Фізика/5. Геофізика

Ст. Марчак М.М.

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна

визначення пористості гірських порід за даними акустичних досліджень

Відомий ряд теоретичних і емпіричних формул, які встановлюють зв’язок між гранулярною (міжзерновою) пористістю порід і швидкістю (інтервальним часом) повздовжньої хвилі у них. Найбільше поширення у практиці набуло емпіричне рівняння середнього часу:

 

                             (1.1)

 

де ΔТ, ΔТр і ΔТск – відповідно інтервальний час у пласті, рідині, яка заповнює пори (вода, фільтрат, нафта або газ) і в мінеральному складі породи, мкс/м.

Рівняння середнього часу справедливе для визначення пористості неглинистих міжзернових колекторів, які залягають на глибинах 2500-3000 м. Для порід, які залягають на менших глибинах, а також нафтогазоносних і глинистих необхідно вносити поправки за глибину залягання, насиченість і глинистість.

Значення інтервального часу у мінеральному скелеті ΔТск отримують у лабораторії при дослідженні кернового матеріалу в умовах, максимально наближених до пластових.

Рекомендовані величини ΔТск для основних осадових гірських порід та породоутворюючих мінералів наведені у таблиці 1.1.

 

Таблиця 1.1 – Значення інтервального часу ΔТск і швидкості VР у гірських породах і мінералах

 

Порода

ΔТск, мкс/м

VР, м/с

Пісковик, добрезцементований

170

5900

Пісковик, ущільнений, слабозцементований

182

5500

Вапняк

155

6400

Доломіт

142

7050

Ангідрит

164

6100

Гіпс

171

5850

Кухонна сіль

217-230

4350-4600

Кварц

164

6100

Польовий шпат

170

5900

Слюда

178

5620

Кальцит

155

6450

 

У полімінеральних породах, якщо відомий наближений вміст компонентів, що складають мінеральний скелет, для розрахунків використовують середньозважені значення ΔТск , які розраховують за формулою:

 

                        (1.2),

 

де ΔТ, ΔТр і ΔТск – відповідно інтервальний час у пласті, рідині, що заповнює пори (вода, фільтрат, нафта або газ) і в мінеральному скелеті породи, мкс/м.

Кп – коефіцієнт пористості, що визначається на керні, або іншими методами геофізичних досліджень свердловин.

Інтервальний час розповсюдження пружних хвиль у пластовій воді ΔТр розраховують за формулою:

 

                                  (1.3)

 

де Св – мінералізація пластової води, г/л.

Також можна визначити величину ΔТр графічним шляхом при заданій мінералізаці пластової води Св, ефективному тиску Реф і температурі t. (рис. 1.1).

При збільшенні гідростатичного тиску приріст швидкості пружних хвиль у воді складає 0,02 м/с на 1 м глибини. З підвищенням температури швидкість пружних хвиль у воді спочатку збільшується, досягаючи максимуму при певній температурі (для дистильованої води υ = 1555,5 м/с при tо= 73,95 оС) і зменшується при подальшому підвищенні температури. При підвищенні мінералізації води максимум приросту швидкості зменшується по абсолютній величині і зміщується у сторону менших температур. Із збільшенням мінералізації від 0 до 300 г/л максимальний приріст швидкості зменшується від 80 до 20 м/с.

На практиці нема необхідності визначати ΔТр з високою точністю. При визначенні пористості за допомогою рівняння середнього часу наближене значення ΔТр = 600 мкс/м у міцно зцементованих породах, насичених високо-мінералізованою водою. На швидкість поширення пружних хвиль у гірських породах суттєвий вплив здійснює ефективний тиск Реф -різниця гірського і пластового тисків. За відсутності даних про величини гірського і пластового тисків в осадових породах, ефективний тиск може бути визначений за формулою:

 

,                         (1.4)

 

де H – глибина залягання пласта, м.

 

 

Рисунок 1.1 – Номограма для визначення інтервального часу у рідині ΔТр, та швидкості Vр при заданій мінералізації Св (кг/м3), ефективному тиску Реф і температурі t

(розчин NaCl) (за даними фірми Герхард-Оуен).

 

Рекомендована література

1. Заворотько Ю. М. Фізичні основи геофізичних методів дослідження свердловин / Ю. М. Заворотько – К.: УкрДГРІ, 2010. - 338 с.

 2. Ивакин Б. Н. Акустический метод исследования скважин / Б. Н. Ивакин, Н. А. Карус, О. Л. Кузнецов - М.: Недра, 1978. - 320 с.

3.  Кривко Н. Н. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование / Н. Н. Кривко, В. Д. Шароварин, В. Н. Широков - М.: Недра, 1981. - 280 с.

4. Резванов Р. А. Радиоактивные и другие неэлектрические методы исследования скважин / Р. А. Резванов — М.: Недра, 1982. - 368 с.