Metodyka oceny zależności stosunku prędkości fal podłużnych Vp do poprzecznych Vs od współczynnika nasycenia Sw w skałach węglanowych dolomitu głównego

• Autorzy: Zalewska J. , Kozłowski M. , Solarski T. , Cebulski D. , Bała M.

Warianty tytułu

EN

Methodology of compression wave Vp velocity to shear wave Vs velocity ratio relation versus Sw saturation coefficient estimation in main dolomite carbonate rocks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem niniejszej pracy było systemowe zbadanie prędkości propagacji fal podłużnych Vp i poprzecznych Vs w zależności od zmiennego nasycenia przestrzeni porowej skał węglanowych na podstawie badań laboratoryjnych, wykorzystanie tych danych w kompleksowej interpretacji profilowań geofizyki wiertniczej oraz wyznaczenie współczynników niezbędnych do rozwiązania równania Gassmanna. W ramach pracy wykonano laboratoryjne pomiary prędkości rozchodzenia się fali podłużnej Vp i poprzecznej Vs na rdzeniach wiertniczych o zróżnicowanej porowatości (Kp = 0-30%) i różnym współczynniku nasycenia Sw (Sw = 0-100%). Badania wykonano na 49 próbkach pobranych z czterech otworów wiertniczych: Dzieduszyce-2, 3, Krobielewko-5, Opalenica-1. Pomiary przeprowadzono metodą desaturacji próbek w 100% nasyconych solanką. Dla tych próbek określono także ilościowy skład mineralny metodą dyfrakcji rentgenowskiej, gęstość właściwą i objętościową, współczynniki porowatości i przepuszczalności oraz rozkład nasycenia przestrzeni porowej metodą jądrowego rezonansu magnetycznego. Przeprowadzono również obserwacje mikroskopowe, uzyskując opis petrograficzny przy zastosowaniu klasyfikacji Dunhama. Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów laboratoryjnych przeprowadzono kalibrację profilowań geofizycznych i ich kompleksową interpretację w celu wyznaczenia parametrów niezbędnych do analizy "fluid substitution". Podjęto próbę odpowiedzi na pytanie czy możliwe jest uzyskanie wiarygodnych wyników metody AVO w utworach węglanowych. Wykonują one w tym celu trójetapowe badania, które obejmowały: - analizę wykresów krzyżowych i możliwości wykorzystania prędkości fali P i S do oceny właściwości zbiornikowych, - analizę fluid substitusion; rozwiązanie równania Gassmana i generacją krzywych Vp i Vs dla podstawionych płynów złożowych - oraz badanie wpływu zmiany nasycenia utworów dolomitu głównego na teoretyczny obraz sejsmiczny.

EN

The main purpose of this study was systematic research of compression wave Vp and shear wave Vs propagation velocities dependence on varying carbonate rocks pore space saturation based on laboratory testing, using the data in complex interpretation of well logging geophysics, as well as determination of coefficients necessary for Gassmann equation solving. The frameworks of the study included laboratory measurements of compression wave Vp and shear wave Vs propagation velocities on core plugs having various porosities (Kp = 0-30%), and various Sw saturation coefficients (Sw = 0-100%). The tests have been carried out on 49 samples originating from four boreholes: Dzieduszyce-2, 3, Krobielewko-5, and Opalenica-1. The measurements were accomplished by desaturation of 100% brine saturated samples. Quantitative mineral composition by X-ray diffraction method, characteristic and volumetric densities, porosity and permeability coefficients, as well as pore space saturation distribution by NMR method, have also been determined for these samples. Microscopic observations have also been carried out, resulting in petrographic description using Dunham classification. On the grounds of obtained laboratory measurement results, well logging calibration and their complex interpretation were carried out in order to determine parameters necessary for fluid substitution analysis. An attempt to give answer to the question whether is possible to obtain reliable results of AVO method in carbonate formations has been done by carrying out three-stage research, including: - analysis of cross plots and possibility of using P and S wave velocities for purposes of reservoir properties assessment, - fluid substitution analysis; Gassmann equation solution and generation of Vp and Vs curves for substituted reservoir fluids - and testing of Main Dolomite formations' saturation influence on theoretical seismic image.

Słowa kluczowe

PL

geofizyka wiertnicza; profilowania geofizyki otworowej

EN

logging; logging geophysics; well logging data

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Prace Instytutu Nafty i Gazu
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 154
• Strony: 1--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 63 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zalewska J.

autor

Kozłowski M.

autor

Solarski T.

autor

Cebulski D.

autor

Bała M.

• Instytut Nafty i Gazu

Bibliografia

• [1] Anselmetii F.S., Eberli G.P.: Controls on sonic velocity In carbonates. Appl. Geophys. 141, s. 287-323, 1993.
• [2) Anselmetii F.S., Eberli G.P.: The velocity deviation log: A tool to predict pore type and permeability trends in carbonate drill holes from sonic and porosity or density logs. AAPG Bulletin, 83, s. 450-466, 1999.
• [3] Assefa S., McCann C., Sothcolt J.: Velocities of compressional and shear waves in limestones. Geophys.Prospect., 51, s. 113, 2003.
• [4] Avseth P., Mukerji T., Mavko G.: Quantitative Seismic Interpretation. Applying Rock Physics Tools to Reduce Interpretation Pisk. Cambridge University Press, 2007.
• [5] Bała M.: Analiza obrazu falowego zarejestrowanego przy profilowaniu akustycznym w odwiercie pod kątem oceny parametrów sprężystych i zbiornikowych skał. Zeszyty Naukowe AGH, Geofizyka Stosowana nr 1247, z. 3, 1989.
• [6] Bała M.: Porównanie prędkości fal sprężystych obliczonych przy pomocy różnych modeli teoretycznych w zależności od parametrów petrofizycznych skał. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia nr 3, p. 71-81, 1998.
• [7J Bała M.: Zastosowanie informacji o prędkości fal poprzecznych dla oceny nasycenia obiektów złożowych. Zlecenie z PGNiG Warszawa dla IGNiG (nr wewn. 262/SR/2002), Rozdział pt.: Charakterystyka teoretycznych modeli wiążących parametry sprężyste i petrofizyczne ośrodka geologicznego w aspekcie ich przydatności do rozwiązywania zadania odwrotnego w sejsmice, Archiwum INiG, 2002.
• [8] Bała M., Cichy A.: Estymacja prędkości fal podłużnych i poprzecznych przy wykorzystaniu modeli teoretycznych oraz danych geofizyki wiertniczej. Przegląd Geologiczny, 51, 12: 1058-1063, 2003.
• [9] Bała M., Cichy A.: Metody obliczania prędkości fal P i S na podstawie modeli teoretycznych i danych geofizyki otworowej - program Estymacja. Monografia, Wydawnictwa AGH, s. 89, 2006.
• [10] Bała M.: Effects of shale content and porosity and gas saturation on elastic parameters of reservoir rocks. P202, 68t" EAGE Conference & Exhibition EAGE, Ylena, 2006.
• [11] Bała M.: Przegląd wybranych modeli teoretycznych wiqżących parametry sprężyste i petrofizyczne ośrodka skalnego stosowanych w geofizyce otworowej i modelowaniach sejsmicznych. Zlecenie INiG nr 629/SW, Archiwum INiG, 2007.
• [12] Bała M.: Wpływ obecności iłów, porowatości oraz nasycenia porów wodą i gazem na parametry sprężyste skał zbiornikowych określanych na podstawie teoretycznych modeli ośrodków porowatych i danych geofizyki wiertniczej. Przegląd Geologiczny nr 1, vol. 55, 49-53, 2007.
• [13] Berryman J.G.: Origin of Gassmann's equations. Geophysics, 64, 1627-1629, 1999.
• [14] Blaechle G.T., Weger R.J., Eberli G.P., Massaferro J.L., Sun Y.F.: Changes of shear moduli in carbonate rocks. Implications for Gassmann applicability. SEG Post Convention Carbonate Rock Physics Workshop, Dallas, Texas, 2003.
• [15] Cadoret, T., Marion, D., Zinszner, B.: 1 kHz elastic wave velocities in partially saturated limestones: Evidence of fluid distribution effects. 62nd Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, s. 658-661, 1992.
• [16] Cadoret, T., Marion, D., Zinszner, B.: Sonic wave velocity and X-ray tomography images for partially saturated rocks: Evidence of microscopic fluid distribution effect on acoustic properties. Presented at the 3ra Euro. Core Anal. Symp.: Euro. Soc. Core Analysts., 1992.
• [17] Cadoret, T., Marion, D., Zinszner, B.: The influence of frequency and fluid distribution on acoustic velocities in partially saturated limestones. 63Td Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, s. 782-785, 1993.
• [18] Castagna J.P., Batzle M.L., Eastwood R.L.: Relationships between compressional-wave and shear-wave velocities in clastic silicate rocks. Geophysics, 50, s. 571-581, 1985.
• [19] Domenico S.: Rocks lithology and porosity determination from shear and compressional waves velosity. Geophysics, vol. 49, 1984.
• [20] Domenico S.N.: Rock lithology and porosity determination from shear and compressional wave velocity. Geophysics, 49, p. 1188-1195, 1986.
• [21] Dunham R.J.: Classification of carbonate rocks assording to depositional texture. AAPG, 1, 108- 121, 1962.
• [22] Dworkin J., Walls J.D., Mavko G.: Rocks physics of Marl. SEG, Abstract, 2001.
• [23] Eastwood, R.L., Castagna, J.P.: Basis for interpretation of Vp/Vs, ratios in complex lithologies. Sot. Prof. Well Log Analysts 24th Annual Logging Symp., 1983.
• [24] Eberhart-Phillips D., Han D-H., Zoback M.D.: Empirical relationships among seismic velocity, effective pressure, porosity, and clay content in sandstone. Geophysics, 54, 82-89, 1989.
• [25] Eberli G., Baechle G., Anselmetti F.S., Incze M.L.: Factors controlling elastic properties in carbonate sediments and rocks. The Leading Edge, July, 2003.
• [26] Endres A.L., Knight R.: The effect of microscopic fluid distribution on elastic wave velocities: The Log Analyst, 30, 437-445, 1989.
• [27] Goertz D., Knight R.: Elastic wave velocities during evaporative drying. Geophysics nr 1, vol. 63, s. 171-183, 1998.
• [28] Guillot G., Trokiner A., Darrasse L., Sainte-Jalmes H.: Drying of a porous rock monitored by NMR imaging. J. Phys. D, 22, 1646-1649, 1989.
• [29] Han D-H., Nur A., Morgan D.: Effects of porosity and clay content on wave velocities in sandstones. Geophysics, 51, 2093-2107, 1986.
• [30] Jakiel M., Radecki S.: Górnictwo naftowe w Polsce. Stan i możliwości rozwoju. Mat. konf. Krajowy Kongres Naftowców i Gazowników, maj 2003.
• [31] Keey R.B.: Drying principles and practice. Pergamon Press, Inc., 1972.
• [32] King et al., 1988.
• [33] Knight R., Dvorkin J., Nur A.: Acoustic signatures of partial saturation. Geophysics nr 1, vol. 63, s. 132-138, 1998.
• [34] Knight R.J., Nolen-Hoeksema R.: A laboratory study of the dependence of elastic wave velocities on pore scale fluid distribution. Geophys: Res. Lett., 17, s. 1529-1532, 1990.
• [35] Krief M., Garat J., Stellingwerff J., Ventre J.: A petrophysical interpretation using the velocities of P and S waves (full-waveform sonic). The Log Analyst, 31, 355-369, 1990,
• [36] Kuster G.T., Toksoz M.N.: Velocity and attenuation of seismic waves in two phase media. Part 1, Theoretical Formulations, Geophysics, 39, 587-606, 1974.
• [37] Mavko G., Nur A.: Wave attenuation in partially saturated rocks. Geophysics, vol. 44, s. 161- 178, 1979.
• [38] Mavko G., Jizba D.: Estimating grain-scale fluid effects in velocity dispersion in rocks. Geophysics, vol. 56, s. 1940-1949, 199L
• [39] Minear. M.J.: Clay models and acoustic velocities. Presented at the 57th Ann. Mtg. Am. Inst. Min. Metall. Eng., New Orleans, 1982.
• [40] Murphy W.F., Reischer A., Hsu K.: Modulus decomposition of compressional and shear velocities in sand bodies. Geophysics, 58, 227-239, 1993.
• [41] Nur A., Simons G.: The effect of saturation on velocity in low porosity rocks. Earth plan. Sci. Lett. vol. 7, p. 183-193, 1969.
• [42] Pickett G.R.: Acoustic charakter logs and their applications in formation evaluation. J. Can. Petr. Tech. 15, s. 659-667, 1963.
• [43] Rafavich F., Kendall C., Todd T.: The relationship between acoustic properties and the petrographic character of carbonate rocks. Geophysics, 49, 1622-I 636, 1984.
• [44] Reuss A.: Berechnung der fliessgrense von mischkristallen auf grund der plastizitatbedingung fur einkristalle. Zeitschrift fur Angewandte Mathematik aus Mechnik, 9, 49-58, 1929.
• [45] Robertson J.D.: Carbonate porosity from S/P traveltime ratios. Geophysics, 52, 1346-1354, 1987.
• [46] Schlumberger Log Interpretation Charts, 1990.
• [47] Sheriff R.F.: Encyclopedic dictionary of exploration geophysics. Soc. Expl. Geophys., 1984.
• [48] Tatham R.T.: Vp/Vs and lithology. Geophysics, vol. 47, s. 336-344, 1982.
• [49] Toksoz M.N., Cheng C.H., Timur A.: Velocities of seismic in porous rocks. Geophysics, 41, 621-645, 1976.
• [50] Tosaya C., Nur A.: Effects of diagenesis and clays on compressional velocities in rocks. Geophys. Res. Lett., 9, 58, 1982.
• [51] Van Brakel J.: Mass transfer in convective drying. In Mujumdar A.S., Ed., Advances in drying: Hemisphere Publ. Corp., 217-267, 1980.
• [52] Voigt W.: Lehrbuch der Kristallphysik. B.G. Teubner, 1928.
• [53] Wang Z.: Seismic properties of carbonate rocks. Carbonate Seismology, 1997.
• [54] Wang Z.: The Gassmann Equation Revisited Comparing laboratory data with Gassmann's prediction. In Wang Z., Nur A., Eds. Seismic and acoustic velocities in reservoir rocks. SEG 8- 23, 2000.
• j55] Whitaker S.: Moisture transport mechanisms during the drying of granular porous media. In Toei R., Mujumdar A.S., Eds., Drying'85: Hemisphere Publ. Corp., 21-32, 1985.
• [56] Wolnowski T.: Prognoza zasobności dolomitu głównego w basenie permskim Niżu Polskiego w świetle nowych technik poszukiwawczych. Konf. Nauk-Tech. Basen permski Niżu Polskiego - dolomit główny budowa i potencjał zasobowy. Piła 2002.
• [57] Wood A.B.: A textbook of sound. Macmillan Publ. Co., 1930.
• [58] Wyllie M.R.J., Gregory A.R., Gardner L.W.: An experimental investigation of factors affecting elastic wave velocities in porous media. Geophysics, 23, 459-493, 1958.
• [59] Wyllie M.R.J., Gregory A.R., Gardner L.W.; Elastic wave velocities in heterogeneous and porous media. Geophysics, 21, s. 41-70, 1956.
• [60] Wyllie M.R.J., Gregory A.R., Gardner G.H.F.: Studies of elastic wave attenuation in porous media. Geophysics, 27, s. 569-589, 1962.
• [61] Zalewska J., Plewa M., Borzęcki J.: Badanie parametrów fizyko-mechanicznych na próbkach skał węglanowych i piaskowcowo-ilastych z wybranych otworów. Probl. CPBP 01.03, temat 21, Archiwum, 1988.
• [62] Zalewska i in.: Wyznaczanie zależności stosunku prędkości propagacji fał podłużnych Vp do poprzecznych Vs (Vp/Vs) od współczynnika nasycenia dla skał węglanowych z rejonu Krobielewka. Zlec. 653/SW, Archiwum INiG, Kraków 2007.
• [63] Zalewska J., Kozłowski M., Solarski T., Gąsior I., Puskarczyk E.: Metodyka oceny zależności stosunku prędkości propagacji fal podłużnych Vp do poprzecznych Vs od współczynnika nasycenia Sw dla utworów piaskowcowych czerwonego spągowca. Monografia, Prace INiG nr 153, 2008.