Metodyka oceny zależności stosunku prędkości fal podłużnych Vp do poprzecznych Vs od współczynnika nasycenia Sw dla utworów piaskowcowych czerwonego spągowca

Zalewska, J.; Kozłowski, M.; Solarski, T.; Gąsior, I.; Puskarczyk, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Metodyka oceny zależności stosunku prędkości fal podłużnych Vp do poprzecznych Vs od współczynnika nasycenia Sw dla utworów piaskowcowych czerwonego spągowca

Autorzy

Zalewska J. , Kozłowski M. , Solarski T. , Gąsior I. , Puskarczyk E.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://bc.inig.pl:8080/publication/974

Identyfikatory

Warianty tytułu

Assessment methods of compression waves velocity Vp to shear waves Vs ratio relation with Sw saturation coefficient for rotliegend sandstone formations

Języki publikacji

Abstrakty

W ramach pracy wykonano kompleksowe badania laboratoryjne rdzeni wiertniczych: porozymetryczne, przepuszczalności, mineralogiczne, spektrometryczne, metodą NMR i elektrycznych parametrów skał, ale przede wszystkim propagacji fal ultradźwiękowych. Pomiary prędkości rozchodzenia się fali podłużnej Vp i poprzecznej Vs przeprowadzono na próbkach skał o różnym współczynniku nasycenia Sw (0-100%). Próbki pogrupowano w klasy o podobnej porowatości zmieniającej się w przedziale 0-15%. Badania zależności pomiędzy zmianą nasycenia a prędkością fal przeprowadzono zarówno metodą saturacji jak i desaturacji próbek w 100% nasyconych solanką. Uzyskane dane umożliwiły określenie parametrów sprężystych i ich związków korelacyjnych z innymi właściwościami zbiornikowymi piaskowców formacji czerwonego spągowca analizowanego rejonu. W wyniku prac doświadczalnych i modelowych wyznaczono współczynniki niezbędne do rozwiązania równania Gassmanna i podjęto próbę rozwiązania i weryfikacji tego równania, z wynikiem pozytywnym. Równocześnie wykonano kompleksową interpretację profilowań geofizycznych. Otrzymane krzywe wynikowe zostały wykorzystane jako dane wejściowe do analizy fluid substitution. Wygenerowano sejsmogramy syntetyczne dla modelowych nasyceń gazem, ropą i solanką oraz skonstruowano wykresy krzyżowe przedstawiające zmiany amplitud refleksów w funkcji offsetu w celu określenia wpływu nasycenia piaskowców czerwonego spągowca na rejestrowany obraz sejsmiczny. Na podstawie przeprowadzonych prac podjęto próbę odpowiedzi na pytanie, dlaczego właściwości zbiornikowe utworów czerwonego spągowca rejonu Parzęczewo - Czarna Wieś tak znacząco różnią się od tożsamych wiekowo osadów sąsiedniego rejonu Cicha Góra.

The study involved carrying out of complex laboratory testing of core plugs: porosimetry, permeability, mineralogy, spectrometry, NMR method and electrical parameters of rocks, and most of all ultrasonic waves propagation. Measurements of compression wave Vp and shear wave Vs propagation velocities were performed on rock samples having various Sw saturation coefficient (0-100%). The samples were grouped into classes having similar porosity, varying in range 0-15%. Testing of saturation change and velocity of waves relationship were carried out both using saturation and desaturation methods for samples saturated to 100% with brine. Obtained data allowed for determination of elastic parameters and their correlation relationships with other reservoir parameters of Rotliegend sandstones from analysed region. In effect of experimental and model works, coefficients necessary to solve Gassmann equation have been determined, as well as attempt of solving and verification of the equation has been made with positive result. Simultaneously complex interpretation of well log data was performed. Obtained resultant curves have been used in capacity of input data for fluid substitution analysis. Synthetic seismograms for model gas, oil and brine saturation have been generated, as well as cross plots presenting changes of reflexes amplitude changes versus offset, in order to determine influence of Rotliegend sandstones saturation on recorded seismic image. Based on the completed works an attempt to respond the question, why reservoir parameters of Rotliegend formations in Parzęczewo - Czarna Wieś region such significantly differ from identical as to age deposits of neighbouring Cicha Góra region, has also been made.

Słowa kluczowe

geofizyka wiertnicza profilowania geofizyki otworowej

well logging data logging logging geophysics

Wydawca

Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Prace Instytutu Nafty i Gazu

Rocznik

2008

Tom

nr 153

Strony

1--105

Opis fizyczny

Bibliogr. 81 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zalewska J.

autor

Kozłowski M.

autor

Solarski T.

autor

Gąsior I.

autor

Puskarczyk E.

Instytut Nafty i Gazu

Bibliografia

[1] Alberty M.: The influence of the borehole environment upon compressional sonic logs. Trans. Soc. Prof. Well Log Analysts 35th Ann. Logging Symp., paper 5, 1994.
[2] Avseth P., Mukerji T., Mavko G.: Quantitative Seismic Interpretation. Applying Rock Physżcs Tools to Reduce Interpretation Pisk. Cambridge University Press, 2007.
[3] Backus G.E.: Long-wave elastic anisotropy produced by horizontad layering. J. Geophys. Res., 67, 4427-4440, 1962.
[4] Baechle G., Eberli G.P., Weger R.P.: Pore structure effect on elastic moduli and velocity in carbonate rocks. SPE Forum Series in Mexico: “Future Challenges in Carbonate Resourse Development”, Los Cabos 2005.
[5] Bała M.: Porównanie prędkości fal sprężystych obliczonych przy użyciu różnych modeli teoretycznych w zależności od parametrów petrofizycznych skał. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, 3, 71-81, 1998.
[6] Bała M., Cichy A.: Estymacja prędkości fal podłużnych i poprzecznych przy wykorzystaniu modeli teoretycznych oraz danych geofizyki wiertniczej. Przegląd Geologiczny, 51, 1058-1063, 2003.
[7] Batzle M., Wang Z.: Seismic properties of pore fluids. Geophysics, 57, 1396-1408, 1992.
[8] Berge P.A.: Pore compressibility in rocks, in Thimus J.-F., Abousleiman Y., Cheng A.H.-D., Coussy O., and Detournay E., Eds., Biot Conference on Poromechanics: Universit'e Catholique de Louvain, 351-356, 1998.
[9] Berryman J.G.: Origin of Gassmann's equations. Geophysics, 64, 1627-1629, 1999.
[10] Berryman J.G., Milton G.W.: Exact results for generalized Gassmann’s equation in composite porous media with two constituents. Geophysics, 56, 1950-1960, 1991.
[11] Berryman J.G., Wang H.F.: Elastic wave propagation and attenuation in a double porosity dual permeability medium. Internat. J. Rock Mech. and Min. Sci., 37, 63-78, 2000.
[12] Biot M.A.: Theory of propagation of elastic waves in a fluid saturated on seismic properties of rocks. Geophysics, 57, 894-901, 1956.
[13] Biot M.A., Willis D.G.: The elastic coefficients of the theory of consolidation. J. Appl. Mech. 24, 594-601, 1957.
[14] Biot M.A.: Mechanisms of deformation and acoustic propagation in porous media. J. Appl. Phys., 33, 1482-1498, 1962.
[15] Brie A., Pampuri F., Marssala A.F., Meazza O.: Shear sonic interpretation in gas-bearing sands. SPE Ann. Tech. Conf., 701-710, 1995.
[16] Brown R., Korringa J.: On the dependence of the elastic properties of a porous rock on the compressibility of the pore fluid. Geophysics, 40, 608-616, 1975.
[17] Budiansky B., O'Connell R.J.: Elastic moduli of a cracked solid. Internat. J. Solids and Structures, 12, 81-97, 1976.
[18] Carmichael R.S.: Practical handbook of physical properties of rocks and minerals. CRC Press, 1989.
[19] Castagna J.P., Batzle M.L., Eastwood R.L.: Relationships between compressional-wave and shear-wave velocities in clastic silicate rocks. Geophysics, 50, 571-581, 1985.
[20] Castagna J.P., Swan H.W.: Principles of AVO crossplotting. The Leading Edge, 4, 337-342, 1997.
[21] Castagna J., Hooper J.: A simple method for fitting P wave velocity versus saturation curves. 70th Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 1887-1890, 2000.
[22] Clark V.A., Tittman B.R., Spencer T.W.: Effects of volatiles on attenuation and velocity in sedimentary rocks. J. Geophys. Res., 85, 5190-5198, 1980.
[23] Codoret T.: Effect de la saturation eau/gaz sur les proprieties acoustics des roches. Ph: D. thesis, University of Paris VII, 1993.
[24] Coyner K.B., Cheng C.H.: New laboratory measurements of seismic velocities in porous rocks. Geophysics, 59, 309, 1985.
[25] Danesh A.: PVT and phase behaviour of petroleum reservoir fluids. Elsevier, 1998.
[26) Domenico S.: Rocks lithology and porosity determination from shear and compressional waves velocity. Geophysics, vol. 49, 1984.
[27] 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.
[28] Endres A.L., Knight R.: The effect of microscopic fluid distribution on elastic wave velocities. The Log Analyst, Nov-Dec, 437-444, 1989.
[29] Endres A.L., Knight R.: The effects of pore scale fluid distribution on the physical properties of partially saturated tight sandstones. J. Appl. Physics, 69; 1091-1098, 1991.
[30] Foster G.: The sorption of condensible vapors by porous solids. Part I. The applicability of capillary theory. Trans. Faraday Soc., 28, 645-657, 1932.
[31 ] Gardner G.H.F., Gardner L.W., Gregory A.R.: Formation velocity and density - The diagnostic basics for stratigraphic traps. Geophysics, 39, 770-780, 1974.
[32] Gassmann F.: Elastic waves through a pacing of spheres. Geophysics, 16, 673-685, 1951.
[33] Geertsma J. Smit, D.C.: Some aspects of elastic wave propagation in fluid-saturated porous solids. Geophysics, 26, 169-181, 196L
[34] Goertz D., Knight R.: Elastic wale velocities during evaporative dryling. Geophysics, vol. 63, nr 1, 171-183, 1998.
[35] Han D-H., Nur A., Morgan D.: Effects of porosity and clay content on wave velocities in sandstones. Geophysics, 51, 2093-2107, 1986.
[36] Hill, R.: Elastic properties of reinforced solids: Some theoretical principles. J. Mech. Phys. Solids, 1 1, 357-372, 1963.
[37] Knackstedt M.A., Arns Ch.H., Pinczewski W.: Velocity porosity relationship: Predictive velocity model for cement sands composed of multiple mineral phases. Geophysical Prospecting, 53, 2005.
[38] Knight R.J., Nur A.: Geometrical effects in the dielectric response of partially saturated sandstones. The Log Analyst, 28, 513-519, 1987.
[39] Knight R., Dvorkin J., Nur, A.: Acoustic signatures of partial saturation. Geophysics, 63, 132- 138, 1998.
[40] Knight R., Nolen-Hoeksema, R.: A laboratory study of the dependence of elastic wave velocities on pore scale fluid distribution. Geophys. Res. Lett., 17, 1529-1532, 1990.
[41 ] 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.
[42] Lucet N.: Vitesse et attenuation des ondes elastiques soniques et ultrasoniques dans les roches sous pression de confinement. These. Universite Paris 6, 1989.
[43] Mavko G., Nur, A.: Wave attenuation in partially saturated rocks. Geophysics, 44, 161-178, 1979.
[44] Mavko G., Jizba D.: Estimating grain-scale fluid effects on velocity dispersion in rocks. Geophysics, 56, 1940-1949, 1991.
[45] Mavko G., Nolen-Hoeksema R.: Estimating seismic velocities at ultrasonic frequencies in partially saturated rocks. Geophysics, vol. 59, nr 2, 252-258, 1994.
[46] Mavko G., Mukerji T., Dvorkin J.: The Rock Physics Handbook - tool for seismic analysis in porous media. Cambridge University Press, 1998.
[47] McCain W.D.: The Properties of petroleum fluids. PennWell Books, 1990.
[48] McLean M., Alberty M.: Dissolved gas in brine: Its impact on fluid substitution. Trans. Soc. Prof. Well Log Analysts 42nd Ann. Logging Symp., paper QQ, 200L
[49] Murphy W.F.: Effects of microstructure and pore fluids on the acoustic properties of granular sedimentary materials. Ph.D. Dissertation, Stanford University, 1982.
[50] Murphy W.F., Winkler K.W., Kleinberg W.: Contact microphysics and viscous relaxation in sandstones, in Jonson D.L., Sen P., Eds. Physics and Chemistry of Porous media: Am. Inst. Phys, 176-190, 1984.
[51 ] Murphy W.F., Reischer A., Hsu K.: Modulus decomposition of compressional and shear velocities in sand bodies. Geophysics, 58, 227-239, 1993.
[52] Nur A., Mavko G., Dvorkin J., Gal D.: Critical porosity: The key to relating physical properties to porosity in rocks. 65th Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 878, 1995.
[53] O'Connell R.J., Budiansky B.: Viscoelastic properties of fluid-saturated cracked solids. J. Geophys. Res., 82, 5719-5736, 1977.
[54] O'Connell R.J.: A viscoelastic model of anelasticity of fluid saturated porous rocks, in Johnson D.L., and Sen P.N., Eds., Physics and chemistry of porous media: Amer. Inst. Physics, 166-175, 1984.
[55] Packwood J.L., Mavko G.: Seismic signatures of multiphase reservoir fluid distribution. Application to reservoir monitoring. 65th Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 910-913, 1995.
[56] Pandit B.I., King M.S.: The variation of elastic wave velocities and quality factor Q of a sandstone with moisture content. Can. J. Earth Sci., 16, 2187-2195, 1979.
[57] Pasierb B.: Zastosowanie ultradźwiękowych aparatów do badania prędkości propagacji fal sprężystych w skałach. Prace INiG Nr 130, 2004.
[58] Piekarczyk J.: Optymalne wymiary próbek do badań ultradźwiękowych. Inżynieria Materiałowa, 1982.
[59] Pickett G.R.: Acoustic charakter logs and their applications in formation evaluation. J. Can. Petr. Tech. 15, 659-667, 1963.
[60] Plewa M., Plewa S.: Petrofizyka. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1992.
[61] Raymer L.L., Hunt E.R. Gardner J.S.: An improved sonic transit time to porosity transform. 21st SPWLA, July 8-1 1, 1980.
[62] Rychlicki S., Twardowski K., Traple J., Krochmal J.: Wybrane materiały do ćwiczeń laboratoryjnych z inżynierii złożowej i geofizyki wiertniczej. Skrypt AGH, 1979.
[63] Sbar M.L.: Exploration risk reduction: An AVO analysis in the offshore middle Miocene, central Gulf ofMexico. The Leading Edge, 19, 21-27, 2000.
[64] Schon J.H.: Physical Properties of Rocks: Fundamentals and Principles of Petrophysics. British Library Cataloguing in Publication Data, 1996.
[65] Sengupta M., Mavko G.: Reducing uncertainties żn saturation scales using fluid flow models. Rock Physics Laboratory, Stanford University, 1998.
[66] Schlumberger Log Interpretation Charts, 1990.
[67] Shuey R.T.: A simplification of the Zoeppritz equations: Geophysics, 50, 609-614, 1985.
[68] Smith T.M., Sondergeld C.H., Rai Ch.S.: Gassmann fluid substitutions: A tutorial. Geophysics, 68, 430-440, 2003.
[69] Spencer J.W., Cates M.E., Thompson D.D.: Frame moduli of unconsolidated sands and sandstones. Geophysics, 59, 1352-1361, I994.
[70] Tatham R.T.: Vp/Vs and lithology. Geophysics, vol. 47, 336-344, 1982.
[71] Vernik L.: Acoustic velocity and porosity systematics in siliciclastics. The Log Analyst, July- Aug., 27-35, 1998.
[72) Walls J.D., Carr M.S.: The use of fluid substitution modeling for correction of mud filtrate invasion in sandstone reservoirs. 71S` Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 385-387, 2001.
[73] Wang A.: Velocity-density relationships in sedimentary rocks, in Wang Z., and Nur A., Eds., Seismic and acoustic velocities in reservoir rocks, 3: Recent developments: Soc. Expl. Geophys, 8-23, 2000.
[74] Wang Z.: Fundamentals of seismic rock physics. Geophysics, 66, 398-412, 2001.
[75) Wang Z., Wang H., Cates M.E.: Effective elastic properties of clays. Geophysics, 66, 428-440, 2001.
[76] Winkler K.W.: Dispersion analysis of velocity and attenuation in Berea sandstone. J. Geophys. Res., 90, 6793-6800, 1985.
[77] Wyllie R.J., Gregory A.R. Gardner L.W.: Elastic Wave Velocities in Heterogeneous and Porous Media 1956
[78] Wyllie M.R.J., Gergory A.R., Gardner L.W.: An experimental investigation of factors affecting elastic wave velocities in porous media. Geophysics, 23, 459-493, 1958.
[79] Wyllie M.R.J., Gregory A.R., Gardner G.H.F.: Studies of elastic wave attenuation in porous media. Geophysics, 27, 569-589, 1962.
[80] Zhang J.J., Bentley L.R.: Pore geometry and elastic moduli in sandstones. Crewes, 2003.
[81 ] Zhu X., McMechan G.A.: Direct estimation of the bulk modulus of the frame in fluid saturated elastic medium by Biot theory. 60th Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts., 787-790, 1990.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-AGHM-0034-0009