc toate diagrafiile, pentru roci cu litologie complexă;
I. Determinarea porozităŃii din carotajul neutronic compensat
Pentru a reduce influenŃa factorilor mediului apropiat asupra răspunsului carotajului neutronic a fost introdus carotajul neutronic cu două detectoare situate la distanŃe diferite, numit carotaj neutronic compensat.
Principiul carotajului neutronic compensat
Se consideră o sursă punctuală de neutroni rapizi situată într-un mediu infinit omogen şi izotrop. Datorită fenomenului de împrăştiere (ciocniri inelastice şi ciocniri elastice) neutronii pierd din energia lor şi trec de la stadiul de neutroni rapizi la stadiul de neutroni termici, până sunt în echilibru termic cu atomii mediului. La această energie neutronii difuzează şi au loc reacŃii de captură. Modelul teoretic folosit în carotajul neutronic compensat se bazează pe teoria difuziei de grup. EcuaŃiile de difuzie pentru cele două grupe de neutroni, supratermici şi termici sunt:
01112
1 =+Φ⋅−Φ⋅∇⋅ ∑ SD (8.9)
0112222
2 =Φ⋅+Φ⋅−Φ⋅∇⋅ ∑∑D (8.10)
Indicele 1 este folosit pentru neutroni supratermici şi indicele 2 se referă la neutroni termici.
In ecuaŃiile (8.9) şi (8.10) notaŃiile sunt: Φ - fluxul de neutroni; S - puterea sursei de neutroni pe unitatea de volum; D - coeficientul de difuzie; ∑ - secŃiunea transversală nucleară.
SoluŃiile ecuaŃiilor (8.9) şi (8.10) pentru cazul unor surse punctuale într-un mediu infinit omogen sunt:
( )r
e
D
Qr
Lr
1
11 4
−
⋅⋅π⋅
=Φ (8.11)
( ) ( )
−⋅−⋅⋅π⋅
⋅=Φ
−−
r
e
r
e
LLD
LQr
Lr
Lr
21
22
212
22
24
(8.12)
unde: Q este puterea sursei punctuale de neutroni (neutroni/secundă);
L1 - lungimea de încetinire, care este determinată în principal de concentraŃia în
hidrogen a mediului; L2 - lungimea de difuzie a neutronilor termici;
r - distanŃa. Lungimile de încetinire sunt date de ecuaŃiile:
∑=
1
11
DL (8.13)
∑=
2
22
DL (8.14)
Parametrii neutronilor supratermici şi termici pentru o gresie silicioasă saturată
cu apă sărată cu salinitatea de 100 000 p.p.m. NaCl sunt redaŃi în tabelul 8.1.
Tabelul 8.1
Porozitatea (%) L1 (cm) L2 (cm)
5 19,1 11,5 15 12,0 7,3 30 9,6 4,6
La distanŃe mai mari sursă-detector (d > 70 m) în ecuaŃia (8.12) termenul r
e Lr
2
devine neglijabil, aşa că ecuaŃia se poate scrie sub forma:
( )( )
⋅−⋅⋅π⋅
⋅=Φ
−
r
e
LLD
LQr
Lr
1
22
212
22
24
(8.15)
RelaŃia (9.69) conŃine două părŃi, prima parte cuprinde parametrii corespunzători
neutronilor termici L2, D2 şi supratermici L1, iar cea de a doua parte r
e Lr
1 este
dependentă de lungimea de încetinire a neutronilor supratermici. Este evident că prima parte poate fi eliminată dacă se face raportul a două măsurători efectuate la două distanŃe diferite r1 şi r2 se obŃine expresia:
( )( )
( )1
21
12
2212 L
rr
err
rr
−−
⋅
≅
ΦΦ
(8.16)
Răspunsul Carotajului Neutronic Compensat (CNL)
Dispozitivul de CNL măsoară fluxul de neutroni termici la detectorul C1 şi C2. Raportul celor două măsurători este convertit, de echipamentul de la suprafaŃă, în valori de porozitate.
Raza de investigaŃie şi rezoluŃia verticală
Raza de investigaŃie este dependentă de conŃinutul în hidrogen al formaŃiunii şi de distanŃa sursă – detector.
Pentru CNL raza de investigaŃie este dependentă de porozitate şi variază de la 2” - pentru formaŃiuni compacte, până la aproximativ 7” - pentru formaŃiuni cu porozitate de 30 %.
RezoluŃia verticală este de 10”.
Factorii care influenŃează măsurătorile
- conŃinutul în hidrogen al mediului; - conŃinutul în argilă al formaŃiunii; - compoziŃia mineralogică; - prezenŃa elementelor cu secŃiune mare de captură; - salinitatea apei de zăcământ; - prezenŃa hidrocarburilor.
Forma de prezentare a Carotajului Neutronic Compensat (CNL)
În carotajul neutronic epitermal compensat valorile densităŃii neutronilor epitermici sunt convertite direct în valori de porozitate pentru calcare. În acest caz pe trasa din dreapta a diagramei de carotaj radioactiv este înscrisă curba de variaŃie a porozităŃii aparente pentru calcare a formaŃiunilor geologice în funcŃie de adâncime. Valorile de porozitate sunt exprimate în procente (figura 8.4.).
AplicaŃiile carotajului neutronic
- determinarea porozităŃii rocilor; - plasarea limitei apă-petrol, petrol-gaze şi apă-gaze; - identificarea litologiei în combinaŃie cu alte carotaje.
Modul de lucru
- se separă stratele poros-permeabile; - se citeşte indicele de porozitatea aparentă pentru calcare în dreptul stratelor
analizate - φ NCa - se separă un strat impermeabil (de argilă) pe curba neutronică şi se citeşte în
dreptul lui indicele de porozitate neutronică - φ arg - se face corecŃia cu litologia a valorilor de porozitate citite în dreptul stratelor
analizate astfel: - pentru gresii: φ N = φ Ca + 4 (8.17)
- pentru dolomite: φ N = φ Ca – 6 (8.18)
- pentru calcare: φ N = φ Ca (8.19)
Se calculează porozitatea efectivă:
argarg Φ⋅−Φ=Φ VNefN (8.20)
unde Varg este volumul de argilă ce se poate determina prin metoda prezentată în lucrarea nr. 7.
Fig. 8.4. Forma de prezentare a carotajului neutronic compensat [ 5 ]
II. Determinarea porozităŃii din carotajul de densitate
Pentru efectuarea carotajului de densitate în sondă se introduce un dispozitiv de investigare de o construcŃie specială (figura 8.5), care conŃine o sursă de radiaŃii gama şi un sistem de detecŃie. Sursa este separată de sistemul de detecŃie de un ecran de plumb pentru ca la detector să nu ajungă radiaŃiile gama directe. Sistemul de detecŃie este prevăzut cu două detectoare de radiaŃii gama D1, şi D2 situate la distanŃe diferite de sursă. Atât sursa cât şi detectoarele sunt prevăzute cu canale colimatoare prin care pătrund radiaŃiile gama de la sursă în formaŃiune, respectiv din formaŃiune la detector. Pentru a reduce influenŃa coloanei de noroi asupra valorilor de densitate măsurate, dispozitivul este presat cu canalele colimatoare pe peretele sondei cu ajutorul unui braŃ excentric. Acest dispozitiv este numit dispozitivul de densitate compensat.
Fig. 8.5. Reprezentarea schematică a dispozitivului pentru carotajul de densitate compensat (după Schlumberger,1972)
Mediul investigat este format din turta de noroi cu densitatea, δ tn, şi grosime htn şi formaŃiunea geologică cu densitatea δ . Aşa cum s-a arătat mai sus radiaŃia gama ajunsă la detector este influenŃată de tot mediul pe care îl parcurge. Rezultă de aici că turta de noroi, împreună cu neregularităŃile peretelui sondei influenŃează radiaŃia gama măsurată.
Detectorul apropiat (D1) de sursă are o sensibilitate mărită la mediul direct în contact cu dispozitivul permiŃând evaluarea influenŃei turtei de noroi şi rugozităŃii peretelui sondei. Detectorul plasat la distanŃă mai mare (D2) permite evaluarea densităŃii formaŃiunii, însă în această valoare este inclusă şi influenŃa turtei de noroi. Această influenŃă este eliminată cu ajutorul radiaŃiei gama măsurată de detectorul D1, şi se obŃine valoarea densităŃii corectate. CorecŃia se execută automat şi se înregistrează densitatea formaŃiunii corectate δ şi corecŃia care a fost aplicată.
Calibrarea aparaturii se efectuează în mai multe etape şi anume: - în prima etapă se efectuează calibrarea aparaturii în formaŃiuni calcaroase de
înaltă puritate saturate cu apă dulce şi densităŃi, respectiv porozităŃi, cunoscute;
- în a doua etapă se efectuează o verificare a calibrării cu ajutorul unor blocuri de aluminiu. Aceste blocuri au o geometrie şi o compoziŃie specială şi caracteristicile lui sunt raportate la formaŃiunile calcaroase.
- în final, se efectuează o calibrare la sondă cu un dispozitiv care produce un semnal cu intensitate cunoscută pentru verificarea sistemului de detecŃie.
Adâncimea de cercetare (raza de investigare) a mediului investigat este de 20 - 30 cm. Punctul de măsură este plasat la jumătatea distanŃei dintre cele două detectoare.
Prezentarea diagramelor de carotaj de densitate
In figura 8.6 este prezentată o diagramă de carotaj de densitate pe care se poate observa:
- variaŃia densităŃii globale a formaŃiunilor geologice traversate de sondă în funcŃie de adâncime este redată sub forma unei curbe continue înscrisă pe trasa din dreapta a diagramei. Densitatea este înscrisă în scară liniară, marcată grafic în antetul diagramei, şi egală cu 0,05 g/cm3/diviziune, ceea ce corespunde unei variaŃii a densităŃii cuprinsă între 2 şi 3 g/cm3. Totodată se înregistrează şi curba de corecŃie δ∆ , permiŃând evaluarea corecŃiei determinată de turta de noroi şi neregularităŃile peretelui sondei;
- simultan cu curba de densitate se înregistrează de obicei curba gama şi cavernograma care se înscriu pe trasa din stânga.
AplicaŃii carotajului de densitate:
- determinarea porozităŃii formaŃiunilor; - separarea litologică a formaŃiunilor; - corelarea formaŃiunilor; - folosirea datelor de densitate în prospecŃiunea de suprafaŃă (gravimetrică şi seismică)
Modul de lucru:
- se separă colectoarele; - se citeşte valoarea de densitate în dreptul stratelor analizate, δ ; - se stabileşte densitatea fluidului de foraj, δ fl (1,0 g/cm3 – pentru noroaie dulci şi 1,1 g/cm3 – pentru noroaie sărate); - se determină densitatea matricei în funcŃie de litologie sau din graficul de dependenŃă rezistivitate -densitate, vezi - Anexa 23; - se calculează volumul de argilă Varg, prin metodele prezentate în lucrarea nr. 7; - se determină porozitatea cu ajutorul relaŃiilor:
- pentru strate curate, fără conŃinut în argilă:
flma
maD
δ−δ
δ−δ=φ (8.21)
- pentru strate ce conŃin argile:
argarg
Vflma
ma
flma
maefD ⋅
δ−δ
δ−δ−
δ−δ
δ−δ=φ (8.22)
Fig. 8.6. Forma de prezentare a carotajului de densitate [ 5 ]
III. Determinarea porozităŃii din carotajul acustic de viteză
În carotajul acustic de viteză se determină timpul de parcurs al undei ultraacustice dintre emiŃător şi cele două receptoare ale dispozitivului dual (sau în cazul dispozitivului compensat, timpul mediu de parcurs).
În figura 8.7 este reprezentată forma semnalului ultraacustic sosit la cele două receptoare.
Impulsul S reprezintă momentul în care se emite semnalul ultraacustic de către traductorul emiŃător (impuls de sincronizare).
Partea din semnal notată cu P reprezintă componenta longitudinală (undă primă), iar cea notată cu S - componenta transversală (undă secundară).
Impulsurile U (de urmărire) stabilesc timpii de parcurs între cei doi receptori R1 şi R2, în timp ce impulsul Z ("poartă" perturbaŃii)asigură eliminarea perturbaŃiilor.
În cadrul carotajului acustic de viteză se măsoară intervalul de timp dintre sosirile fronturilor de undă compresionale la cele două receptoare ale dispozitivului dual.
12 ttt −=∆ (8.23)
Fig. 8.7. Forma semnalului în carotajul acustic de viteză [ 5 ]
Pentru controlul calităŃii înregistrării se înregistrează şi curba t1, a timpului de parcurs până la primul receptor. Intre cele două curbe se observă un decalaj datorită timpului suplimentar prin noroi în cazul curbei t1.
Forma de reprezentare într-o succesiune litologică, însoŃită de o diagrafie naturală este reprezentată în figura 8.8.
Curbe înregistrate
Diagrafia de carotaj acustic de viteză conŃine două curbe şi anume: - curba gama natural total înscrisă pe trasa din stânga în u.A.P.I.; - curba ∆ t, care reprezintă timpul de parcurs unitar prin formaŃiunea geologică, înscrisă pe trasa din dreapta în µ s/ft, sau µ s/m;
AplicaŃiile carotajului acustic de viteză
- corelarea profilelor de sondă; - interpretarea datelor de prospecŃiune seismică;
- determinarea naturii litologice a rocilor şi compoziŃiei mineralogice a acestora (în combinaŃie cu carotajul neutronic şi/sau carotajul de densitate); - determinarea porozităŃii rocilor colectoare.
Fig. 8.8. Forma de reprezentare a diagrafiei acustice de viteză [ 5 ]
Modul de lucru
- se separă stratele poros-permeabile; - se citeşte timpul unitar de parcurs al undelor, ∆ t în dreptul stratelor analizate; - se stabileşte timpul unitar de parcurs prin fluidul din spaŃiul poros, respectiv filtratul de noroi, ( ∆ tfl = 189 µ s/ft – pentru noroi dulce şi ∆ tfl = 185 µ s/ft – pentru noroi sărat); - se determină timpul de parcurs al undelor acustice prin matrice în funcŃie de litologie, ∆ tma sau din graficul de dependenŃă rezistivitate – timp de parcurs, vezi Anexa 23; - se calculează volumul de argilă Varg, prin metodele prezentate în lucrarea nr. 7; - se determină porozitatea cu ajutorul relaŃiilor:
- pentru strate curate consolidate, Varg =0:
mafl
maAC
tt
tt
∆−∆
∆−∆=φ (8.24)
- porozitatea efectivă pentru strate argiloase consolidate ,Varg 0≠ :,
argarg
Vtt
tt
tt
tt
mafl
ma
mafl
maefAC ⋅
∆−∆
∆−∆−
∆−∆
∆−∆=φ (8.25)
- pentru strate curate neconsolidate, Varg =0:
arg
100
tctt
tt
mafl
maAC
∆⋅
∆−∆
∆−∆=φ (8.26)
- porozitatea efectivă pentru strate argiloase neconsolidate, Varg 0≠ :
argarg
arg
100V
tt
tt
tctt
tt
mafl
ma
mafl
maefAC ⋅
∆−∆
∆−∆−
∆⋅
∆−∆
∆−∆=φ (8.27)
Sunt considerate colectoare neconsolidate statele care au în culcuş şi în acoperiş
roci argiloase cu argt∆ ft/s100µ> . Pentru a determina factorul de corecŃie în relaŃia 8.26
porozitatea din acustic se consideră egală cu porozitatea din neutronic şi/sau densitate, astfel relaŃia 8.26, se scrie
arg,
100
tcACDN∆
⋅Φ=φ (8.28)
de unde
AC
DN
tc ΦΦ
=∆
,
arg
100 (8.29)
AplicaŃie:
Să se determine porozitatea, prin metode singulare, a stratelor poros-permeabile
din diagrafia geofizică din Anexa 13. Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele 8.2, 8.3 şi 8.4.
Determinarea porozităŃii din carotajul neutronic
Tabelul 8.2
Nr.
strat
Hsup-Hinf Varg φ Nca φ N φ efN [m] - [%] [%] [%]
Determinarea porozităŃii din carotajul de densitate
Tabelul 8.3
Nr.
strat
Hsup-Hinf Varg δ φ D φ efD [m] - [g/cm3] - -
Determinarea porozităŃii din carotajul acustic de viteză
Tabelul 8.4
Nr.
strat
Hsup-Hinf Varg ∆ t φ AC φ efAC
[m] - [ µ s/ft] - -
LUCRAREA NR. 9
Determinarea porozităŃii prin metode duale carotaj neutronic-carotaj de densitate,
carotaj neutronic-carotaj acustic de viteză, carotaj de densitate -carotaj acustic de
viteză
Răspunsurile în diagrafiile neutronice, de densitate şi acustice depind nu numai de porozitate, dar şi de litologia formaŃiunilor investigate. Cunoscând litologia şi respectiv parametrii matricei, ∆tma, δma şi Φ Nma, este posibilă evaluarea porozităŃii intergranulare cu o singură metodă de porozitate, la care se adaugă eventual o a doua metodă de investigaŃie - diagrafia gama natural - pentru determinarea volumului de argilă. Problema se complică în cazul în care matricea este formată din doi sau mai mulŃi constituenŃi mineralogici, cu sau fără conŃinut de material argilos şi cu sau fără porozitate secundară.
Pentru rocile formate din doi constituenŃi mineralogici este indicat să se folosească două diagrafii geofizice, respectiv combinaŃii de: Carotaj neutronic - Carotaj de densitate, Carotaj neutronic - Carotaj acustic de viteză, Carotaj de densitate - Carotaj acustic de viteză. În cazul rocilor carbonatate cele mai frecvente amestecuri binare (cu doi constituenŃi mineralogici) sunt: calcit / dolomit, calcit / silice, dolomit / silice, dolomit / anhidrit. Pentru roci grezoase-nisipoase, combinaŃiile cele mai posibile sunt: silice / calcit, silice / dolomit. Pentru aceste cazuri ale rocilor "curate" cu porozitate intergranulară, formate din doi constituenŃi mineralogici principali, dacă se dispune de două metode de porozitate, pot fi utilizate o serie de grafice de dependenŃă de forma: Carotaj neutronic – Carotaj de densitate, Carotaj neutronic - Carotaj acustic de viteză, Carotaj de densitate - Carotaj acustic de viteză.
1. Determinarea porozităŃii din diagrafia combinată - carotaj neutronic şi carotaj de densitate (CN-CD)
DependenŃa δ = f( Φ NCa) poate fi rezolvată grafic cu ajutorul Anexei 24 şi Anexei 25, în funcŃie de densitatea noroiului de foraj. Liniile caracteristice pentru gresii, calcare, dolomite şi anhidrite sunt gradate în unităŃi de porozitate, astfel că pentru un punct determinat de două citiri pe diagrafia neutronică şi de densitate se poate stabili atât conŃinutul litologic cât şi prozitatea. Dacă punctul de coordonate ( Φ NCa ,δ) este situat între două linii caracteristice, matricea este compusă din cele două minerale, fiecare în procent invers proporŃional cu
distanŃa de la punct la linia caracteristică respectivă, iar porozitatea se citeşte funcŃie de poziŃia punctului. Dacă punctul determinat este situat pe una din liniile caracteristice, matricea este compusă din mineralul corespunzător liniei, iar porozitatea se va citi pe segment, funcŃie de poziŃia punctului pe linie.
2. Determinarea porozităŃii din diagrafia combinată - carotaj neutronic şi carotaj acustic de viteză (CN-CA)
DependenŃa ∆t = f( Φ NCa) se poate rezolva grafic cu ajutorul Anexei 26 şi Anexei 27 în funcŃie de timpul de parcurs prin fluidul de foraj, care reprezintă rezolvarea grafică a răspunsului carotajului neutronic şi carotajului acustic. Liniile caracteristice pentru gresii, calcare, dolomite şi anhidrite sunt gradate în unităŃi de porozitate, astfel că pentru un punct determinat de două citiri pe diagrafia neutronică şi diagrafia de carotaj acustic se poate stabili atât conŃinutul litologic cât şi prozitatea. Dacă punctul de coordonate ( Φ NCa, ∆t) este situat între două linii caracteristice, matricea este compusă din cele două minerale, fiecare în procent invers proporŃional cu distanŃa de la punct la linia caracteristică respectivă, iar porozitatea se citeşte funcŃie de poziŃia punctului. Dacă punctul determinat este situat pe una din liniile caracteristice, matricea este compusă din mineralul corespunzător liniei, iar porozitatea se va citi pe segment, funcŃie de poziŃia punctului pe linie.
3. Determinarea porozităŃii din diagrafia combinată - carotaj de densitate şi carotaj acustic de viteză (CD-CA)
DependenŃa δ = f(∆t) se poate rezolva grafic cu ajutorul Anexei 28 şi Anexei 29 în funcŃie de timpul de parcurs prin fluidul de foraj şi densitatea fluidului de foraj, care reprezintă rezolvarea grafică a răspunsului carotajului de densitate şi carotajului acustic. Liniile caracteristice pentru gresii, calcare, dolomite şi anhidrite sunt gradate în unităŃi de porozitate, astfel că pentru un punct determinat de două citiri pe diagrafia neutronică şi diagrafia de carotaj acustic se poate stabili atât conŃinutul litologic cât şi prozitatea. Dacă punctul de coordonate (∆t, δ) este situat între două linii caracteristice, matricea este compusă din cele două minerale, fiecare în procent invers proporŃional cu distanŃa de la punct la linia caracteristică respectivă, iar porozitatea se citeşte funcŃie de poziŃia punctului. Dacă punctul determinat este situat pe una din liniile caracteristice, matricea este compusă din mineralul corespunzător liniei, iar porozitatea se va citi pe segment, funcŃie de poziŃia punctului pe linie.
Modul de lucru:
- Din diagrafie se citesc următoarele valori în dreptul stratelor analizate: Φ NCa, ∆t , δ.
- se alege graficul dual respectiv, funcŃie de combinaŃia de carotaje şi de natura fluidului de foraj;
- se plasează valorile citite sau determinate pe abscisă şi ordonată şi se determină punctele de coordonate:
- ( Φ NCa, δ) pentru combinaŃia Carotaj neutronic - Carotaj de densitate;
- ( Φ NCa, ∆t) pentru combinaŃia Carotaj neutronic - Carotaj acustic de viteză; - (∆t, δ) pentru combinaŃia Carotaj de densitate - Carotaj acustic de viteză
În funcŃie de poziŃia punctelor se determină, procentual cantitatea de minerale constituente ale matricei precum şi porozitatea.
AplicaŃie:
Să se determine porozitatea, prin metode duale, a stratelor poros-permeabile din
diagrafia geofizică din Anexa 13. Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele 9.1, 9.2 şi 9.3.
Determinarea porozităŃii prin metode duale din carotajul neutronic- carotajul de densitate
Tabelul 9.1
Nr.
strat
Hsup-Hinf φ Nca δ φ Litologia
[m] [%] [g/cm3] [%]
Determinarea porozităŃii prin metode duale din carotajul neutronic- carotajul acustic de viteză
Tabelul 9.2
Nr.
strat
Hsup-Hinf φ Nca ∆ t φ Litologia
[m] [%] [ µ s/ft] [%]
Determinarea porozităŃii prin metode duale din carotajul de densitate - carotajul acustic de viteză
Tabelul 9.3
Nr.
strat
Hsup-Hinf δ ∆ t φ Litologia
[m] [g/cm3] [ µ s/ft] [%]
LUCRAREA NR. 10
Determinarea saturaŃiei în apă şi hidrocarburi, Sa şi Sh
SaturaŃia în apă a unei roci este dată de raportul dintre volumul de apă, Va, din spaŃiul poros şi volumul spaŃiului poros, Vp:
p
aa
V
VS = sau [ ]%,100⋅=
p
aa
V
VS (10.1)
Dacă se consideră volumul unitar total al unui eşantion de rocă cu volumul Vt =
1m3 şi PVp = , relaŃia (10.1) devine:
P
VS a
a = (10.2)
atunci, se poate scrie pentru volumul de apă relaŃia: PSV aa = (10.3)
SaturaŃia în hidrocarburi a unei roci este dată de raportul dintre volumul de hidrocarburi hV din spaŃiul poros şi volumul spaŃiului poros:
p
hh V
VS = sau [ ]%,100 ⋅=
p
hh
V
VS (10.4)
În mod analog dacă se consideră volumul unitar al unui eşantion de rocă Vt =
1m3, rezultă:
Φ
= hh
VS (10.5)
aşadar, se poate scrie pentru volumul de hidrocarburi: Φ⋅= hh SV (10.6)
Dacă o rocă conŃine şi apă şi hidrocarburi, atunci volumul spaŃiului poros saturat cu ambele fluide:
pha VVV =+ (10.7)
şi, prin împărŃirea în ambii membri prin pV se obŃine:
1=+p
h
p
a
V
V
V
V sau 1=+ ha SS . (10.8)
Când spaŃiul poros este saturat numai cu apă de zăcământ atunci 1=aS
( %100=aS ) - rocă acviferă.
Dacă în colector sunt gaze şi ŃiŃei, volumul de hidrocarburi este: ŃiŃeigazeh VVV += (10.9)
şi împărŃind la volumul spaŃiului poros - Vp se obŃine saturaŃia în hidrocarburi:
ŃiŃeigazeh SSS += (10.10)
p
gazegaz V
VS = sau
p
ŃiŃeiŃiŃei V
VS = (10.11)
Pentru stabilirea potenŃialului productiv al oricărei roci colectoare este necesar să se stabilească conŃinutul în hidrocarburi şi apă. Estimarea potenŃialului productiv se poate efectua prin prelucrarea diagrafiei geofizice, atât pentru formaŃiuni "curate", cât şi pentru formaŃiuni argiloase utilizând diferite modele. În procesul de interpretare cantitativă, în scopul determinării saturaŃiei trebuie străbătute o serie de etape ale interpretării, după cum urmează:
- determinarea grosimii efective şi a limitelor colectorului, h; - determinarea rezistivităŃii reale,
Rρ ;
- determinarea rezistivităŃii subzonei spălate; - determinarea rezistivităŃii apei de zăcământ; - determinarea porozităŃii, m; - determinarea factorului de formaŃie, F; - determinarea saturaŃiei în apă şi hidrocarburi SA şi SH.
Metodele de determinare a coeficienŃilor de saturaŃie diferă în funcŃie de tipul formaŃiunilor pentru care se face evaluarea, formaŃiuni curate sau argiloase, diferenŃierea făcându-se datorită efectului pe care argila o are asupra acestor determinări. Pentru formaŃiuni curate, dependenŃa dintre saturaŃia în apă şi rezistivitatea reală este dată de relaŃia empirică stabilită de Archie:
n
R
aiA
FS
ρ
ρ⋅= (10.12)
unde: F este factorul de formaŃie definit de relaŃia:
νΦ=
aF (10.13)
în care: a - coeficient litologic determinat empiric, cu valoare de aproximativ 1 pentru roci consolidate şi 0,62 pentru roci neconsolidate;
ν - factor de cimentare sau indice structural, cu valori ce variază de la 1,3 la 2,8 în funcŃie de litologie;
Pentru roci neconsolidate se acceptă formula lui Humble:
15,2
62,0
Φ=F (10.14)
RelaŃiile de calcul pentru formaŃiuni argiloase sunt prezentate în tabelul 10.1. Cunoscând saturaŃia în apă se poate calcula saturaŃia în hidrocarburi totale cu
relaŃia:
AH SS −= 1 (10.15)
78
Ecu
aŃii
pen
tru
dete
rmin
area
sat
uraŃ
iei î
n apă în
form
aŃiu
ni s
edim
enta
re a
rgil
oase
(după
Wal
ter
H. F
ertl
198
7)
Ta
bel
ul
10
.1
Au
toru
l E
cuaŃi
a
Tip
ul
O
bse
rvaŃi
i
Pup
on ş
i al.
()
arg
arg
2ar
g1
1
ρ+
ρ⋅
⋅−
=ρ
V
F
SV
ai
A
R
1 V
arg
– ar
gilă
sub
for
mă
de la
min
e;
F
- fa
ctor
ul d
e fo
rmaŃ
ie a
l nis
ipur
ilor
cur
ate;
S
A –
sat
uraŃ
ia în
apă
rap
orta
tă la
spaŃi
ul p
oros
inte
rcon
ecta
t al
lam
inel
or d
e ni
sip
cura
t;
Rρ
- re
zist
ivit
atea
rea
lă;
aiρ
- re
zist
ivit
atea
ape
i de
zăcă
mân
t.
Hos
sin
arg2
2ar
g1
ρ+
ρ⋅=
ρ
V
F
S
ai
A
R
1
Sim
ando
ux
arg
arg
21
ρ⋅ε
+ρ⋅
=ρ
V
F
S
ai
A
R
1 1
=ε
pen
tru
valo
ri m
ari a
le S
A;
1<
ε p
entr
u va
lori
mic
i ale
lui S
A.
I. d
e W
itte
AA
a
R
SFm
kS
F
mk
⋅⋅
+⋅
⋅⋅
=ρ
arg
215,2
1
2 m
a – c
once
ntraŃi
a m
olară
a ca
tion
ilor
inte
rsch
imba
bili
ai
apei
de
form
aŃie
; m
arg
– co
ncen
traŃ
ia m
olară
a ca
tion
ilor
inte
rsch
imba
bili
as
ocia
tă a
rgil
elor
; k
– fa
ctor
de
conv
ersi
e di
n m
arg,
A în
con
duct
ivit
ate;
F
– f
acto
rul d
e fo
rmaŃ
ie c
ores
punzăt
or p
oroz
ităŃ
ii
inte
rcon
ecta
te;
SA –
sat
uraŃ
ia în
apă
cor
espu
nzăt
oare
por
ozităŃ
ii to
tale
in
terc
onec
tate
. A
.J. d
e W
itte
Aai
A
R
SF
F
S⋅
+ρ⋅
=ρ
arg
21
2 F
– f
acto
rul d
e fo
rmaŃ
ie m
axim
; F
arg
– fa
ctor
ul d
e fo
rmaŃ
ie a
l arg
ilei
; S
A –
sat
uraŃ
ia în
apă
rap
orta
tă la
spaŃi
ul p
oros
tota
l in
terc
onec
tat.
Pat
chet
şi R
ausc
h
* argA
ai
2 A
R
S
FS1
ρ+
ρ⋅=
ρ
* ar
gρ
- c
ondu
ctiv
itat
ea d
ator
ată
argi
lei (
arg
ρ≠
);
F* -
cor
espu
nzăt
or p
oroz
ităŃ
ii to
tale
inte
rcon
ecta
te;
79
Ecu
aŃii
pen
tru
dete
rmin
area
sat
uraŃ
iei î
n apă în
form
aŃiu
ni s
edim
enta
re a
rgil
oase
(du
pă W
alte
r H
. Fer
tl 1
987)
Ta
bel
ul
10
.1-
con
tin
ua
re
Au
toru
l E
cuaŃi
a
Tip
ul
O
bse
rvaŃi
i
Wax
man
şi S
mit
s
Av
ai
A
R
SF
QB
F
S⋅
⋅+
ρ⋅=
ρ*
*
21
2 F
* - c
ores
punzăt
or p
oroz
ităŃ
ii to
tale
in
terc
onec
tate
; Q
v – c
apac
itat
ea d
e sc
him
b ca
tion
ic p
e un
itat
ea d
e vo
lum
de
pori
; B
– c
ondu
ctiv
itat
ea e
chiv
alen
tă a
cap
acităŃ
ii
de s
chim
b ca
tion
ic a
arg
ilei
sod
ice.
Bar
don şi
Pie
d
(Ecu
aŃia
Sim
ando
ux
mod
ific
ată)
ar
g
arg
21
ρ
⋅+
ρ⋅=
ρ
A
ai
A
R
SV
F
S
2
Sch
lum
berg
er
()
Aai
A
R
SV
FV
S⋅
ρ+
ρ⋅⋅
−=
ρar
g
arg
arg
2
1
1
2 F
– r
apor
tat l
a po
rozi
tate
a co
resp
unză
toar
e fl
uidu
lui l
iber
a v
olum
ului
tota
l de
rocă
, in
clus
iv a
rgilă
lam
inată.
Cla
vier
şi a
l.
(Mod
el a
pă d
uală
) (
)A
VQ
aial
ai
A
R
SF
QV
F
S⋅
⋅⋅
−+
⋅=
00
21
σσ
ρρ
2 F
0 –
fact
orul
de
form
aŃie
cor
espu
nzăt
or
poro
zităŃi
i tot
ale
inte
rcon
ecta
te;
Far
g –
fact
orul
de
form
aŃie
al a
rgil
ei;
alσ
- co
nduc
tivi
tate
a ap
ei le
gate
;
aiσ
- co
nduc
tivi
tate
a ap
ei li
bere
;
arg
σ-
cond
ucti
vita
tea
argi
lei;
QV –
– p
rodu
sul v
alenŃă
– c
once
ntraŃi
e;
arg
Φ-
poro
zita
tea
argi
lei;
Φ-
poro
zita
tea.
Juha
sz
(E
cuaŃ
ia W
axm
an-S
mit
s no
rmal
izată)
Φ
⋅Φ⋅
⋅
ρ−
ρ⋅+
ρ⋅=
ρ
A
aiai
A
R
SV
FF
Sar
gar
g
arg
arg
21
11
2
Dol
l (n
epub
lica
tă)
arg2 arg
arg
arg
21
21
ρ+
ρ⋅ρ⋅
⋅+
ρ⋅=
ρ
V
FV
F
S
aiai
A
R
3
Alg
er ş
i al.
(M
odel
arg
ilă
disp
ersa
tă)
()
()
()
F
qS
F
qq
SF
qA
aiA
aiR
arg
2ar
g2
21
11
σ⋅+
⋅σ
+σ
⋅−
⋅+
⋅ρ⋅−
=ρ
3
Hus
ten şi
Ant
on
2
,ar
g2 arg
,ar
gar
g
2
11
11
12
1
ρ⋅ρ
−⋅
ρ+
+⋅
ρ⋅ρ
−⋅
ρ⋅ρ⋅
⋅+
ρ⋅=
ρ
ea
ai
Ae
aai
aiai
A
R V
SF
VF
S
3
2 t1F
Φ=
, und
e Φ
est
e po
rozi
tate
a to
tală
inte
rcon
ecta
tă.
e,aai
ρ=
ρ
80
Ecu
aŃii
pen
tru
dete
rmin
area
sat
uraŃ
iei î
n apă în
form
aŃiu
ni s
edim
enta
re a
rgil
oase
(du
pă W
alte
r H
. Fer
tl 1
987)
Ta
bel
ul
10
.1-
con
tin
ua
re
Au
toru
l E
cuaŃi
a
Tip
ul
O
bse
rvaŃi
i
Pat
chet
t şi H
erri
ck
(Mod
el la
min
ar n
isip
–
argi
lă)
()
()
arg
arg
arg
2ar
g1
11
ρ+
⋅⋅
⋅−
+⋅
ρ⋅
−=
ρ
VS
QB
FVS
F
VA
VA
aiR
3
F –
fac
toru
l de
form
aŃie
;
aiσ
- co
nduc
tivi
tate
a ap
ei li
bere
;
arg
σ-
cond
ucti
vita
tea
argi
lei;
arg
Φ-
poro
zita
tea
argi
lei;
B –
par
amet
ru în
fun
cŃie
de
mob
ilit
atea
ca
tion
ilor
; Q
v – p
rodu
sul v
alenŃă
– c
once
ntraŃi
e;
eft
la
Φ−
Φ=
Φ,
alσ
- co
nduc
tivi
tate
a ap
ei le
gate
;
Φa,
l – p
oroz
itat
ea c
ores
punzăt
oare
ape
i le
gate
;
Pou
pon şi
Lev
eaux
(F
orm
ula
Indo
nesi
a)
()
()
2
arg
2ar
g2
2ar
g2
arg
arg
arg
21
A
V
A
Vai
ai
A
R
SV
SF
V
F
S⋅
ρ+
⋅⋅
σ⋅
+ρ⋅
=ρ
−σ⋅
−
4
Pou
pon şi
Lev
eaux
(F
orm
ula
Indo
nesi
a si
mpl
ific
ată)
pen
tru
5,0V
arg
≤
2
arg2 arg
2
arg
arg
2
21
AA
aiai
A
R
SV
SF
V
F
S⋅
ρ+
⋅ρ⋅
ρ⋅⋅
+ρ⋅
=ρ
4
Woo
dhou
se
(Ecu
aŃia
Pou
pon şi
L
evea
ux m
odif
icată)
()
()
2ar
g2
arg
2ar
g2
arg
2ar
gar
g
21
AV
A
Vai
ai
A
R
SV
SF
V
F
S⋅
σ⋅+
⋅σ⋅
⋅σ
⋅+
ρ⋅=
ρ
−−
4
Reg
ia-C
lem
ence
au ş
i al.
(Mod
elul
“D
ual P
oros
ity”
) A
la
la
Al
al
aai
ai
A
R
SS
FF
S⋅
σ⋅Φ
+⋅
σ⋅Φ⋅
σ⋅
+ρ⋅
=ρ
,72,1,
5,1,
72,1,
2
21
4
Tip
ul 1
: γ
+⋅
α=
σ=
ρ
n At
R
S1
T
ipul
3:
γ+
⋅β
+⋅
α=
σ=
ρ
r An A
tR
SS
1
Tip
ul 2
: s A
n At
R
SS
⋅γ
+⋅
α=
σ=
ρ1
Tip
ul 4
: s A
r An A
tR
SS
S⋅
γ+
⋅β
+⋅
α=
σ=
ρ1
Ecu
aŃii
le s
unt s
cris
e pe
ntru
un
expo
nent
de
satu
raŃi
e n
= 2
.
AplicaŃie:
Să se determine saturaŃia în apă şi hidrocarburi a stratelor poros-permeabile din Anexa nr. 13.
