Effektiv porositet

Effektiv porositet anses oftast representera porositeten hos en sten eller ett sediment som är tillgängligt för att bidra till vätskeflödet genom berget eller sedimentet, eller ofta i termer av "flöde till ett borrhål ". Porositet som inte anses vara "effektiv porositet" inkluderar vatten bundet till lerpartiklar (känd som bundet vatten ) och isolerad "vuggy" porositet ( vuggar som inte är kopplade till andra porer). Den effektiva porositeten är av stor betydelse för att överväga lämpligheten av bergarter eller sediment som olje- eller gasreservoarer eller som akviferer .

Termen saknar en enda eller okomplicerad definition. Till och med några av termerna som används i dess matematiska beskrivning (" $V_{cl}$ " och " $V_{sh}$ ") har flera definitioner.

Bakgrund för flera definitioner

Komponenterna i bruttobergvolymen (bulkvolymen) som ett band. De enskilda komponenterna är inte skalenliga. Till exempel är porositet och porvolym överbetonade i illustrativt syfte. Anpassad från Eslinger och Pevear

Kvarts

"Kvarts" (mer passande kallat "icke-lermineraler") utgör en del av matrisen, eller i kärnanalystermer, en del av kornvolymen.

Lerlager

"Lerlager" är torr lera (V _cl ) som också utgör en del av kornvolymen. Om ett kärnprov torkas i en vanlig torr ugn (icke-fuktad atmosfär) bildar lerskikten och kvartsen tillsammans kornvolymen, med alla andra komponenter som utgör kärnanalys "total porositet" (oavsett kommentarer i ). Denna totala kärnporositet kommer i allmänhet att vara ekvivalent med den totala porositeten som härleds från densitetsloggen när representativa värden för matris- och fluiddensitet används.

Lerlagren innehåller OH ^- grupper (ofta kallade "strukturvatten"). Detta strukturella vatten är aldrig en del av porvolymen. Men eftersom neutronloggar avkänner H (väte) och allt väte som avkänns på detta sätt allokeras som porutrymme, kommer neutronloggar att överskatta porositeten i bergarter genom att känna av OH ^- som en del av porutrymmet.

Lerytor och mellanskikt

"Lerytor och mellanskikt" omfattar elektrokemiskt bundet vatten (lerbundet vatten eller CBW) som varierar i volym beroende på lertyp och salthalten i formationsvattnet (se avsnittet Infästningar). Den vanligaste definitionen av effektiv porositet för sandstenar utesluter CBW som en del av porositeten, medan CBW ingår som en del av den totala porositeten. Det är:

{\text{Effektiv porositet}}={\text{Total porositet}}-{\text{CBW}}

För att bedöma den effektiva porositeten torkas proverna vid 40-45 % relativ fuktighet och 60 °C. Detta innebär att ett till två molekylära lager av CBW kan behållas, och en form av "effektiv porositet" kan mätas på proverna. Den CBW som kvarhålls av de fukttorkade kärnpluggarna är emellertid inte nödvändigtvis representativ för CBW i formationen vid reservoarförhållanden. Denna brist på reservoarrepresentation uppstår inte bara för att CBW tenderar till ett minimivärde i kärnor som är fukttorkade vid de specificerade förhållandena utan också för att mängden CBW vid reservoarförhållanden varierar med salthalten i formationsvattnet i det "effektiva" porutrymmet. Fukttorkade kärnor har inget vatten i det "effektiva" porutrymmet och kan därför aldrig riktigt representera reservoarens CBW-tillstånd. En ytterligare komplikation kan uppstå genom att fukttorkning av kärnor ibland kan lämna kondensvatten i lerfria mikroporer.

Log-härledning av effektiv porositet inkluderar CBW som en del av volymen av skiffer (V _sh ). V _sh är större än volymen av V _cl , inte bara för att den innehåller CBW, utan också för att V _sh inkluderar kvarts (och andra mineraliska) korn i lerstorlek (och siltstorlek), inte bara ren lera.

Små porer

"Små porer" innehåller kapillärvatten som skiljer sig från CBW genom att det är fysiskt (inte elektrokemiskt) bundet till berget (av kapillärkrafter). Kapillärvatten utgör i allmänhet en del av det effektiva porutrymmet för både stock- och kärnanalys. mikroporöst porutrymme associerat med skiffer (där vatten hålls av kapillärkrafter och därför inte är sant CBW) uppskattas vanligtvis som en del av V _sh av stockar och ingår därför inte som en del av den effektiva porositeten. Det totala vattnet associerat med skiffer är mer korrekt benämnt "skiffervatten" som är större i värde än CBW. Om vi fukttorkade kärnprover, skulle (en del av) den elektrokemiskt bundna CBW behållas, men inget av det kapillärbundna mikroporösa vattnet (trots kommentarer i ). Därför , även om figuren drar slutsatsen att en fukttorkad kärna skulle kunna producera en effektiv porositet som liknar en effektiv porositet för loganalys, kommer den effektiva porositeten från kärnan vanligtvis att vara högre (se avsnittet "Exempel") – trots kommentarer i. Traditionellt är sant CBW har direkt mätts varken på kärnor eller med loggar, även om NMR-mätning lovar.

Vid en given höjd över frivattennivån blir kapillärvattnet "oreducerbart". Detta kapillärvatten bildar den irreducerbara vattenmättnaden ("Swi") med avseende på effektiv porositet (oavsett inkluderingen av mikroporöst vatten som V sh _under log analysen) medan för total porositet, CBW och kapillärvatten kombinerat bildar "Swi".

Stora porer

”Stora porer” innehåller kolväten (i en kolväteförande formation). Ovanför övergångszonen kommer endast kolväten att flöda. Effektiv porositet (med hänvisning till figuren nedan) kan klassificeras som endast de kolvätefyllda stora porutrymmena ovanför övergångszonen.

Anekdotiskt sett har effektivt porutrymme likställts med förskjutbar kolväteporvolym. I detta sammanhang, om återstående kolvätemättnad beräknades till 20 %, så skulle endast 80 % av de kolvätefyllda porerna i figuren utgöra effektivt porutrymme.

Isolerade porer

"Isolerade porer" i clastics , och de flesta karbonater , ger ett försumbart bidrag till porositeten. Det finns undantag. I vissa karbonater, till exempel, kan tester av mikroskopiska organismer förkalkas för att skapa betydande isolerat intrapartikulärt porutrymme som inte är kopplat till det interpartikulära porutrymmet som är tillgängligt för kolvätelagring och flöde. I sådana fall kommer kärnanalys endast att registrera det interpartikulära porutrymmet, eller "effektiv porositet", medan densiteten och neutronloggarna kommer att registrera det totala porutrymmet. Endast genom att krossa berget kan kärnanalysen ge den totala porositeten som stockarna ser. Den traditionella petroleumteknik och kärnanalys av effektiv porositet är summan av det sammankopplade porutrymmet – det vill säga exklusive isolerade porer. Därför, i praktiken, för den stora majoriteten av sedimentära bergarter, motsvarar denna definition av effektiv porositet total porositet.

Sammanfattning av villkor

Sammanfattning av termer som använder Eslinger & Pevear-koncepten

Total porositet: Volymen av reservoarbergarten som är vätskefylld (olja, vatten, gas), uttryckt i procent eller en bråkdel av brutto (bulk) bergvolymen.

Effektiv porositet $\phi _{e1}$: Summan av allt sammankopplat porutrymme. I de allra flesta fall motsvarar denna kärnanalys och Petroleum Engineering definition av effektiv porositet total porositet.

Effektiv porositet $\phi _{e2}$: Effektiv porositet uppmätt på kärnprover som torkas i en fuktugn så att leror håller kvar ett eller två molekylära lager av bundet vatten – dock tenderar denna CBW till ett minimum och är sannolikt inte representativ för reservoaren.

Effektiv porositet $\phi _{e3}$: Total porositet minus lerbundet vatten (CBW).

Effektiv porositet $\phi _{e4}$: Logg effektiv porositet. I huvudsak total porositet minus skiffervatten, där fasta mineraler och volymen skiffer (Vsh) utgör matrisen (icke-effektiv porositet) och den återstående volymen utgör den effektiva porositeten. För praktiska ändamål inkluderar Vsh fasta leror och den lerstora och siltstora fraktionen av icke-lera mineraler plus CBW och kapillärbundet vatten associerat med skiffermikroporer.

Effektiv porositet $\phi _{e5}$: I en kolväteförande reservoar ovanför övergångszonen, endast det porutrymme som är fyllt med kolväten. Från NMR-loggen motsvarar detta Free Fluid Index (FFI), med andra ord, allt porutrymme ovanför T2-gränsen.; Effektiv bestämning av porositet och mikroporositet kan bestämmas från NMR T2-fördelning såväl från kapillärtryckkurvan. Den kumulativa fördelningen för det helt mättade provet jämförs med den kumulativa fördelningen efter centrifugering vid 100 psi. Bryttiden som separerar T2-fördelningen i makroporositet och mikroporositet definieras som relaxationstiden vid den punkt där den kumulativa porositeten för det fullständigt mättade provet är lika med den irreducerbara vattenmättnaden.

Effektiv porositet $\phi _{e6}$: Volymen av porutrymme som endast innehåller producerbara kolväten.

Lerbundet vatten (CBW)

Mängden lerbundet vatten bestäms av följande ekvation

{\text{CBW}}=\phi _{t}\cdot {\text {SF}}\cdot {\text{Qv}}

där

\displaystyle \phi _{t}}

{ är total porositet,

{\text{SF}}

är salthaltsfaktor

och

{\ displaystyle {\text{Qv}}}

är katjonbytarkapaciteten , mekv/ml porutrymme

Salinitetsfaktor (SF): $0,6425\cdot S^{-0,5}+0,22$; där S är salthalten i g / L , _

Exempel

Ett dramatiskt exempel på en kärneffektiv porositet kontra log effektiv porositetsavvikelse kommer från några Greensand- reservoarer i västra Australien . Grönsand är grön på grund av järnhaltig glaukonit som vanligtvis känns igen som illit / glimmer eller blandad illit- smektitlera genom röntgendiffraktion . Glaukoniten i sig kommer att innehålla elektrokemiskt bundet vatten (CBW) på grund av lertyperna. Ännu viktigare för övervägandet av effektiv porositet, dock har glaukonitkorn (del av Vsh) intra-speciellt mikroporöst porutrymme som håller kvar kapillärbundet vatten. Glaukonit kan utgöra en stor andel av reservoarberget, och därför kan det associerade intrapartikulära porutrymmet vara betydande. Effektiva porositeter för stockar beräknade till 25 % i vissa Greensand-reservoarer har gett effektiva porositeter för kärnanalys på 35 % vid ekvivalenta djup. ^{[ citat behövs ]} Skillnaden är den glaukonitiska mikroporositeten som innehåller vatten vid reservoarförhållanden och ingår som en del av Vsh (icke-effektiv porositet) genom loganalys. Emellertid mäts glaukonitisk mikroporositet som en del av den effektiva porositeten i kärnpluggar, även om de är fukttorkade.

Grönsand kan orsaka olika svårighetsgrader för porositetslogganalys. OH ⁻ radikaler påverkar neutronloggar; Järnkomponenten är besvärlig, och varierande lerhydrering måste övervägas för tolkning av densitetslogg. Järnkomponenten påverkar NMR-stockarna och lera påverkar den soniska stocken. Därför är det viktigt att ha en kärna - eller åtminstone en god förståelse för geologin - innan man åberopar totala kontra effektiva porositetsförhållanden.

Se även

Anteckningar

Vcl har uttryckts som: torr lera; torr lera plus CBW. Vsh har beskrivits som: torr lera plus CBW (en version av en "perfekt skiffer"); torr lera, CBW plus silt (Dual Water "perfekta skiffern" i diagrammet ovan; torr lera, silt, CBW plus mikroporöst skiffervatten ("den praktiska skiffern").
Olika härledningar av effektiv porositet utesluter inte nödvändigtvis varandra. Dessutom är det förenande underliggande temat sammankopplat porutrymme även om icke sammankopplat porutrymme kan vara ett resultat av ett antal olika mekanismer, såsom fysiskt isolerade porer skapade av förkalkade fossiler eller flödesisolerad mikroporositet.
Oavsett vilken definition av porositet som används, bör det beräknade kolvätet på plats alltid vara detsamma. Av denna anledning kan kolväte-på-plats uttryckas som en procentandel av den totala (brutto) bergvolymen och därigenom kringgå frågan om porositet helt och hållet. Men eftersom nuvarande loggningsverktyg inte direkt kan avkänna kolväten enbart, är det mellanliggande steget för porositetsberäkning fortfarande en grundläggande nödvändighet.