Бібліотека Дамірджана - Геологія нафти та газу №28
ОБГРУНТУВАННЯ МОЖЛИВОСТІ ВИЗНАЧЕННЯ ПРОНИЧНОСТІ ПОРІД ПО ШВИДКОСТІ ПРОХОДЖЕННЯ СЕЙСМІЧНИХ ХВИЛЬ
Проблема визначення фільтраційно-ємнісних властивостей у міжскважинному просторі підземної гідросфери методами сейсморозвідки є кардинальною для пошуків та розвідки нафтових та газових покладів. Їй присвячено велику кількість публікацій як у вітчизняній, так і у світовій спеціальній літературі. До них можна віднести роботи Н.Н. Пузирьова (1959), Е.А. Копилевича, В.С. Славкіна, Є.С. Шарапової (1988), Д.М. Крилова (1992), А. Нура (1990), Д.В. Нефф (1993), Е.А. Копилевича (1995) та багато інших.
У цих роботах, як правило, торкається лише один бік проблеми, а саме: визначення ємнісних властивостей порід - показника необхідного, але не вичерпного до кінця її змісту. Незважаючи на те, що завдання визначення ємнісних властивостей відкладень вирішувалося на базі аналізу проходження псевдоакустичного збудження у водонасиченому пористому середовищі, сама ця обставина - водонасиченість середовища - як правило, залишалося за рамками розгляду.
Вперше у своїх побудовах цю обставину спробував зважити на Є.А.Копилевич [2]. Так, він вважає, що в слабопроникних відкладеннях сейсмічна хвиля поводиться як у непористому твердому тілі, і на цій підставі виділяє ємнісну складову, що відноситься виключно до пластів-колекторів. Тим самим він опосередковано показує, що швидкість проходження сейсмічної хвилі в принципі залежить від проникності пористого середовища. В якості основи для такого твердження використано широко відомий факт утримання слабопроникними породами порових рідин у зв'язаному стані, за консистенцією, близьким до твердого. Зрозуміло, що попередники, які не враховували цієї обставини, мали всі підставивважати, що швидкість проходження сейсмічного збудження в геологічному пористому середовищі визначається виключно пористістю середовища і залежить від його проникності [3].
Проте завдання оцінки проникності в міжскважинному геологічному просторі не втрачало своєї актуальності і внаслідок цього робота над її вирішенням тривала. Як правило, головним напрямом досліджень була спроба прямого корелювання параметрів пористості та проникності. При цьому дослідники чомусь упускали з уваги, що кореляція, що розглядається, повинна враховувати і величину питомої поверхні, як це випливає з відомого співвідношення Козені — Кишені. Іноді така кореляція реалізується, але внаслідок наведених міркувань це, скоріше, окремий випадок, особливо в тих ситуаціях, коли корелятивний зв'язок виявляється прямолінійним. На підставі викладеного цей напрямок досліджень не можна визнати теоретично обґрунтованим і, отже, перспективним для досягнення поставленої мети.
Зазначений недолік можна виключити, якщо мати надійний орієнтир, виражений у вимірюваних характеристиках пласта, щоб з його допомогою отримати кількісне обґрунтування принципу розміщення дискретної інформації (наприклад, відомостей про величину усередненого радіусу порових каналів, прив'язаних до точок буріння) по всіх точках геологічного простору, вибраний орієнтир може бути відстежений.
Таким орієнтиром міг бути параметр зміни швидкості поширення сейсмічної хвилі, виражений через варіації інтервального часу — величини, зворотної значенню швидкості. Перевага вибору саме цього параметра полягає в тому, що інтервальний час є єдиним параметром, що безпосередньо вимірюється при проведенні сейсмічного.збудження пласта, що характеризує процес проходження сейсморозвідувальних хвиль у геологічному середовищі. Цей показник фіксується досить густою мережею пунктів спостереження в міжскважинному просторі і, отже, дає можливість оцінити "прив'язану" до нього характеристику пласта, відому в точці буріння, на всій площі проведення сейсморозвідувальних робіт.
Як згадувалося, швидкість сейсмічної хвилі в заповненій рідиною пористому середовищі традиційної постановці завдання, тобто. у неявному припущенні про те, що рух порової рідини підпорядковується закону Дарсі, визначається пористістю середовища та не залежить від її проникності. Таке твердження справедливе лише серед, що характеризуються щодо високими значеннями проникності [1]. У загальному випадку така постановка завдання виявляється недостатньо коректною, тому що в ній не в повній мірі враховується вплив взаємодії рідкої фази з поверхнею скелета мінеральної складової середовища. Якщо ж така взаємодія взяти до уваги, то висновок про незалежність швидкості поширення пружної хвилі у водонасиченому пористому середовищі від її проникності виявляється недостатньо переконливим. Розглянемо цей процес, використовуючи традиційний алгоритм аналізу, що застосовується зазвичай для вирішення таких завдань.
В рамках обраного підходу для зручності побудов розглядають час проходження хвилі механічного збудженняt0через зразок завдовжкиlфлюїдонасиченого пористого середовища, яке визначається виразом
де n-пористість зразка; Vc, Vж -швидкість проходження хвилі через матеріал скелета та рідини відповідно.
Якщо обидві частини формули (1) поділити наl, то відповідно до визначення поняття "інтервальний час" отримаємо
деt -інтервальний час, характерний для всієї системи в цілому;tc, t ж- те ж для матеріалу скелета та рідини відповідно.
З теоретичної фізики (Китайгородський А.І., 1959) відомо, що
де р - щільність середовища, в якому поширюється хвиля; β - коефіцієнт її об'ємної зріджуваності.
На цій підставі формула (2) може бути записана у вигляді
де індексами с і ж відзначені показники, що характеризують скелет та порову рідину відповідно.
Якщо вирішувати завдання традиційної постановці, тобто. без урахування міжфазової взаємодії, то формула (4) показує, що дійсно значення інтервального часу, або швидкості проходження сейсмічної хвилі, визначається тільки властивостями матеріалу скелета і рідини і пористістю породи.
Розглянемо це завдання з урахуванням сил міжфазового взаємодії порової рідини зі стінками порових каналів. З цією метою запишемо (4) у вигляді
Щодо першого доданку формули можна стверджувати, що його значення за інших рівних визначається пористістю гірської породи.
Друге доданок доцільно розглянути детальніше. За визначенням пористість середовища - константа, а ось величина βζ по суті є коефіцієнтом пружноємності пласта (Щелкачов В.М., 1959), може бути виражена через фільтраційні характеристики пласта, такі як коефіцієнт проникності, коефіцієнт п'єзопровідності середовища і в'язкість рідини, що фільтрується
Такий вид вираз (6) має, якщо считать.что процес фільтрації підпорядковується закону Дарсі. Якщо мати на увазі, що цей закон є окремим випадком узагальненого закону фільтрації (Ар'є А.Г., 1981)
деV-швидкість фільтрації; k0 - коефіцієнт проникності Дарсі, тобто. приJ>>J0; J-градієнт тисків, що розвивається джерелом коливань;J0- початковий градієнт фільтрації пористого середовища.
З формули (8) випливає, що величину в'язкості можна подати у вигляді
Очевидно, що заJ = J0в'язкість рідини зростає і наближається за значенням до в'язкості твердого тіла, оскільки закон справедливий лише в інтервалі J0 0
1. Арьє А.Г.Ще раз про розрахунок початкового градієнта фільтрації //Геологія, геофізика та розробка нафтових родовищ. - 1997. - № 5.
2. Копилевич Є.А. Зміна швидкості поширення поздовжніх хвиль у зв'язку з ємнісними властивостями колекторів//Геологіянафти та газу. -1995. -№ 10.
3. Сейсморозвідка / Ред. В.П. Номоконів. - М: Надра, 1990.
4. Славкін B.C., Ар'є А.Г.,КопилевичЄ.А.Оцінка гідропровідности тапотенційної продуктивності продуктивних пластіввміжскважинному просторі за даними сейсморозвідки // Геологія нафти та газу. - 1997. - № 7.
Це, як правило, припускається, що seismic velocity propagation в fluid-saturated porous media (для прикладу, територіальні sediments) є функцією їхньої природності і не залежить від того, щоб змінити характеристики цієї медіа.
Студії показують, що вони є нерозвиненими ресурсами для таких статей, коли відносяться до системи: природні ресурси - конденсовані fluid (oil or water).
Для втрат з доброю мірою, традиційні думки будуть виконані для того, щоб виправити з неприпустимою помилкою. У comparatively low permeable rocks містить великі volumes по відношенню до fluid, seismic velocity, серед інших things, depends on permeability.
A possibility to use the above conditions for estimating rocks permeability by the values of interval timebeas measured while passing the artificial seismic stimulation через rock massif is discussed.