Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Infrared spectroscopy methods in reservoir rocks analysis – semiquantitative approach for carbonate rocks

Mroczkowska-Szerszeń M., Orzechowski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 11

802--812

EN

Experimental results and methodology for mineral composition determination of reservoir rocks by means of Fourier Transformed Infrared Spectroscopy technique (FTIR) was a subject to present in the paper. The FTIR data were calibrated with use of X-ray diffraction and X-ray fluorescence (XRF) methods. This approach allows quantitative and semiquantitative analysis basing on use of statistical methods like PCR (Principal Component Regression) or PLS (Partial Least Squares) to calibrate FTIR ATR in purpose to create efficient and cost saving tool for quick screening analysis of reservoir rocks samples. The presented approach allows for calibration of FTIR ATR using statistical methods like PCR (Principal Component Regression) or PLS (Partial Least Squares) in order to create efficient and cost saving tool for quantitative and semi-quantitative analysis of reservoir rocks samples. In the paper, 18 surface carbonate rocks samples of limestone and dolomite type belonging to the Paleozoic and Mesozoic age from the Kraków–Częstochowa Upland and Main Dolomite from Fore-Sudetic Monocline were analyzed. FTIR results were qualitatively described by analysis together with tentative assignments of their molecular bonds vibrations assignments are presented and a spectra interpretation for typical carbonates associated minerals. The technical constrains of the methodology resulting from proper method calibration and metal oxide analysis limitations were also discussed. Furthermore the behavior of the PCR and PLS algorithms in case of monomineral samples was commented and the necessity of additional qualitative spectra verification was indicated in this case for the final assessment of quantitative data quality. The quantitative results of FTIR analysis were compared with X-ray diffraction (XRD) quantitative data, part of them has been used as validation data. The accordance of the data series was better than 6% for each analyzed mineral phases excluding the outliers indicated by the analytical algorithm. The method was also successfully applied to the quantitative analysis of shale rocks, however, this part of the research will be presented in a separate paper.

PL

Praca przedstawia wyniki eksperymentalne oraz metodologię badania składu mineralnego skał zbiornikowych z zastosowaniem fourierowskiej spektroskopii w podczerwieni (FTIR – Fourier-transformed infrared spectroscopy). Wyniki spektroskopii FTIR kalibrowano z użyciem metod dyfrakcji rentgenowskiej (XRD – X-ray diffraction) oraz fluorescencji rentgenowskiej (XRF – X-ray fluorescence). Takie podejście pozwala na analizę półilościową, a nawet ilościową z zastosowaniem metody FTIR ATR. Metodyka opiera się na użyciu metod statystycznych, takich jak PCR (principal component regression) oraz PLS (partial least squares), do kalibracji metody FTIR ATR za pomocą innych danych w celu stworzenia wydajnego, szybkiego i finalnie niedrogiego narzędzia do zgrubnych (przesiewowych) badań skał zbiornikowych. W opracowaniu przedstawiono przykładowe wyniki analiz skał węglanowych (wapieni i dolomitów) dla 18 próbek skalnych z różnych lokalizacji, w tym próbek powierzchniowych ery paleozoicznej i mezozoicznej z rejonu Jury Krakowsko-Częstochowskiej, z okolic Krakowa, a także próbki reprezentujące dolomit główny z rejonu monokliny przedsudeckiej. Wyniki FTIR opatrzono opisem jakościowym zawierającym szczegółowe przypisania najważniejszych pasm drgań, jak również opisem widm minerałów towarzyszących. Przedstawiono też ograniczenia metody związane z kalibracją, a także z analizami próbek zawierających takie minerały jak piryt i tlenki metali czy też z zachowaniem wybranych algorytmów analizy ilościowej próbek w przybliżeniu monomineralnych. W tym przypadku zaznaczono konieczność przeprowadzenia jakościowej weryfikacji widm dla otrzymanych danych ilościowych, aby zachować ich odpowiednią jakość. Porównano wyniki badań ilościowych FTIR z wynikami ilościowych analiz z użyciem metody dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), część wyników traktując jako walidację metody. Otrzymano zgodność na poziomie nie gorszym niż 6% odchyłki dla poszczególnych faz, nie wliczając wyników odstających, które najczęściej odrzuca metoda jako niespełniające kryteriów. Wyniki dodatkowo weryfikowano, stosując technikę fluorescencji rentgenowskiej XRF. Metodyką tą z powodzeniem posłużono się także w przypadku skał łupkowych, jednak ta część wyników zaprezentowana zostanie w oddzielnym opracowaniu.

2

Metodyka analizy przestrzeni porowej skał łupkowych

Leśniak G., Such P., Leśniak G., Mroczkowska-Szerszeń M., Dudek L., Cicha-Szot R., Spunda K.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2017

|

nr 214

1--154

PL

Badania petrofizyczne i mineralogiczne stanowią podstawowy zestaw analiz skał zbiornikowych. Standardowe metodyki badawcze stosowane dla skał konwencjonalnych nie sprawdzają się w przypadku skał drobnoziarnistych, dlatego też wymagają modyfikacji w zakresie wykonywania pomiarów i interpretacji w celu sporządzenia poprawnego opisu potencjalnych „sweet spotów" w skałach łupkowych. Celem książki jest przegląd metodyk metodyk badawczych stosowanych do scharakteryzowania parametrów petrofizycznych i składu mineralnego skał łupkowych. Prace te zostały wykonane w ramach projektu pt. „Metodologia wyznaczania sweet spotów na podstawie własności geochemicznych, petrofizycznych, geomechanicznych w oparciu o korelację wyników badań laboratoryjnych z pomiarami geofizycznymi i model generacyjny 3D", dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu Blue Gas – Polski Gaz Łupkowy, nr umowy BG1/MWSSSG/13. W pracy przedstawione zostały: • metody doboru i przygotowania próbek, • metody badania składu mineralnego z zastosowaniem metod mikroskopii optycznej, skaningowej (SEM), spektroskopii w podczerwieni (FTIR – ang. Fourier Transformed Infrared Spectroscopy) oraz badań rentgenostrukturalnych (XRD), • metody badania przestrzeni porowej: porometria helowa, porozymetria rtęciowa (MICP – ang. Mercury Intrusion Capillary Pressure), gęstość materiałowa, szkieletowa, objętościowa, rozkład wielkości porów, badania sorpcji, • pomiary współczynnika przepuszczalności metodą Pulse Decay, • metody interpretacji wyników dla skał łupkowych (skały drobnoziarniste). Zaprezentowane metodyki zostały opracowane na podstawie analiz wykonanych dla skał syluru i ordowiku basenu bałtyckiego opisanych w rozdziale 1. Przygotowane w ramach programu Blue Gas metodyki i interpretacje znajdą zastosowanie również w badaniach innych typów złóż niekonwencjonalnych. Mogą one zostać wykorzystane w badaniach złóż typu tight (o przepuszczalnościach do 100 razy większych od przepuszczalności złóż łupkowych) i CBM (Coal Bed Methane) / CMM (Coal Mine Methane) (przepuszczalności do 1000 razy większe od przepuszczalności skał łupkowych, przestrzeń porowa będąca mieszanką przestrzeni porowej typu tight i CBM).

EN

Petrophysical and mineralogical studies constitute a basic set of reservoir rock analysis. Standard research methods for conventional rocks do not work in the case of fine grained rocks, and thus require verification in terms of conducting measurements and interpretation, for a proper sweet spots description in shale rock formations. The aim of this book is to review methodologies of methodologies for petrophysical and mineralogical shale rocks characterization. These works were carried out in the frame of scientific project: "Methodology to determine sweet spots based on geochemical, petrophysical and geomechanical properties in connection with correlation of laboratory tests with well logs and generation model 3D" financed by National Center for Researches and Development in the frame of Blue Gas – Polish Shale Gas, no BG1/MWSSSG/13. The book contains: • methods of selection and preparation of samples, • methods of mineral composition analyses with the use of optical microscopic methods, scan microscopic methods (SEM), infrared investigations (FTIR – Fourier Transformed Infrared Spectroscopy) and x-ray measurements (XRD), • methods of pore space investigations: helium porometry, mercury porosimetry (MICP – Mercury Intrusion Capillary Pressure), material, skeletal and bulk densities, pore size distribution, adsorption analysis, • permeability coefficient analysis with the use of Pulse Decay method • methods of interpretation of obtained results for shale rocks (fine grained rocks). All presented methodologies were performed on the base of the Silurian and the Ordovician shale rocks from the Baltic basin descripted in the Chapter 1. Prepared in the frame of Blue Gas project methodologies and interpretation procedures will be also useful for other types of unconventional reservoirs. They might be apply for tight rocks reservoirs (permeabilities 100 time greater than permeabilities in shale rocks) and CBM (Coal Bed Methane)/CMM (Coal Mine Methane) (permeabilities up to 1000 times greater than permeabilities in shale rocks – pore space forms mix of tight and CBM pore spaces).

3

The organic matter type in the shale rock samples assessed by FTIR-ATR analyses

Mroczkowska-Szerszeń M., Ziemianin K., Brzuszek P., Matyasik I., Jankowski L.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 6

361--369

EN

The aim of the paper was to show possibilities of applying the relatively new, and quick FTIR molecular vibrational spectroscopy with Attenuated Total Reflectance – ATR technique – in order to correlate extracted organic matter samples of different types with its infrared spectra. The technique was employed for 22 shale rock samples of the Carpatian Flysch – mainly from Menilite Beds, Istebna Beds and Verovice Beds. They were selected on the basis of their different maturity levels – from immature ones through all stages of the oil window, up to the early gas window phase of generating hydrocarbons. The Rock-Eval analysis and optical microscope techniques (organic petrography and vitrinite reflectance), were the methods chosen to confirm the samples classification assessment, in terms of kerogen typing and samples maturity. The major kerogen types in these source rocks include Type I, II and III. In consequence the measurement and data analysis (like choosing analytical bands and parameterization) for distinguishing between different kerogen types (I-III) should be possible by the proposed FTIR-ATR technique.

PL

Artykuł przedstawia możliwości zastosowania relatywnie nowej, szybkiej odmiany spektroskopii w podczerwieni FTIR – w wydaniu z wykorzystaniem techniki ATR (Attenuated Total Reflectance) – bazującej na zjawisku tłumionego całkowitego odbicia. Celem jest korelacja próbek kerogenu reprezentujących różne jego typy z ich widmami w podczerwieni. Przebadano 22 próbki skał formacji łupkowych fliszu karpackiego. Były to łupki menilitowe, warstwy istebniańskie oraz wierzowskie, wyselekcjonowane w taki sposób by reprezentować różne stopnie dojrzałości materii organicznej – od niedojrzałych poprzez okno ropne aż do okna gazowego. W celu potwierdzenia ich klasyfikacji przeprowadzono badania pirolizy Rock-Eval, użyto mikroskopowych metod petrograficznych jak analiza refleksyjności witrynitu oraz petrografia składników organicznych. Stwierdzono, iż poszczególne próbki przynależą do kerogenu typu I, ale także II oraz III . Na podstawie przeprowadzonych dotychczas badań oraz doniesień literaturowych stwierdzono, iż rozróżnienie takie było możliwe także z użyciem zaproponowanej w pracy odmiany metod spektroskopii w podczerwieni – FTIR-ATR. Jednak w celu bardziej szczegółowego poznania ograniczeń metody oraz stwierdzenia zakresu jej stosowalności konieczne jest przeprowadzenie badań na większej populacji próbek.

4

The influence of reservoir conditions on filtration parameters of shale rocks

Such P., Dudek L., Mroczkowska-Szerszeń M., Cicha-Szot R.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 11

827--832

EN

Pulse Decay apparatus enable measurement of shale formations reservoir permeability. For such type of pore space, permeability is not only a function of pore size distribution and porosity but also depends on pressure and temperature. Moreover, the type of flow varies as a function of pore radius in nano-pore range (Darcy flow, slip flow, diffusion). In this work, the impact of reservoir parameters on apparent permeability of the Polish shale rocks was discussed.

PL

Aparat Pulse Decay umożliwia pomiary parametrów filtracyjnych skał ze zbiornikowych formacji złożowych typu łupkowego. Dla przepływów w nanoporach (zakres średnic d < 100 nm) przepuszczalność jest nie tylko funkcją parametrów przestrzeni porowej, lecz również takich parametrów jak ciśnienie i temperatura. Analiza przepływów dla przestrzeni nanoporowych pokazuje, że zmienia się mechanizm przepływu w zależności od rozkładu parametrów przestrzeni porowej (przepływ Darcy’ego, przepływ z poślizgiem, dyfuzja). W niniejszej pracy przeanalizowano wpływ i zmiany przepuszczalności pozornej w zależności od parametrów złożowych dla polskich skał łupkowych.

5

The analysis of pore space parameters of shale gas formations rocks within the range of 50 to 2 nm

Mroczkowska-Szerszeń M.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 12

983--991

EN

Modern measuring techniques enable the characterization of porous materials in the range up to tens of angstroms, including imaging techniques of such small objects. The paper focuses on the methodology of pore space characterization for shale gas rocks. It presents certain aspects of pore space studies by means of porosimetric analyses, using adsorption isotherm analysis, presenting the methods for choosing physical and analytical models allowing the determination of the pore space parameters for those samples. It refers to detailed applications of selected computational algorithms, adequate for determining parameters of the rocks’ pore space developed within the range of meso- and micropores, i.e. below 50 nm (in accordance with the IUPAC convention).

PL

Współcześnie dysponujemy szerokim wachlarzem technik pomiarowych umożliwiających charakteryzację materiałów porowatych w zakresach sięgających dziesiątek Angstromów, łącznie z technikami obrazującymi tak małe obiekty. Niniejsze opracowanie skupia się na metodyce charakteryzacji przestrzeni porowej próbek skał zwięzłych, w tym skał formacji łupków gazonośnych. Przedstawia ono niektóre aspekty badań przestrzeni porowej za pomocą analiz porozymetrycznych metodą analizy izotermy adsorpcji, prezentując sposób doboru modeli fizycznych i analitycznych pozwalających na określanie parametrów przestrzeni porowej tych próbek. Odnosi się do szczegółowego zastosowania wybranych algorytmów obliczeniowych, adekwatnych w oznaczaniu parametrów przestrzeni porowej skał, z rozwiniętą przestrzenią porową na poziomie mezo i mikro porów, a więc w zakresie poniżej 50 nm (zgodnie z konwencją IUPAC).

6

Laboratoryjna ocena modyfikacji przepuszczalności skaty zbiornikowej za pomocą cieczy na bazie krzemianu sodu

Cicha-Szot R., Majkrzak M., Mroczkowska-Szerszeń M., Falkowicz S.

Nafta-Gaz

|

2014

|

R. 70, nr 9

599--607

PL

Jednym z problemów podczas eksploatacji złóż węglowodorów jest wysoka produkcja wody złożowej z odwiertów ropnych lub gazowych. Ma to wpływ na ekonomikę procesu ich wydobycia, a tym samym na czas funkcjonowania odwiertów produkcyjnych o dużym zawodnieniu. By ograniczyć produkcję wody z tych odwiertów, stosuje się zabiegi mające na celu ograniczenie przepuszczalności za pomocą zatłaczanych środków chemicznych lub izolację w sposób mechaniczny ścieżek dopływu wody. Żele krzemianowe stanowią przyjazny dla środowiska zamiennik powszechnie stosowanych żeli polimerowych. W artykule przedstawiono laboratoryjną ocenę modyfikacji przepuszczalności skal zbiornikowych. W celu zrozumienia mechanizmu utraty przepuszczalności zostały wykonane badania interakcji cieczy zabiegowej z minerałami zawartymi w skale. Zmiany w strukturze zarówno żelu, jak i skały były analizowane z pomocą spektroskopii w podczerwieni FTIR.

EN

Water is commonly co-produced with the hydrocarbons saturating reservoir rock. Excessive water production is prevalent in mature fields and can have an impact on the profitability of oil and gas assets. Therefore, in order to mitigate water related issues, there is a need to use mechanical or chemical conformance technologies. One of the environmentally friendly alternatives for commonly used polymers are silicate systems. This paper presents evaluation of silicate gels as a water shut-off agent. In order to understand the permeability reduction phenomenon, interactions between treatment fluid and minerals were determined. The changes in gel structure were analyzed using FTIR technique.

7

Zastosowanie analizy spektroskopowej w podczerwieni w badaniach skał z pogranicza diagenezy i anchimetamorfizmu

Kowalska S., Przelaskowska A., Mroczkowska-Szerszeń M.

Nafta-Gaz

|

2012

|

R. 68, nr 12

949--958

PL

W artykule przedstawiono przykład zastosowania analizy spektroskopowej w podczerwieni w badaniach skał z pogranicza diagenezy i metamorfizmu niskiego stopnia. Podstawowym założeniem przeprowadzonych badań było odniesienie względem siebie dwóch indeksów mogących służyć jako paleotermometry indeksu Flehmiga oraz indeksu Küblera. Oba indeksy umożliwiają oznaczanie stopnia diagenezy materiału pelitycznego w oparciu o analizę postępu procesu illityzacji smektytu. W rozpatrywanym zakresie temperatur analizowany jest głównie stopień rekrystalizacji materiału illitowego w muskowit.

EN

The article describes the application of spectroscopic infrared analysis for diagenetic and very low grade metamorphic rocks. The aim of the research was to compare two indices that can be used as paleothermometers – the Flehmig index and the Kübler index. Both of them allow to analyze the diagenesis grade of the pelitic rocks based on the smectite illityzation process completion (in the researched temperature range it is mainly recristallization grade of illitic material into muscovite).