zvučna na karotažakarotaža - rgn.hrrgn.hr/~joresko/nids_joresko/drugi_dio/bk_zvucna...
Post on 17-Jul-2018
217 Views
Preview:
TRANSCRIPT
27/04/201227/04/2012
11
Bušotinska karotaža
Preddiplomski studij Naftnog rudarstvaIV semestar
Zvučna Zvučna karotažakarotaža
1
27/04/201227/04/2012
22
Zvučna Zvučna karotažakarotaža
• mjeri se vrijeme prolaska elastičnog vala između odašiljača i prijemnika
(eng. Sonic or Acoustic Log)
• elastični val se širi iz odašiljača najprije kroz fluid u bušotini (malom brzinom), a zatim kroz stijenu većom brzinom zbog veće gustoće
Brzina rasprostiranja vala kroz stijene ovisi o:• litologiji (mineralnom sastavu)• poroznosti• poroznosti
Ako je poznata litologija, iz mjerenog vremena putovanja vala može se odrediti poroznost → osnovna namjena zvučne karotažep j
Također:• korelacija s površinskim seizmičkim podacima
2
korelacija s površinskim seizmičkim podacima• izračunavanje akustičnih impedancija (sintetski seizmogram)• identificiranje zona povišenog tlaka i dr.
27/04/201227/04/2012
33
Elastični (seizmički) valoviElastični (seizmički) valovi
Longitudinalni ili P-valovi P – primarni jer se rasprostire brže od ostalih vrsta valova
• čestice sredstva kroz koje se val širi osciliraju u smjeru širenja vala
μκ34
+=V
Transverzalni ili S valovi
ρ=PV
Transverzalni ili S-valovi S – sekundarni jer se rasprostire sporije od P-vala
• čestice sredstva kroz koje se val širi osciliraju okomito na smjer širenja vala
ρμ
=SV
3
27/04/201227/04/2012
44
Zvučna Zvučna karotažakarotaža –– princip mjerenjaprincip mjerenja
Odašiljač (eng. Transmitter, T)- emitira zvučni val
Prijemnik (eng. Receiver, R)- registrira i snima elastične valove koji su se rasprostirali kroz formaciju
mjeri se vrijeme prvog nailaska tj. longitudinalnog vala
Intervalno vrijeme prolaska vala je razlika vremena nailaska P-vala između dva prijemnika:dva prijemnika:
Δt = (t2 - t1)/L [µs/m]
dj j L k ij ik
4
gdje je L - razmak prijemnika,t1 – vrijeme nailaska na prvi prijemnikt2 – vrijeme nailaska na drugi prijemnik
Osnovna sonda za zvučnu karotažu (Schlumberger, 1989)
27/04/201227/04/2012
55
Zvučna Zvučna karotažakarotaža –– princip mjerenjaprincip mjerenja
Refleksija i refrakcija elastičnog vala na stijenki bušotine
Snellov zakon:Snellov zakon:
Reflektirani valmm Vr
Vi sinsin= r = i
Refrakcija pod kritičnim kutem
V=
Vi
fm
°90sinsin
VR=
Vi
fm
sinsinRefraktirani valf
m
VVi =sin kritični kut (i) ovisi o
omjeru brzina
27/04/201227/04/2012
66
Rasprostiranje seizmičkih valova u bušotiniRasprostiranje seizmičkih valova u bušotini
7
27/04/201227/04/2012
77
Kritična udaljenostKritična udaljenost
Dolazi do prijemnika prije vala Dolazi do prijemnika prije vala koji se rasprostire kroz koji se rasprostire kroz isplakuisplaku
OdašiljačOdašiljač PrijemnikPrijemnik
→ Glavni val (eng. Head wave)
V1V1j b ij b iiicc iiV1V1
V2V2
manja brzinamanja brzina
veća brzinaveća brzina
cc iicc
Kritična udaljenost Kritična udaljenost –– najmanja udaljenost od odašiljača u kojoj najmanja udaljenost od odašiljača u kojoj refraktiranirefraktirani val val dolazi do prijemnika prije direktnog valadolazi do prijemnika prije direktnog valadolazi do prijemnika prije direktnog vala dolazi do prijemnika prije direktnog vala
27/04/201227/04/2012
88
Zvučna Zvučna karotažakarotaža
osnovni princip je mjerenje vremena putovanja longitudinalnih (P) valovakoriste se i sonde koje mogu mjeriti cijeli valni paket, osim P-valova još i
transverzalne (S) valove i Stoneley-eve valove( ) y
Ne registriraju se konvencionalnim uređajima.
9Tipični zapis nailaska elastičnih valova.
Vrijeme (μs)
27/04/201227/04/2012
99
Zvučna Zvučna karotažakarotaža –– princip mjerenjaprincip mjerenja
Odašiljač (T)• piezoelektrični – pretvara električni impuls u ultrazvučnu vibraciju(frekvencija je najčešće 20 kHz, no koriste se između 15 – 30 kHz)
Prijemnik (R)je ( )• piezoelektrični – pretvara promjenu tlaka u elektromagnetski signal
Piezoelektrični materijali – imaju svojstvo da prilikom promjene tlaka dolazi do odvajanja + i – naboja tj.tlaka dolazi do odvajanja i naboja tj. dolazi do polarizacije i induciranja el. napona
→ kod piezoelektričnog odašiljača
10
Osnovna sonda za zvučnu karotažu (Schlumberger, 1989)→ kod piezoelektričnog odašiljača postupak je obrnut
27/04/201227/04/2012
1111
Sonde za zvučnu karotažuSonde za zvučnu karotažu
• prvobitna sonda sastojala se od jednog odašiljača (T) i jednog prijemnika (R)
Nedostaci sonde:
1. Mjereno je vrijeme duž puta A+B+C, a1. Mjereno je vrijeme duž puta A B C, a ne samo B. Duž puta A i C val se rasprostire kroz isplaku (brzina je mala) a vrijeme putovanja ovisi o promjeru b š ti i l ž j dbušotine i položaju sonde.
2. Dio puta B, kroz stijenu, nije uvijek bio isti jer kut refrakcije ovisi o brzini valova
Prvobitna sonda za zvučnu karotažu
j ju stijeni.
→ uglavnom se više ne koristi
12
Prvobitna sonda za zvučnu karotažu.
27/04/201227/04/2012
1212
Sonde za zvučnu karotažuSonde za zvučnu karotažu
d j d d ij ik (R i R ) đ b j d lj ti• uvedena je sonda s dva prijemnika (Rx1 i Rx2) na međusobnoj udaljenosti nekoliko stopa
• mjeri se intervalno vrijeme prolaska vala tj. j j p jvrijeme putovanja vala duž udaljenosti D
• vrijeme putovanja vala do Rx1• vrijeme putovanja vala do Rx1TRx1 = A+B+C
• vrijeme putovanja vala do Rx2TRx2 = A+B+D+E
• intervalno vrijeme je:∆t = TR 2 – TR 1∆t TRx2 TRx1
= A+B+D+E-(A+B+C) = D
j j C E k j d i b š tiSonda za zvučnu karotažu s dva prijemnika.
jer je C = E ako je sonda u osi bušotine
27/04/201227/04/2012
1313
Sonde za zvučnu karotažuSonde za zvučnu karotažu
bl j lj k d d ij i b š i ili k d j b š i• problem se javlja kada sonda nije u osi bušotine, ili kada se promjer bušotine mijenja jer tada C ≠ E
⇒ uvedena je kompenzirana zvučna karotaža j p(eng. Borehole Compensated Sonic – BHC)
14
Kompenzirana zvučna karotaža.Sonda s dva prijemnika u nepravilnom položaju.
27/04/201227/04/2012
1414
Sonde za zvučnu karotažuSonde za zvučnu karotažu
• sastoji se od dva odašiljača (Tx1, Tx2) i četiri prijemnika (Rx1 - Rx4), raspoređenih u dvije grupe
• mjeri se tako da jedna grupa mjeri nailazak valova iz jednog smjera a druga• mjeri se tako da jedna grupa mjeri nailazak valova iz jednog smjera, a druga grupa iz suprotnog smjera
• odašiljači naizmjenično emitiraju zvučni val u određenim vremenskim razmacima→ dobivaju se četiri para Tx – Rx vremena nailazaka
→ iz vrijednosti ∆t dobivenih iz suprotnih smjerova izračunava se srednja vrijednost
→ na taj način se kompenzira utjecaj→ na taj način se kompenzira utjecaj položaja sonde u bušotini
Kompenzirana zvučna karotaža.
27/04/201227/04/2012
1515
Zvučna Zvučna karotažakarotaža
U db k i l č k t ž i k i č k t žUsporedba konvencionalne zvučne karotaže i kompenzirane zvučne karotaže
16
27/04/201227/04/2012
1616
Sonde za zvučnu karotažuSonde za zvučnu karotažu
ć• pokazalo se da je u nekim uvjetima potreban veći razmak Tx – Rx
→ razvijena je sonda s velikim razmakom (eng. Long Spacing Sonic – LSS)
• sastoji se od dva odašiljača udaljena 0,6 m (2 ft) i dva prijemnika isto
d lj 0 6
t2 t4
udaljena 0,6 m• razmak Tx – Rx je 2,44 m (8 ft)t1 t3
• dobivaju se dvije vrijednosti:- za udaljenost 8 i 10 ft (t1, t2)- za udaljenosti 10 i 12 ft (t3, t4)
[ ] 4/)()( 3412 ttttt −+−=Δ
17
Sonda za zvučnu karotažu s velikim razmakom.
27/04/201227/04/2012
1717
Mjerne jedinice i prikaz grafaMjerne jedinice i prikaz grafa
• dijagram zvučne karotaže prikazuje intervalno vrijeme prolaska vala (Δt)
• to je inverzna vrijednost brzine (v), a naziva se sporost (eng. Slowness)
• mjerna jedinica je mikrosekunda po metru (μs/m) ili mikrosekunda po stopi (μs/ft)(1 μs = 10-6 s)(1 μs 10 s)
( ) 6101m/sv =Brzina: ( )s/m)(μtΔ
Brzina:
18
27/04/201227/04/2012
1818
Vertikalna rezolucijaVertikalna rezolucija
Razmak• udaljenost između prijemnika
• definira vertikalnu rezoluciju mjerenja
→ h ~ razmak a a
19
Dijagrami zvučne karotaže snimljeni s razmakom 3 i 1-ft (Bassiouni, 1994)
27/04/201227/04/2012
1919
Dubinski zahvat Dubinski zahvat
D bi ki h tDubinski zahvat
• relativno mali promjer, ali ovisi o valnoj duljini (λ)
• valna duljina ovisi o brzini rasprostiranja valova (v) i frekvenciji odašiljača (f),
λ = v/f
• dubinski zahvat: D ~ 3 λ
• indirektno ovisi o udaljenosti odašiljača i prijemnika (T-R)
Kritična udaljenost T-R
• mora biti dovoljno mala da bi se mogao registrirati signal na prijemniku
• istovremeno, mora biti dovoljno velika da bi prvi nailazak bio P-val, a ne val koji se rasprostire kroz isplaku
20
koji se rasprostire kroz isplaku
• ovisi i o proširenju kanala bušotine
27/04/201227/04/2012
2020
Primjena zvučne Primjena zvučne karotažekarotaže
1. Određivanje poroznostičesto se koristi za određivanje poroznosti, uz neutronsku karotažu (CNL) i
karotažu gustoće (CDL)
Wyllie-eva jednadžba)( φφ −
+11
i ž ć b imaf VVV
)( φφ+=- izražena pomoću brzine
- izražena pomoću vremena f ttt Δ−+Δ=Δ )( φφ 1izražena pomoću vremena maf ttt Δ+ΔΔ )( φφ 1
ma
ttttΔ−ΔΔ−Δ
=φmaf tt ΔΔ
Δt – mjereno vrijeme prolaska valaΔt – vrijeme prolaska vala kroz čvrsti dio stijene
22Put vala kroz poroznu stijenu zasićenu fluidom.
Δtma vrijeme prolaska vala kroz čvrsti dio stijeneΔtf – vrijeme prolaska vala kroz fluid u pornom prostoru
27/04/201227/04/2012
2121
Primjena zvučne Primjena zvučne karotažekarotaže
• dubinski zahvat zvučne karotaže je mali pa se mjerenja odnose na ispranu zonu
Δtma i Δtf – laboratorijski određene vrijednosti ili pretpostavljene vrijednosti
Δt – vrijednost očitana iz dijagrama
• dubinski zahvat zvučne karotaže je mali, pa se mjerenja odnose na ispranu zonu→ Δtf se odnosi na filtrat isplake
P l i b i k i l tij ( t ik )
Vrsta stijene Δtma (μs/ft) V (ft/s) V (m/s)
Pješčenjak 55,6 – 51,3 18 000 – 19 500 5 490 – 5 950
Prolazna vremena i brzine za neke monomineralne stijene (matriks)
Vapnenac 47,6 – 43,5 21 000 – 23 000 6 400 – 7 010
Dolomit 43,5 – 38,5 23 000 – 26 000 7 010 – 7 920
Anhidrit 50 20 000 6 096
Halit 66,7 15 000 4 572
Šejl 170 - 60 5 880 – 16 660 1 790 – 5 805
23
Šejl 170 60 5 880 16 660 1 790 5 805
27/04/201227/04/2012
2222
Primjena zvučne Primjena zvučne karotažekarotaže
Δtma - ima veliki utjecaj na izračunatu poroznost
stijene u prirodi najčešće nisu monomineralne, nego se sastoje od više različitih minerala→ Δtma se može odrediti grafičkom metodom→ dobiti će se dobri rezultati ako je odnos razl. minerala konstantan
→ ako je odnos promjenjiv izračunata poroznost je nepouzdana
potrebno je koristi i druge karotažne dijagrame za određivanje poroznosti
• daje dobre rezultate u čistim i kompaktnim stijenama
• u slabo kompaktnim naslagama Wyllieva formula daje veće vrijednosti poroznosti od stvarnih pa je potrebno uvesti dodatnu korekciju
24
poroznosti od stvarnih, pa je potrebno uvesti dodatnu korekciju
27/04/201227/04/2012
2323
Primjena zvučne Primjena zvučne karotažekarotaže
Wyllieva jednadžba u slabo kompaktnim pješčenjacima
• vrijeme prolaska vala (Δt) je najčešće veće i ovisno je o udjelu gline( ć it Δt j ć d Δt j šč j k )(općenito, Δt gline je veće od Δtma pješčenjaka )
Pri izračunavanju poroznosti potrebno je koristiti dodatnu korekciju:
ma
Ctttt 1
×⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
ΔΔΔ−Δ
=φpmaf Ctt ⎟
⎠⎜⎝ Δ−Δ
C korekcijski faktor
100shtCp Δ
=Cp – korekcijski faktorΔtsh – vrijeme prolaska vala kroz susjedne slojeve šejla (µs/ft)100 karakteristično vrijeme prolaska
25
100 – karakteristično vrijeme prolaska vala za kompaktni šejl (µs/ft)
27/04/201227/04/2012
2424
Primjena zvučne Primjena zvučne karotažekarotaže
Raymer Huntova jednadžbaRaymer-Huntova jednadžba
ttt Δ−
+Δ
=Δ
211 )( φφ
maf ttt ΔΔΔ
• empirijska jednadžba dobivena na temelju terenskih opažanja
Sekundarna poroznost
p j• daje nešto veće vrijednosti za poroznosti između 5 i 25%
Sekundarna poroznost
na vrijeme putovanja elestičnih valova utječe primarna intergranularna poroznost, a neutronska karotaža i karotaža gustoće daju ukupnu poroznost⇒ sekundarna poroznost se može izračunati prema:
SDN φφφφ −= ),(2
26
φ2 – sekundarna poroznostφN, φD – poroznost određena iz neutronske karotaže, odnosno karotaže gustoćeφS – poroznost određena iz zvučne karotaže
27/04/201227/04/2012
2525
Primjena zvučne Primjena zvučne karotažekarotaže
Utjecaj plina u pornom prostoru na izračunatu poroznost
Plin – mala gustoća → smanjena ukupna
gustoća → smanjena brzina elastičnih
valova, tj. povećano vrijeme prolaska
elastičnog vala
d bi ć t d t⇒ dobiva se veća poroznost od stvarne
smanjenje brzine zbog plina
27(Rider, M., 1996)
top related