Determining irreducible water saturation based on well log data and laboratory measurements

• Autorzy: Lis-Śledziona Anita , Stadtmüller Marek

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.05.01

Warianty tytułu

PL

Wyznaczenie zawartości wody nieredukowalnej na podstawie pomiarów geofizyki wiertniczej oraz wyników badań laboratoryjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Unconventional resources, explored recently in Poland, require alternative methods of interpretation as the methods used in the conventional reservoir characterization often lead to misleading solutions that differ from the results of field tests and laboratory analyses. This paper presents novel methods of estimating irreducible water saturation in the tight gas sandstones based on the well log data and the results of laboratory analyses, including the NMR results. The first stage of the interpretation included calculating the quartz and shale volume, and calibrating the results with the laboratory measurements (XRD). Respectively, porosity and permeability were calculated and the pore-size distribution was evaluated. Based on porosimetry measurements, there were two porosities determined with pore-sizes below 1 m and above 1 m. Based on the relationships between laboratory NMR results and parameters calculated using well log data, capillary water content and mobile water saturation was estimated. The final stage of the analysis involved the calculation of irreducible water content by the following methods: evaluating the NMR data, using the Hong model lv (Hong et al., 2017), and calculating irreducible water saturation according to Zawisza’s formula, and assuming that irreducible water saturation is related to pore space with pore-diameter below m. Irreducible water saturation identified with critical water saturation is an important parameter which should be taken into account when determining the water saturation. When the Montaron model is used, the critical water saturation values, Sc, are crucial for the correctly calculating the Water Connectivity Index (WCI). The aim of this paper was to assess the suitability of using the results of NMR measurements performed in the tight gas formations in determining irreducible water saturation. The recognition of pore diameters enables to determine the pore space occupied by free hydrocarbons and hydrocarbons stored in “tight”, micro-pore space, the exploitation of which will require the fracturing process.

PL

Prowadzone obecnie w Polsce poszukiwania w skałach o charakterze niekonwencjonalnym wymagają zastosowania alternatywnych metod interpretacyjnych, gdyż metody wykorzystywane w interpretacji złóż konwencjonalnych często prowadzą do rozwiązań sprzecznych z wynikami testów złożowych i analiz laboratoryjnych. W pracy przeanalizowano zawartość wody nieredukowalnej w piaskowcach typu tight, opierając się na profilowaniach geofizyki wiertniczej oraz wynikach analiz laboratoryjnych z uwzględnieniem wyników pomiarów NMR. Pierwszy etap pracy obejmował rozpoznanie składu litologicznego i skalibrowanie objętościowej zawartości kwarcu i minerałów ilastych z wynikami badań XRD. Kolejno wyznaczono przepuszczalność i porowatość badanej formacji oraz oszacowano rozkład wielkości porów budujących przestrzeń porową. Korzystając w wyników pomiarów porozymetrycznych, obliczono także porowatość dla porów o średnicach poniżej i powyżej 1 m. Opierając się na zależnościach pomiędzy wynikami pomiarów NMR oraz parametrami oznaczonymi na podstawie danych geofizyki wiertniczej, oszacowano zawartości poszczególnych rodzajów wód: związanej kapilarnej oraz wolnej. Finalnym etapem analizy było obliczanie zawartości wody nieredukowalnej różnymi metodami: na podstawie badań NMR, korzystając ze wzoru Honga lv (Hong et al., 2017) oraz przyjmując jako zawartość wody nieredukowalnej wartości obliczone wg wzoru Zawiszy. Woda nieredukowalna, utożsamiana z krytycznym nasyceniem wodą, jest ważnym parametrem, którego wartości należy znać i uwzględniać podczas oznaczania współczynnika nasycenia wodą. W przypadku stosowania modelu Montarona w szacowaniu współczynnika nasycenia wodą wartości krytycznego nasycenia wodą Sc są kluczowe dla poprawnego wyznaczenia WCI (water connectivity index) – współczynnika ciągłości przepływu. Celem pracy była ocena przydatności i możliwości wykorzystania wyników pomiarów NMR wykonanych w formacjach typu tight w wyznaczaniu zawartości wody nieredukowalnej. Rozpoznanie wielkości średnic porów pozwala wydzielić potencjalną przestrzeń akumulacji węglowodorów wolnych w złożach konwencjonalnych oraz węglowodorów w formacjach typu tight, których eksploatacja wymagać będzie procesu szczelinowania.

Słowa kluczowe

EN

irreducible water saturation; Swir; NMR; well log data; capillary water; free water; clay bound water; tight gas formation

PL

współczynnik nasycenia wodą nieredukowalną; Swir; NMR; profilowania geofizyki wiertniczej; woda kapilarna; woda wolna; woda związana; formacje typu tight

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 5
• Strony: 239--246
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Lis-Śledziona Anita

• Oil and Gas Institute – National Research Institute

autor

Stadtmüller Marek

• Oil and Gas Institute – National Research Institute

Bibliografia

• Bateman R.M., 1984. Cased-hole log analysis and reservoir performance monitoring. Boston: IHRDC Press: 380.
• Coates G.R., Xiao L.Z., Primmer M.G., 2010. NMR logging principles and applications, Huston: Gulf Publishing Company: 200: 1–200.
• Hong L., Fuqiang L., Liang C., Chao L., Jie L., Heping Y., 2017. Research on evaluation method for water saturation of tight sandstone in Suxi region. IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 64(1): 012040.
• Klaja J., Gąsior I., 2010. Ilościowa ocena przestrzeni porowej zajętej wodą związaną w iłach, z wykorzystaniem metody magnetycznego rezonansu jądrowego. Nafta-Gaz, 3: 178–188.
• Jaworowski K., 1982. Warunki sedymentacji osadów prekambru i kambru w północnej Polsce. Przegląd Geologiczny, 30: 220–224.
• Levorsen A.I., 1972. Geologia ropy naftowej i gazu ziemnego. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne: 224–252.
• Moore W.R., Zee Ma Y., Pirie I., Zhang Y., 2016. Tight gas sandstone reservoirs, part 2: petrophysical analysis and reservoir modeling. Unconventional Oil and Gas Resources Handbook: 429-448. DOI:10.1016/B978-0-12-802238-2.00015-8.
• Montaron B., 2009. Connectivity Theory – A new approach to modeling Non-Archie rocks. Petrophysics, 50(2): 102–115.
• Moriss C.E., Maclnnis J., Freedman R., Smaardyk J., Straley C., Kenyon W.E., Vinegar H.S., Tutunjian P.N 1993. Field Test of an Experimental Pulsed Nuclear Magnetism Tool. The 34th SPWLA Annual Logging Symposium, Paper GGG.
• Nelson P.H., 2009. Pore throat sizes in sandstones, tight sandstones, and shales. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, DOI: 10.1306/10240808059.
• Sikorska, M., Jaworowski, K., 2007. Ewolucja porowatości w piaskowcach kambru z polskiej części Morza Bałtyckiego. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, nr 427, 79-110
• Timur A., 1968. An Investigation Of Permeability, Porosity, And Residual Water Saturation Relationships. The 9th SPWLA Annual Logging Symposium, Paper J.
• Trask P.D., 1950. Dynamics of Sedimentation, in Applied Sedimentation. John Wiley and Sons, New York, Pp 3-40
• Xiao, Z.X., 2008. Analysis of methods for determining NMR T_(2cutoff) and Its Applicability. Prog. Geophys., 23: 167–172.
• Xiao L., Mao Z. Q., Jin Y., 2011. Calculation of Irreducible Water Saturation (Swirr) from NMR Logs in Tight Gas Sands. Applied Magnetic Resonance, 42: 113–125. DOI: 10.1007/s00723-011-0273-x.
• Zawisza L., Nowak J., 2012. Metodyka określania parametrów filtracyjnych skał na podstawie kompleksowej analizy danych geofizyki otworowej. Kraków: Wydawnictwa AGH: 122.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).