Определение коэффициента пористости по методу акустического каротажа

Результатами обработки измерений АК являются скорости или интервальные времена, прохождения продольных, поперечных, Лэмба-Стоунли волн и коэффициенты затухания амплитуд этих волн.

Наиболее распространенным способом определения пористости по АК является использование интервального времени прохождения продольной волны (DT) по уравнению среднего времени (М.Вилли, А.Грегори, Л.Гарднер) [4]:

DT = DT_СК × (1-Кп) + DT_ФЛ × Кп, (6.27)

где DT_СК, DT_ФЛ –интервальное время прохождения продольной волны в твердой фазе и в поровом пространстве. Первую величину можно определить на коллекции керна или по минеральному составу породы, а вторая зависит от минерализации флюида, давления и температуры [4,7].

Преобразуя это уравнение относительно Кп, получаем уравнение

Кп= (DT_СК - DT) / (DT_СК - DT_ФЛ) (6.28)

Полученное уравнение по общему виду аналогично уравнению для расчета пористости по ГГК-П, но, в отличие от него, имеет серьёзное ограничение: оно справедливо только для «чистых» неглинистых коллекторов.

Для глинистых коллекторов уравнение необходимо переписать в следующем виде:

DT = DT_СК × (1-К_ГЛ-Кп) + DT_ГЛ × К_ГЛ + DT_ФЛ × Кп, (6.29)

где DT_{ГЛ -} интервальное время прохождения продольной волны в глинистой составляющей.

Тогда для расчёта Кп уравнение примет вид:

, (6.30)

_ФЛ - интервальное время во флюиде (чаще всего это фильтрат бурового раствора, вытеснивший все флюиды в зоне проникновения) рассчитывается по номограмме (Рисунок 50).

Таким образом, для того, чтобы рассчитать коэффициент пористости по показаниям акустического каротажа, используются следующие параметры: _СК, _ГЛ, _ФЛ. Интервальное время пробега акустической волны в скелете породы можно узнать из табличных значений, если известен его состав (Таблица 8). Необходимо учитывать, что табличные значения для минералов соответсвуют времени пробега волны в монолитной мономинеральной породе при атмосферных условиях. В реальных осадочных породах нет идеального акустического контакта между зернами скелета, поэтому время пробега волны больше. Исключение составляют кварцевые песчаники с регенерационным цементом и перекристаллизованные известняки и доломиты. Обычно параметр _СК для песчаников составляет 170-180 мкс/ч, а для известняков – 150-160 мкс/ч.

Таблица 8. Значения интервального времени пробега акустической волны для некоторых минералов [14]

Минерал	СК, мкс/ч	Минерал	СК, мкс/ч
Кварц		Доломит
Полевой шпат		Ангидрит
Слюда		Гипс
Кальцит		Каменная соль
Ортоклаз		Альбит
Микроклин		Мусковит

_ГЛ в значительной мере изменяется с глубиной, при этом зависит от минерального состава глин (Таблица 9). В большинстве глинистых пород одновременно присутствуют ассоциации из двух и более глинистых минералов. В одном из глинистых меловых пластов Западной Сибири содержится 30% каолинита и 70% гидрослюды. Для этих соотношений глинистых минералов рассчитано интервальное время прохождения продольный волны и приведено в последнем столбце в Таблица 9. Эти же данные вынесены на Рисунок 49.

Таблица 9 Зависимость пористости и интервального времени прохождения продольной волны для глинистых минералов от глубины

Глубина	Кп	Каолинит	Гидрослюда	Монмориллонит	Смесь из каолинита (30%) и Гидрослюды (70%)
м	доли	мкс/м	мкс/м	мкс/м	мкс/м
0.3	0.5
	0.3
	0.15
	0.1
	0.07
	0.05

Рисунок 49 Зависимость интервального времени пробега продольной волны от глубины для глинистой породы, состоящей на 30% из каолинита и на 70% из гидрослюды

Интервальное время пробега акустической волны в порах зависит от трех параметров: состава флюида, заполняющего поры, температуры и давления в пласте. Глубинность акустического каротажа составляет первые десятки см, в коллекторе породы прискважинная зона обычно промыты фильтратом бурового раствора. Для этого случая используется номограмма, учитывающая минерализацию воды и термобарические условия, как показано ниже.

 

Использование номограммы для определения интервального времени при заданных минерализации, давлении и температуре.

1. Определить какая температура в изучаемом пласте. Это можно сделать по данным термометрии (обычно отсутствует в скважинах старого фонда) или по температурному градиенту (для Западной Сибири это 30°С/км).

Рисунок 50. Номограмма для определения интервального времени dT_ж или скорости u_ж акустической волны в жидкости при заданных минерализации С_в (шифр кривых в кг/м³), давлении p_эф и температуре t (раствор NaCl) [по данным Герхард-Оуэн]

2. По оси 0Х левой части номограммы отложить температуру и параллельно оси 0Y провести параллельную прямую до пересечения с линией соответствующей минерализации воды в прискважинной зоне (глубинность акустического каротажа составляет примерно 40см). В прискважинной зоне для открытого ствола скважины находится фильтрат бурового раствора. В приведенном примере температура пласта составляет 40°С. Проводим прямую перпендикулярно вверх до пересечения с линией соответствующей минерализации: черная пунктирный отрезок а-б соотверствует минерализации 80г/л.

3. Параллельно оси 0Х проводим отрезок б-в до пересечения с осью 0Y, соответствующей давлению равному 0 МПа.

4. Проводим отрезок в-г параллельный линиям палетки.

5. На оси давлений (правая часть диаграммы) находим давление, соответствующее давлению пластовой жидкости. В случае если нет измерения пластового давления это значение берется из гидростатики, т.е. давления столба жидкости. Как известно 10м воды соответствуют 1 атм или примерно 10⁵Па, 0.1МПа. Это значит, что 1км, соответствует 10МПа.

6. Проводим вертикальную линию вверх а'-г.

7. Параллельно оси 0Х проводим линию до оси интервального времени и определяем значение 593 мкс/м.

Задача 1 по нахождению интервального времени:

Дано t°С = 40°С,

Рэф = 15МПа

Минерализация 20г/л

Найти интервальное время

Ответ 640 мкс/м.

Решение показано на Рисунок 50 голубым цветом.

Задача 2 по нахождению интервального времени:

Дано t°С = 80°С,

Рэф = 30МПа

Минерализация 150г/л

Найти интервальное время

Ответ 576 мкс/м.

Дано: глубина=4 км

градиент температур 30°С/км t°С(h=0km)=0°С

Минерализация = 20г/л

Ответ 625 мкс/м.