Wielowariantowa predykcja prędkości fali S w ocenie parametrów sprężystych formacji łupkowych

• Autorzy: Kaczmarczyk Weronika , Słota-Valim Małgorzata

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.07.02

Warianty tytułu

EN

Multivariate S-wave velocity prediction in the assessment of elastic parameters in shale formations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozpoznanie i udostępnianie złóż niekonwencjonalnych stanowi ogromne wyzwanie. Złoża te ze względu na swoją nietypowość, objawiającą się ograniczonymi właściwościami filtracyjnymi, wymagają indywidualnego podejścia i wykorzystania specyficznych rozwiązań. Obejmują one między innymi wyznaczanie stref o wyższym potencjale węglowodorowym, tzw. sweet spotów, dowiercanie się do złoża przy wykorzystaniu technologii wiercenia poziomego czy planowanie, jak też przeprowadzanie zabiegów stymulacji skał na drodze szczelinowania hydraulicznego. Analiza odpowiedniej kombinacji parametrów w tym przypadku może okazać się kluczowa i dostarczać niezwykle istotnych informacji o złożu. Parametry sprężyste, jako jedne z istotniejszych parametrów pozwalających scharakteryzować złoże, np. pod kątem podatności skał na szczelinowanie, wymagają między innymi dostępności informacji o przebiegu fali poprzecznej Vs, która w przeciwieństwie do danych dotyczących prędkości fali podłużnej Vp, jest rzadko mierzona w standardzie krajowym. W związku z tym w niniejszym artykule omówiono wielowariantową predykcję prędkości fali poprzecznej przy wykorzystaniu znanych zźliteratury i zmodyfikowanych modeli teoretycznych, w tym modelu Castagny oraz Greenberga i Castagny. Wykorzystując otrzymane wyniki, obliczono parametry sprężyste, na których podstawie w kolejnym etapie możliwa była interdyscyplinarna charakterystyka formacji złożowej, np. w aspekcie oceny podatności formacji złożowej na szczelinowanie hydrauliczne i powstanie tym samym szczelin technologicznych stanowiących ścieżkę migracji dla płynów złożowych. Bazując na różnych rozwiązaniach, opracowano w skali otworów wiertniczych 5 wariantów prędkości fali poprzecznej, której wyniki następnie posłużyły do obliczenia modułów sprężystych: modułu Younga iźwspółczynnika Poissona. Ponieważ analizowany obszar badań charakteryzował się dostępnością danych o prędkości fali poprzecznej we wszystkich 4 analizowanych otworach, możliwa była weryfikacja wyników estymowanych parametrów. W dalszej kolejności do przestrzennej charakterystyki złoża zastosowano warianty obliczeń modułu Younga, wykorzystując w procesie integracji dane sejsmiczne. Analizę prowadzono w ordowicko-sylurskich formacjach łupkowych zdeponowanych w basenie bałtyckim, w interwałach wzbogaconych w materię organiczną.

EN

: Exploration and development of the hydrocarbons reservoir in unconventional rock formation is a huge challenge. Due to their specific nature, which is manifested by limited filtration properties, they require an appropriate approach and the use of specific solutions. They include, among others, the determination of zones with higher hydrocarbon potential – so called sweet spots, application of horizontal drilling technology, or designing as well as performing rock stimulation treatments of rocks usually with low or almost zero permeability with the use of hydraulic fracturing. The analysis of the right combination of parameters in this case can be essential and provide extremely important information about the reservoir in an unconventional rock formation. As one of the most important parameters allowing, among others, to characterize the reservoir in terms of rock susceptibility to hydraulic fracturing, elastic properties require the availability of shear wave Vs, which in contrast to compressional wave Vp in the Polish standard is measured rarely. Therefore, in this paper, a multivariate prediction of shear wave velocity was developed with the use of theoretical models known from the literature and modified, based on which we estimate the elastic parameters. Using the obtained results, the elastic parameters were calculated on the basis of which, in the next stage, interdisciplinary characterization of reservoir formation is possible, e.g. in the aspect of assessing the reservoir formation susceptibility to hydraulic fracturing and thus creating technological fractures constituting the migration path for reservoir fluids. Based on different solutions, 5 variants of shear wave velocity were developed in the borehole scale, the results of which were then used to calculate the elastic modules: the Young modulus and the Poisson ratio. Because of the availability of the measured shear wave in each analyzed wellbores, it was possible to verify the results of the estimated variants. Subsequently, for the purpose of spatial characterization of the reservoir, calculated variants of the Young modulus were integrated with the seismic data. The analysis was conducted in Ordovician – Silurian shale formations in the Baltic Basin, at intervals enriched with organic matter.

Słowa kluczowe

PL

fala poprzeczna; formacje łupkowe; basen bałtycki; parametry sprężyste

EN

shear wave; shale formations; Baltic basin; elastic properties

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 7
• Strony: 441--448
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Kaczmarczyk Weronika

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Słota-Valim Małgorzata

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Bała M., 2017a. Modelowanie własności sprężystych skał łupkowych z gazem z użyciem programu Estymacja. [W:] Jarzyna J., Wawrzyniak-Guz K. (red.). Adaptacja do warunków polskich metodologii wyznaczania sweet spotów na podstawie korelacji pomiarów geofizycznych z rdzeniami wiertniczymi. Monografia AGH, Kraków: 73–75. ISBN 978-837464-915-5.
• Bała M., 2017b. Charakterystyka parametrów sprężystych określonych na podstawie pomiarów geofizyki otworowej i modelowań teoretycznych w wybranych formacjach w otworach basenu bałtyckiego i wierconych na szelfie. Nafta-Gaz, 8: 558–570. DOI:10.18668/NG.2017.08.03.
• Bjørlykke K., Høeg K., Haque Mondol M., 2010. Introduction to Geomechanics: Stress and Strain in Sedimentary Basins. [W:] Bjørlykke K. (ed.). Petroleum Geoscience: From sedimentary environments to rock physics. Springer, Heidelberg: 281–298. DOI: 10.1007/978-3-642-34132-8
• Bratton T., Cooper I., 2009. Wellbore Measurements: Tools, Techniques, and Interpretation. [W:] Aadnoy B., Cooper I., Miska S., Mitchell R., Payne M. (eds.). Advanced Drilling and Well Technology. Society of Petroleum Engineers: 443–457.
• Castagna J.P., Batzle M.L., Eastwood R.L., 1985. Relationships between compressional-wave and shear-wave velocities in clastic silicate rocks. Geophysics, 50(4): 571–581. DOI: 10.1190/1.1441933.
• Cyz M., Mulińska M., Pachytel R., Malinowski M., 2018. Brittleness prediction for the Lower Paleozoic shales in northern Poland. Interpretation, 6(3): 1–11. DOI: 10.1190/int-2017-0203.1.
• Greenberg M.L., Castagna J.P., 1992. Shear-wave estimation in porous rocks: Theoretical formulation, preliminary verification and applications. Geophysical Prospecting, 40(2): 195–209.
• Herwanger J., Koutsabeloulis N., 2011. Building Reservoir Geomechanical Model. [W:] Herwanger J., Koutsabeloulis N. Seismic Geomechanics: How to Build and Calibrate Geomechanical Models using 3D and 4D Seismic Data. EAGE Publications, Houten: 17–37.
• Jędrzejowska-Tyczkowska H., Słota-Valim M., 2012. Mechaniczny model Ziemi jako nowy i konieczny warunek sukcesu w poszukiwaniach i eksploatacji niekonwencjonalnych złóż węglowodorów. Nafta-Gaz, 6: 329–340.
• Kasza P., Kenar P., Pietka W., 2016. Specyfika udostępniania złóż niekonwencjonalnych w Polsce. Nafta-Gaz, 10: 799–804. DOI:10.18668/NG.2016.10.04.
• Kwietniak A., Cichostępski K., Pietsch K., 2018, Resolution enhancement with relative amplitude preservation for unconventional targets. Interpretation, 6(3), SH59–SH71.
• Poprawa P., 2009. Potential for Gas Shale Exploration in the Upper Ordovician-Silurian and Lower Carboniferous Source Rocks in Poland. AAPG Ann. Convent. & Exhibit., 7–10.06.2009, Denver, Colorado, USA, Abstracts Volume.
• Poprawa P., 2010. System węglowodorowy z gazem ziemnym w łupkach – północnoamerykańskie doświadczenia oraz europejskie perspektywy. Przegląd Geologiczny, 58: 216–225.
• Poprawa P., Kiersnowski H., 2008. Perspektywy poszukiwań złóż gazu ziemnego w skałach ilastych (shale gas) oraz gazu ziemnego zamkniętego (tight gas) w Polsce. Biul. Państw. Inst. Geol., 429: 145–152.
• Slatt R.M., 2011. Important geological properties of unconventional resource shales. Central European Journal of Geosciences, 3(4), 435– 448. DOI: 10.2478/s13533-011-0042-2.
• Słota-Valim M., 2014. Projektowanie wtórnego zabiegu udostępniania złóż typu niekonwencjonalnego z uwzględnieniem geomechanicznego modelu Ziemi. Nafta-Gaz, 9: 563–573.
• Słota-Valim M., 2015. Static and dynamic elastic properties, the cause of the difference and conversion methods – case study. Nafta-Gaz, 11: 816-826. DOI: 10.18668/NG2015.11.02.
• Sowiżdżał K., 2013. Geologiczne, przestrzenne modelowanie złóż węglowodorów – aspekty metodyczne i przykłady zastosowań. Prace Naukowe INiG – PIB, 192: 1–217.
• Varacchi B., Jaiswal P., Puckette J., Dvorkin J., 2012. Elastic Properties of Silica Rich Mudrocks: Woodford Shale, Andarko Basin, Oklahoma. Society of Exploration Geophysicists. SEG-2012-1230.
• Zoback M.D., 2010. Elastic moduli and seismic wave velocity. [W:] Zoback M.D., Reservoir Geomechanics. Cambridge University Press, Cambridge: 63–65.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).