Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania prędkości fal sprężystych i charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa w warunkach trójosiowego ściskania dla wybranych skał klastycznych i węglanowych

Puskarczyk E., Krakowska P., Wawrzyniak-Guz K., Jarzyna J.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 101

313--322

PL

W pracy analizowano wyniki pomiarów laboratoryjnych wykonanych na próbkach o zróżnicowanej litologii. Głównym celem było sprawdzenie, jak zmieniają się wartości prędkości fal sprężystych i dynamicznych modułów sprężystych w trójosiowym stanie naprężenia. Pomiary wykonano z wykorzystaniem nowatorskiego zestawu będącego na wyposażeniu Katedry Geofizyki, WGGiOŚ, AGH. Zestaw pomiarowy składa się z komory ciśnieniowej, prasy hydraulicznej i dźwigu oraz generatora fal sprężystych i specjalistycznego oprogramowania. Umożliwia pomiary prędkości fal podłużnych P i poprzecznych S wraz z pełną charakterystyką naprężeniowo-odkształceniową w trójosiowym stanie naprężenia. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów uzyskane dla ciśnień okólnych odpowiednio dobranych dla głębokości występowania oraz wieku poszczególnych próbek. Pomiary wykonywano do momentu zniszczenia próbki. Wykonano analizę zmian prędkości przy stopniowym osiowym obciążaniu próbki. W efekcie uzyskano prędkości fal sprężystych oraz charakterystyki naprężeniowo-odkształceniowe. Uzyskano wyższe wartości prędkości fal sprężystych przy symulowanych ciśnieniach złożowych niż podczas pomiarów w warunkach atmosferycznych. Wyniki zestawiono z pozostałymi, dostępnymi rezultatami badań laboratoryjnych, np. porowatościami wyznaczonymi z eksperymentów NMR i porozymetrii rtęciowej. Równoczesne pomiary prędkości fal sprężystych P i S oraz charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa przy symulowanym ciśnieniu górotworu są efektywnym narzędziem do odtworzenia w laboratorium warunków złożowych i uzyskania wiarygodnych wartości dynamicznych i statycznych parametrów sprężystych i geomechanicznych.

EN

The results of laboratory measurements performed on samples with varied lithology were analyzed. The main objective was to see how the values of elastic wave velocity at triaxial stress conditions change. Measurements were made using the innovative equipment located at the Department of Geophysics, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, AGH University of Science and Technology. The measuring set consists of a pressure chamber, a hydraulic press, a crane and specialized software. It enables the measurements of the velocity of longitudinal (P) and transverse (S) waves along with full stress-strain characteristics in triaxial stress conditions. The results of the measurements were obtained at reservoir pressure, suitably selected for the depth and age of the individual samples. Measurements were made until the sample was fractured. As a result, the velocity of the elastic waves and the stress-strain characteristics were obtained. A velocity analysis with simulated reservoir pressure conditions was performed, referring to the deformation characteristics of the samples. Higher velocity values were obtained at simulated reservoir pressures than during atmospheric measurements. The results were compiled with the other available laboratory results, such as porosities determined by NMR and mercury porosimetry experiments. The simultaneous measurements of P and S wave velocity and stress-strain characteristics at simulated reservoir pressure are an effective tool for reproducing reservoir conditions in laboratory conditions and obtaining reliable dynamic and static elastic and geomechanical parameters.

2

Wstępne wyniki oceny współczynnika przewodności cieplnej skał klastycznych na podstawie składu mineralnego

Przelaskowska A., Gąsior I., Drabik K.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

651--654

PL

Celem pracy było określenie współczynnika przewodności cieplnej skał na podstawie składu mineralnego. Przetestowano wybrane modele matematyczne uwzględniające objętościową zawartość poszczególnych minerałów wraz z odpowiadającymi im współczynnikami przewodności cieplnej, a następnie porównano otrzymane wyniki z danymi laboratoryjnymi. Zaobserwowano znaczący wpływ litologii na wybór odpowiedniego modelu.

EN

The aim of the presented work was the determination of the thermal conductivity of rocks based on their mineral composition. Mathematical models based on volumetric fractions of rock components and their thermal conductivities were introduced and the obtained results were compared with laboratory data. A significant impact of lithology on the choice of an appropriate model was observed.

3

Badanie różnych typów skał klastycznych metodą NMR przy zastosowaniu spektrometrów pracujących z częstotliwością rezonansową 2, 8 i 23 MHz

Klaja J., Drabik K., Kulinowski P.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

619--623

PL

Wykonywanie badań metodą magnetycznego rezonansu jądrowego na próbkach skał wymaga uwzględnienia ich specyfiki (np. rozmiar porów, zróżnicowany skład frakcji ilastej, właściwości filtracyjne, zawartość minerałów żelazistych). Omówiono szereg zastosowań spektrometrów o częstotliwościach rezonansowych 2, 8 i 23 MHz wyposażonych w różne sondy pomiarowe, dające możliwość dopasowania spektrometru i sekwencji pomiarowych do charakteru badanej próbki. Autorzy koncentrują się na różnych aspektach wyznaczania porowatości oraz identyfikacji płynów złożowych dla próbek o zróżnicowanej litologii.

EN

Application of nuclear magnetic resonance to evaluation of rock core samples requires taking into account their specific features, e.g. pore size, illite composition, filtration properties, concentration of iron containing minerals). Several applications of the NMR methods to group of samples, heterogenous in terms of their lithology, were described. The measurements were performed using 2, 8 and 23 MHz NMR spectrometers – core analyzers – equipped with various probeheads. It allowed matching the spectrometer and pulse sequence parameters to the characteristics of the sample. The authors concentrated on several aspects of porosity assessment and fluid typing for rock samples of diversified lithology.

4

Skały zbiornikowe - cyfrowe modele i petrofizyczna analiza skał klastycznych

Jarzyna J., Krakowska P., Puskarczyk E., Wawrzyniak-Guz K., Semyrka R., Kwiatek W. M., Bielecki J.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2012

|

nr 182 wyd. konferencyjne

591--595

PL

Cyfrowe modele skał były wynikiem analizy składu mineralnego, struktury, tekstury, objętości i typu mediów wypełniających przestrzeń porową na podstawie wyników badań laboratoryjnych oraz kompleksowej interpretacji profilowań geofizyki otworowej. Wykorzystano piaskowcowo-iłowcowe utwory sarmatu z obszaru zapadliska przedkarpackiego. Badania tomograficzne na próbkach skał wykonano z użyciem prototypowego układu pomiarowego wykorzystującego technikę mikrotomografii komputerowej, zbudowanego w IFJ PAN. Dane o wykształceniu struktury skały stały się podstawą do oceny możliwości ruchu mediów porowych i wyliczenia przepuszczalności fizycznej. Porozymetria rtęciowa dostarczyła: objętość i rozkład średnic porów oraz wielkość powierzchni właściwej przestrzeni porowej. Spektrometryczne pomiary z wykorzystaniem zjawiska magnetycznego rezonansu jądrowego umożliwiły podział porów na części zajęte przez media swobodne, wodę w porach kapilarnych i związaną w minerałach ilastych. Skład mineralny skał wyznaczono na podstawie wyników kompleksowej interpretacji profilowań geofizyki otworowej oraz analizy rentgenowskiej próbek. Relacje między parametrami petrofizycznymi z pomiarów wykonanych w różnej skali (mikro- w laboratorium i makro- in situ) stanowiły podstawę do konstrukcji modeli skał.

EN

Digital rock models were built on the results of mineral composition analysis, rock structure and texture and volume and type of the medium studies on the basis of laboratory measurements and the comprehensive well logs interpretation. Sarmatian sandy-shaly formation from the Carpathian Foredeep was used in study as gas reservoir rock. Modern microtomographic measurements on the core samples were carried out using prototype laboratory-source-based facility for the computed microtomography, constructed at the IFJ PAN. High resolution structural data about matrix and porous space were the base for estimation of pore medium flow and calculation of physical permeability. Mercury porosimetry provided with data about pore volume and distribution of pore diameters and pore specific surface area. Spectrometry of nuclear magnetic resonance measurements enabled the division of media in pores into free fluid, water in capillary pores and water bounded in clay minerals. Mineral composition was determined on the basis of the comprehensive well logs interpretation and roentgen analysis. Mutual relationships between petrophysical parameters from measurements made in different scale (micro- in the laboratory and macro- in situ) were the basis for rock models construction.

5

Wyznaczanie przepuszczalności skał klastycznych czerwonego spągowca z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych

Jarzyna J., Ujma M.

Nafta-Gaz

|

2012

|

R. 68, nr 2

85-96

PL

Celem badań było opracowanie efektywnej metody wyznaczania przepuszczalności w jednostkach skalnych o jednakowych zdolnościach przepływu mediów z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych (SSN). Technika SSN pozwoliła na obliczenie przepuszczalności w interwałach lub otworach, w których laboratoryjne pomiary przepuszczalności nie są dostępne. Pracę z SSN rozpoczęto od wybrania reprezentatywnego zbioru danych. Obejmował on wyniki różnorodnych badań laboratoryjnych na próbkach skał oraz wartości parametrów mierzonych podczas profilowań geofizyki otworowej, a także wyniki kompleksowej interpretacji profilowań. Zbiór został wykorzystany do uczenia sieci. Optymalne sieci mogą być zastosowane do przewidywania przepuszczalności w innych interwałach tego samego otworu lub innych otworach. W pracy przedstawiono wyniki testów wykonanych w celu utworzenia dobrej jakości SNN. Wykorzystano wyniki badań porowatości i przepuszczalności na próbkach piaskowców czerwonego spągowca z niżu polskiego oraz wyniki profilowań geofizyki otworowej. Do obliczeń zastosowano programy Statistica (StatSoft) i Techlog (Schlumberger).

EN

The aim of the studies, was to construct an effective permeability model in rocks, of similar ability to media flow, using artificial neural networks (ANN). This methodology enables calculating permeability in uncored intervals and wells. At first a representative dataset was selected for training purposes, using laboratory data, well logs and well logging interpretation results. The best quality artificial neural networks created in this study can be used to predict permeability in the same well at different uncored intervals or in other wells. The results of a few tests performed during this study in order to create a good quality ANN are presented. Porosity and permeability data from the Rotliegend sandstone cores of the Polish Lowland and well logging data were used. All calculations were done using Statistica (StatSoft) and Techlog (Schlumberger) applications.

6

Formy występowania i stopień uwzględnienia materii organicznej w skałach klastycznych warstw siodłowych KWK Jankowice

Krzeszowska E.

Górnictwo i Geologia

|

2012

|

T. 7, z. 2

139-149

PL

W pracy przedstawiono różne formy występowania oraz dystrybucję substancji organicznej w próbkach z rdzeni wiertniczych warstw siodłowych. Stwierdzono obecność substancji organicznej rozproszonej, warstewek, laminek, smug, soczewek oraz formy nieregularne. Określono ponadto średnią refleksyjności witrynitu Rr [%] substancji organicznej wahającą się od 0,70 do 1,30%, przy czym podwyższoną refleksyjność obserwowano w iłowcach w spągach pokładów węgla oraz w smugach i drobnych soczewkach zgromadzonych w mułowcach i piaskowcach.

EN

The paper presents various forms of occurrence and distribution of the organic matter in drill core samples from Saddle Beds Jankowice mine. The presence of dispersed organic matter, interbeds, laminas, streaks, lenses, and irregular forms was revealed. Mean vitrinite reflectance Rr [%] of organic matter was also determined. It varying from 0.70 to 1.30 % where higher reflectance was observed in claystones at the base of coal seams and streaks and small lenses gathered in mudstones and sandstones.

7

Wpływ zmienności składu mineralnego i chemicznego skał klastycznych zapadliska przedkarpackiego na własności petrofizyczne i parametry geofizyczne: analiza przy pomocy programów QUANTA i BESTMIN

Środoń J.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2008

|

nr 150 wydanie konferencyjne

565--566

PL

Stosunki ilościowe i charakterystyka chemiczna składników mineralnych decydują w znacznej mierze o parametrach petrofizycznych i geofizycznych skał. Aby zatem poprawnie modelować zapisy sondowań geofizycznych, należy możliwie dokładnie rozeznać zmienność składu mineralnego i chemicznego skał charakterystyczną dla badanego basenu sedymentacyjnego. Badania takie zostały wykonane dla skał klastycznych Zapadliska Przedkarpackiego z otworów naftowych w rejonie Jasionki, Chałupek Dębniańskich i Dzikowa. Najdokładniej zbadano skały z rejonu Dzikowa. Użyto programu BESTMIN, skonstruowanego z myślą o badaniu skał typowych dla basenów naftowych [1 ]. BESTMIN jest programem modelującym skład chemiczny mineralnych składników skały (skalenie, węglany, minerały ilaste) w oparciu o rentgenograficzny pomiar ilościowy składu mineralnego (program QUANTA), pomiar składu chemicznego skały oraz pomiar CEC. Algorytmy genetyczne stosowane są jako mechanizm optymalizacyjny. Kryterium optymalizacji jest suma różnic bezwzględnych pomiędzy zawartościami pierwiastków głównych, pomierzonymi i wyliczonymi z modelowanych wzorów strukturalnych minerałów. Po dokonaniu optymalizacji BESTMIN wylicza gęstość szkieletową, procenty objętościowe poszczególnych składników skały, a następnie różne parametry petrofizyczne i geofizyczne. BESTMIN umożliwia modelowanie składów pojedynczych próbek oraz grup próbek, dla których przyjęto założenie, że zbudowane są z identycznych minerałów. Modelowanie zrealizowano na kilka sposobów: dla każdej z próbek z osobna oraz dla grup wydzielonych na podstawie zawartości kwarcu i kalcytu (3 grupy łupków, 2 piaskowców i 2 skał węglanowych). Ponadto gęstość ładunku illitu i smektytu traktowano albo jako geny (czyli nieznane zmienne) albo jako wartości stałe, znane z innych badań [2]. Wszystkie te modelowania dały bardzo zbliżone wyniki z punktu widzenia wyliczanych parametrów petro- i geofizycznych. Badania składu mineralnego przy pomocy QUANTy potwierdziły odmienność proweniencji skał w profilu Dzikowa zalegających na głębokości większej i mniejszej niż 900 m. Skały z większych głębokości pochodzą z kratonu i wykazują wysoką dojrzałość mineralogiczną, wyrażającą się bardzo małymi zawartościami minerałów ilastych, skaleni, dolomitu i syderytu. Są to arenity kwarcowe, czasami z wysoką zawartością kalcytu. Materiał detrytyczny skał z mniejszych głębokości pochodzi z Karpat i wykazuje charakterystyczne zróżnicowanie w funkcji uziarnienia. W skałach gruboziarnistych wzrasta zawartość kwarcu, skalenia potasowego i cyrkonu. Maksimum zawartości plagioklazu pojawia się w skałach średnioziarnistych. Zawartości pozostałych składników mineralnych: kalcytu (z kilkoma wyjątkami), Fe-dolomitu, syderytu, pirytu, barytu, halitu, celestynu, apatytu, anatazu, chlorytu i illitu+smektytu oraz substancji organicznej rosną systematycznie wraz ze zmniejszaniem się uziarnienia. W skałach pochodzenia karpackiego modelowanie wykazało obecność charakterystycznych trendów w składzie frakcji illitowo-smektytowej, chlorytu, Fe—dolomitu i syderytu. Ich wspólną cechą jest wzrost zawartości żelaza we wszystkich tych minerałach pochodzących ze skał gruboziarnistych. W syderycie rośnie ponadto zawartość Mn, a w illicie—smektycie zawartość K, Mg i Ca, a maleje Na. Głównym czynnikiem kontrolującym wartości parametrów petro- i geofizycznych jest zailenie, a w szczególności udział frakcji illitowo-smektytowej (% IS). Mocną liniową korelację z tym parametrem stwierdzono dla wyliczonych wartości Σ i Vsh (frakcja objętościowa minerałów zawierających H). Korelacje Pe, Φ, gęstości ziarnowej oraz ppm NaCl w wodzie porowej są również liniowe, ale słabsze i z szeregiem wyjątków, zapewne związanych z podwyższoną zawartością węglanów, a zwłaszcza kalcytu. ppM NaCl zmieniają się od wartości charakterystycznych dla wód lądowych w piaskowcach do wartości zbliżonych do wód morskich w iłowcach. Korelacja GR(API) jest również liniowa do wartości 10% IS, ale poniżej wartości GR (API) są nieproporcjonalnie niskie, co prawdopodobnie należy wiązać z nieliniowym spadkiem zawartości apatytu. Wartości CEC i zależnego od CEC parametru równania Waxmana—Smitsa Qv zmieniają się wykładniczo ze wzrostem % IS, co wiąże się z bardziej smektytowym składem tej frakcji w skałach drobnoziarnistych.

EN

Borehole samples of all lithologies (sandstones to claystones and carbonates) from Dzików gas field of the Carpathian Foredeep were studied by XRD and chemical analysis using QUANTA and BESTMIN computer programs (proprietary of Chevron), in order to establish trends in quantitative mineral composition, chemical composition of individual minerals, and to calculate petrophysical and geophysical parameters from these data. Two source areas identified by sedimentologists were found clearly distinguishable by the quantitative mineral composition. Clear trends of the quantitative mineral composition with respect to the rock grain size also were identified. Chemical composition of variable minerals (carbonates, feldspars, clays) was also found to vary with respect to the rock grain size. The most characteristic trend detected is the increase of Fe content of clays and carbonates in more coarse-grained rocks. The content of illite+smectite fraction of the rock (% IS) was identified as the main parameter controlling its petrophysical and geophysical properties. Linear correlations with % IS were established for Σ, Vsh (strong), Pe, Φ, grain density and ppm NaCl in pore water (weaker with exceptions), and GR(API) (only to 10% IS, below disturbed by very low contents of apatite). The correlations with CEC and Qv (parameter of Waxman—Smits equation) are exponential, due to more smectitic composition of the illite+smectite fraction in fine-grained rocks.

8

Pomiar zawartości i ładunku pakietów illitu i smektytu w skałach klastycznych z etapu wczesnej diagenezy: przykład z zapadliska przedkarpackiego

Środoń J.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2008

|

nr 150 wydanie konferencyjne

563--564

PL

Liczne własności petrofizyczne i parametry geofizyczne skał klastycznych kontrolowane są w znacznej mierze przez zawartość i własności illitu i smektytu. Zależność ta wynika głównie z dwóch czynników: dużej zawartości illitu i smektytu w skałach klastycznych oraz bardzo dużej, w porównaniu z innymi minerałami, powierzchni właściwej (TSSA), obdarzonej ładunkiem ujemnym i pokrytej przez kationy wymienne i cząsteczki wody. W pierwszym przybliżeniu można przyjąć, że TSSA i pojemność wymiany jonowej (CEC) skał klastycznych równa jest TSSA i CEC ich frakcji illitowo-smektytowej. TSSA i CEC są wartościami powiązanymi przez QS, czyli gęstość ładunku pakietów smektytowych, bowiem CEC jest miarą sumy ładunków elektrycznych na TSSA. Z powyższych względów precyzyjny pomiar zawartości i ładunku pakietów illitu i smektytu jest istotnym etapem mineralogicznej kalibracji sondowań geofizycznych. Metodyka takich pomiarów została wypracowana przy okazji badań mineralogicznych skał klastycznych Zapadliska Przedkarpackiego z otworów naftowych w rejonie Jasionki, Chałupek Dębniańskich i Dzikowa. Dla ponad stu prób, reprezentujących wszystkie litologie (łupki, piaskowce i skały węglanowe) pomierzono rentgenograficznie ilościowy skład mineralny, skład chemiczny, CEC oraz sorpcję wody i odczynnika organicznego EGME, stosowanego standardowo w oznaczeniach TSSA. Metoda rentgenograficzna pozwala na wyliczenie zawartości frakcji illitowo-smektytowej w skale. Liczba ta obejmuje wszystkie minerały dioktaedryczne typu 2:1, identyfikowane różnymi metodami jako smektyt, illit/smektyt, illit, glaukonit i muskowit. Większość z tych składników wykazuje w jakimś stopniu charakterystykę smektytową (otwarte przestrzenie międzypakietowe z kationami wymiennymi i wodą) oraz illitową (zamknięte przestrzenie międzypakietowe z potasem), jednak odrębne ilościowe oznaczenie tak rozumianej frakcji illitowej i smektytowej nie jest możliwe metodą rentgenograficzną. Frakcję illitową oszacowano na podstawie zawartości K2O w skale i pomierzonej rentgenograficznie zawartości skalenia potasowego. Przyjęto, że skaleń potasowy zawiera 10% podstawień Na za K, zgodnie z wynikami szacowania przy pomocy programu BESTMIN. Wyliczenia dokonano zakładając zgodnie z najnowszymi szacunkami (Środoń i in., w przygotowaniu), że pakiety illitowe zawierają w przestrzeni międzypakietowej niemal tyle samo potasu, co miki (0,95/O10(OH)2). Frakcję smektytową oszacowano z pomiarów EGME posługując się retencją EGME czystego wzorca smektytowego oraz niezależnie z pomiarów CEC, zakładając gęstość ładunku pa kietów smektytowych identyczną do pomierzonej w czystych illitach—smektytach (0,41/O10(OH)2; Środoń i in., w przygotowaniu). Oba szacunki dały bardzo zbliżone wyniki. Uzyskano też dobrą zgodność tak pomierzonej sumy illitu i smektytu z zupełnie niezależnym pomiarem rentgenograficznym. Stwierdzono, że zawartość smektytu we frakcji illitowo-smektytowej jest zmienna i spada z 50% w łupkach do 30% w piaskowcach.

EN

Precise measurement of the content and the layer charge of illite and smectite is an important aspect of mineralogical calibration of geophysical well logs. A technique of such measurements was elaborated during mineralogical studies of the Miocene clastic rocks from the Carpathian Foredeep (wells Jasionka, Chałupki and Dzików). XRD, chemical, CEC, H2O, and EGME sorption data were obtained for over 100 samples of sandstones, shales and carbonates. The sum of illite+smectite, comprising all minerals detectable by various techniques (smectite, illite/smectite, illite, glauconite i muscovite) was measured by XRD. The illitic component was evaluated separately from K20, using known content of K-feldspar in the rock, known K20 content o K-feldspar and known K20 content of illite (Środoń et al., in preparation). The smectitic component was estimated from EGME retention using the reference data for a smectite standard, and from CEC assuming the layer charge of 0.41/O10(OH)2 (Środoń et al., in preparation). All these measurements produced very consistent results.