geofizica- cap 6.2

METODE DE INVESTIGAREA SONDELOR CU DISPOZITIVE NEFOCALIZATE

134

6.4. Carotajul electric lateral

Carotajul electric lateral constă în măsurarea rezistivităŃilor aparente a formaŃiunilor geologice traversate de sonde cu ajutorul unei succesiuni de dispozitive potenŃiale şi gradiente de lungimi diferite, cu raze de inves-tigare diferite. În Ńara noastră carotajele electrice laterale s-au utilizat în două variante cunoscute sub denumirea de metoda BKZ şi metoda DRR.

6.4.1. Metoda DRR

Metoda DRR (determinarea rezistivităŃii reale) utilizează o succesiune de patru dispozitive de rezistivitate: trei gradiente şi unul potenŃial. Scopul aplicării carotajului electric lateral, metoda DRR, este de a determina ele-mentele necesare caracterizării conŃinutului colectoarelor, respectiv: rezis-tivitatea "reală" Rρ , rezistivitatea "medie" a zonei de invazie iρ , şi diametrul zonei de invazie Di. Metoda DRR a fost introdusă de V. NegoiŃă [42].

Modelul fizic utilizat în fundamentarea teoretică este modelul

treaptă care implică o distribuŃie simplificată a fluidelor în colector.

În capitolul 3 a fost prezentată distribuŃia fluidelor şi a rezistivităŃilor în stratul poros-permeabil saturat cu apă de zăcământ, respectiv hidrocarburi şi apă de zăcământ ca urmare a fenomenului de invazie. Se consideră o distribuŃie simplificată, în ipoteza existenŃei unei zone de invazie omogene, în care filtratul de noroi să fie considerat distribuit uniform până la limita acestei zone (fig. 6.11 a).

Astfel, în stratul poros-permeabil, de grosime h, mărginit de rocile adiacente (argile) având rezistivitatea adρ , traversat de gaura de sondă de diametru ds conŃinând noroi de rezistivitate nρ , se formează două zone:

(I) zona de invazie de rezistivitate "medie" iρ , considerată uni-formă, de diametru Di, conŃinând filtrat de noroi de rezistivitate fnρ ;

(II) zona necontaminată de rezistivitate Rρ , conŃinând apă de zăcământ sau hidrocarburi şi apă de zăcământ.


135

Fig.6.11. DistribuŃia simplificată a fluidelor (a)

şi a rezistivităŃilor (b) în stratul poros-permeabil [5]: h - grosimea stratului, adρ - rezistivitatea rocilor adiacente, ds - diametru sondei, nρ - rezistivitatea

noroiului, I - zona de invazie de rezistivitate "medie" iρ , considerată uniformă, Di - diametrul zonei de

invazie, fnρ - rezistivitatea filtratului de noroi; II - zona necontaminată de rezistivitate Rρ ,

DistribuŃia simplificată a rezistivităŃii în ambele tipuri de roci este prezentată în figura 6.11b. Se constată că, la roca saturată cu apă de zăcământ, rezistivitatea acesteia RiR ρρ ≅ are valoare mai mică decât rezistivitatea medie a zonei de invazie iρ , respectiv iRi ρρ < , în timp ce la roca cu conŃinut de hidrocarburi şi apă de zăcământ, rezistivitatea zonei necontaminate Rρ se apropie sau depăşeşte valoarea rezistivităŃii medii a zonei de invazie, respectiv iR ρρ ≥ . Într-un model de strat conform figurii 6.11a, rezistivitatea aparentă determinată cu un dispozitiv gradient de lungime ( )OMOAL = este o funcŃie de următorii parametri:

( )L,h,D,d,,,,f isadRinA ρρρρρ = (6.20)

în care: ds este diametrul sondei, Di- diametrul zonei de invazie, h- grosimea stratului, L lungimea dispozitivului, nρ - rezistivitatea noroiului


136

de foraj, iρ - rezistivitatea zonei de invazie, Rρ - rezistivitatea reală, adρ - rezistivitatea stratelor adiacente.

Dacă stratul are o grosime infinită, sau se efectuează o corecŃie pentru grosimea stratului, atunci expresia (6.20) devine:

( )L,D,d,,,f isRinA ρρρρ =∞→ (6.21)

Prin corecŃia cu grosimea stratului şi rezistivitatea rocii adiacente se elimină din valoarea măsurată, ponderea cu care intervin stratele din cul-cuşul şi acoperişul colectorului.

Normalizând parametrii din relaŃia (6.21) în raport cu rezistivitatea noroiului şi diametrul sondei, respectiv nρ şi ds se obŃine:

=∞→

ss

i

n

R

n

i

n

A

d

L

d

Df ,,,

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ (6.22)

Considerând un dispozitiv de lungime dată, ecuaŃia (6.22) se transformă în expresia:

=∞→

s

i

n

R

n

i

n

L

d

D,,f

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ. (6.23)

Pentru valori cunoscute ale rezistivităŃii noroiului, nρ , şi a diametrului găurii de sondă, ds , ecuaŃia (6.23) conŃine 3 necunoscute: iρ -

rezistivitatea "medie" a zonei de invazie, Rρ - rezistivitatea "reală" a zonei necontaminate şi Di - diametrul zonei de invazie. În consecinŃă, pentru determinarea acestora sunt necesare trei ecuaŃii de tipul (6.23), obŃinute prin determinarea rezistivităŃii aparente (corectate pentru grosimea stratului) cu ajutorul a trei dispozitive gradiente de lungimi diferite L1, L2,

L3, astfel încât se obŃine un sistem de forma:

=

∞→

s

i

n

R

n

i

n

L

d

D,,f

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ1

1 (I)

=

∞→

s

i

n

R

n

i

n

L

d

D,,f

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ2

2 (II)


137

=

∞→

s

i

n

R

n

i

n

L

d

Df ,,3

3

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ (III)

a cărui rezolvare poate duce la determinarea parametrilor necunoscuŃi. Dacă stratul investigat nu are grosimea infinită, ci grosimea h finită,

datorită particularităŃii dispozitivelor gradiente de a nu prezenta un răspuns conform în domeniul de grosime a stratului ( )Lh 5,18,0 −∈ , va mai fi necesar un dispozitiv potenŃial de lungime L4, care să satisfacă inegalitatea valabilă pentru toate cele patru dispozitive:

18,05,1 +≤ ii LL , 4,3,2,1=i . (6.24)

Acest dispozitiv va furniza o a patra ecuaŃie de forma:

= s

n

i

n

L d,fρ

ρ

ρ

ρ4

4 (6.25)

respectiv, rezistivitatea aparentă este influenŃată numai de rezistivitatea

zonei de invazie (pentru 1>s

i

d

D). În felul acesta, din cele patru ecuaŃii,

pentru orice grosime h a stratului, numai una din ele nu va fi utilizabilă, rămânând în permanentă trei ecuaŃii, din care pot fi determinate cele trei necunoscute.

Caracteristicile dispozitivelor de investigare utilizate în carotajul

electric lateral - metoda DRR

În investigarea sondelor prin metoda DRR se utilizează trei dispozitive gradiente, cu lungimi diferite de dispozitiv şi un dispozitiv potenŃial, acestea satisfăcând relaŃia (6.25). Caracteristicile dispozitivelor şi ale diagrafiei obŃinute sunt redate în tabelul 6.7.

De fapt dispozitivul potenŃial este cel utilizat în carotajul electric standard m 0,3MA ==pL , având raza de investigare m 0,6=invr . Odată cu

acesta este utilizat şi dispozitivul gradient m 2,150M ==gL , m 2,15=invr şi o

curbă de PS înregistrate în scara 1:1000 - scara carotajului, electric standard. înregistrarea cu dispozitivul gradient m 2,150M1 ==gL care

reluată în scara 1:500 (scară mai detaliată) împreună cu alte două


138

înregistrări cu dispozitive de rază mai dare, respectiv m 4,250M2 ==gL şi

m 8,40M3 ==gL , constituind completul DRR propriu-zis.

Lungimile dispozitivelor gradiente sunt astfel alese încât în orice situaŃie există cel puŃin două dispozitive utile , în afara domeniului de grosimi a stratelor h = ( 0,8 – 1,5 )L în care dipozitivele gradiente nu dau înregistrări concludente. În felul acesta, pentru orice grosime a stratelor care interesează din punct de vedere practic există trei curbe de rezistivitate care sunt utilizate pentru rezolvarea obiectivului acestei metode şi anume determinarea rezistivităŃii reale, a rezistivităŃii zonei de invazie şi a diametrului zonei de invazie. Metoda implică înregistrarea unui număr mai mic de de curbe care are drept consecinŃă reducerea timpului de reŃinere a sondei.

Forma prezentare a diagrafiei DRR.

Forma de prezentare a diagrafia DRR este redată pentru o succesiune litologică relativ simplă în figura 6.12. Se observă că diagrafia electrică standard în scara 1:500 este redată separat, într-un mod de înregistrare special, iar cele trei curbe gradiente formând completul DRR propriu-zis sunt redate separat în scara 1:500 - scară de detaliu.

Fig.6.12. Forma de prezentare a diagrafiei DRR

împreună cu diagrafia electrică standard [5].


139

Caracteristicile dispozitivelor si diagrafiei DRR

Tabelul 6.7. ConstrucŃia dispozitivelor

Dispozitivul Simbolul

Scara Adânci-milor

Lungimea dispozitivului

Raza de investigare

Scara de măsură

CE standard

1)PS( PSE∆ )

2). MAρ

dispozitiv potenŃial

( )3,0ρ

3). OMρ

dispozitiv gradient

( )15,2ρ

PS M0,3A2B B0,3A2M

1:1000

-

m3,0MA

==

=pL

m15,20M

==

=gL

-

m6,0MA2

,

=

=pinvr

m15,20M

,

=

=ginvr

mV/cm5,12=PSn

m/cm5,2 Ω

=ρn

(0-20Ωm pe 8cm de diagrafie)

Completul DRR propriu-zis

1). PSE∆

2). OMρ

dispozitiv gradient

( )15,2ρ

3). OMρ

dispozitiv gradient

( )25,4ρ

4). OMρ

disp. gradient

( )4,8ρ

PS B0,3A2M B0,5A4M B0,8A8M

1:500

-

m15,20M1

==gL

m25,40M2

==gL

m4,8

0M3

=

=gL

-

m15,20M

,

=

=ginvr

m25,40M

,

=

=ginvr

m4,80M

,

=

=ginvr

mV/cm5,12=PSn

m/cm5,2 Ω

=ρn

(0-20Ωm pe 8cm de diagrafie)


140

6.4.2. Interpretarea diagrafiei DRR

Interpretarea calitativă

- Separarea zonelor poros-permeabile: acestea sunt puse în evidenŃă prin "anomaliile electronegative" pe curba EPS (stratul 1 şi 2); lipsa anomaliei pune în evidenŃă prezenta unui strat compact (stratul 3);

- Determinarea limitelor şi grosimilor stratelor: pot fi determinate din curba EPS, precum şi din curbele cu dispozitiv potenŃial şi, mai ales, gradient, conform metodologiei cunoscute.

- Estimarea conŃinutului în fluide a colectoarelor: se realizează pe baza studiului aspectului curbelor de rezistivitate aparentă şi a "separaŃiilor" dintre acestea, comparând punctele de maxim a fiecărei curbe:

- SeparaŃia "pozitivă", respectiv 3015225448 ,,,, ρρρρ ≥≥≥ - reprezintă "colector posibil cu hidrocarburi"; aceasta se explică prin faptul că la lungimi de dispozitiv mici (dispozitivul potenŃial MA = 0,3 m), se măsoară rezistivitatea zonei de invazie, conŃinând filtrat de noroi, iar la lungimi de dispozitiv mari. - rezistivitatea zonei necontaminate cu hidrocarburi (v. distribuŃia fluidelor şi rezistivităŃilor în stratul poros-permeabil) (stratul 1);

- SeparaŃia "negativă", respectiv 3015225448 ,,,, ρρρρ <<< - reprezintă "rocă cu apă de zăcământ"; explicaŃia este analogă cu cea de mai sus, cu deosebire că dispozitivele de investigare mare măsoară rezistivitatea zonei necontaminate conŃinând apă de zăcământ (v. distribuŃia fluidelor şi rezistivităŃilor) (stratul 2);

- Lipsa separaŃiei, respectiv 3015225448 ,,,, ρρρρ ≅≅≅ - cu valori mari, reprezintă "rocă compactă" (gresie) (stratul 3).

Razele de investigaŃie ale celor trei dispozitive gradiente sunt de 2,15; 4,25 şi 8,4 m, de unde rezultă că numai în cazul stratelor de grosime mare valorile de rezistivitate aparentă măsurate provin de la statul analizat. Acesta reprezintă un singur factor din multitudinea celor care afectează valorile măsurate şi prin urmare în cazul colectoarelor se formează separaŃie dar raportul rezistivităŃilor nu este respectat.

Interpretarea semicantitativă

Pe baza tabelului 6.7, care redă caracteristicile dispozitivelor DRR, sistemul de ecuaŃii (6.25) se poate rescrie sub forma:


141

=

∞→

s

i

n

R

n

i

n

,

d

D,,f

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ1

152 (I′)

=

∞→

s

i

n

R

n

i

n

,

d

D,,f

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ2

254 (II′) (6.26)

=

∞→

s

i

n

R

n

i

n

,

d

D,,f

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ3

48 (III′)

şi

= s

n

i

n

,d,f

ρ

ρ

ρ

ρ4

30 (IV′) (6.27)

El poate fi rezolvat grafic cu ajutorul abacelor DRR conform metodologiei de interpretare a diagrafiei DRR. Rezultatul prelucrării se

materializează prin obŃinerea graficelor de dependenŃă

=

s

i

n

R

d

Df

ρ

ρ pentru

fiecare dispozitiv gradient (fig.6.13) cele trei curbe obŃinute dând un punct de intersecŃie (în cazul ideal) sau, în cazul general, un triunghi. Punctul corespunzător centrului de greutate al triunghiului, permite determinarea pe

abscisă a raportului sd

iD , iar pe ordonată a raportului n

R

ρ

ρ de unde se deduc

valorile Rρ şi Di, împreună cu valoarea iρ , obŃinută ca urmare a prelucrării grafice efectuate. Alte cazuri de intersecŃie şi modul de rezolvare a acestora sunt prezentate în figura numărul 6.15, împreună cu graficul de dependenŃă

=

s

i

n

i

d

Df

ρ

ρ (figura 6.14).

Astfel se obŃin cele trei soluŃii ale sistemului (6.26), respectiv iρ - rezistivitatea medie a zonei de invazie, Rρ - rezistivitatea reală şi Di - diametrul zonei de invazie, pentru un diametru de invazie comparabil cu lungimea dispozitivului celui mai lung 48,i LD ≅ .

Cei doi parametri iρ şi Rρ pot constitui un criteriu de apreciere a conŃinutului colectorului: astfel, daca se scrie relaŃia pentru rezistivitatea zonei de invazie (subzona de tranziŃie), iρ :

2i

zi

s

Fρ=ρ (6.28)


142

Fig.6.13. Graficul de intersecŃii Fig.6.14. Graficul de dependenŃă

=

ρ

ρ

S

i

n

R

d

Df [ 42 ].

=

S

i

n

i

d

Df

ρ

ρ [ 42 ].

Fig.6.15. Cazuri de intersecŃii ale graficului

=

S

i

n

R

d

Df

ρ

ρ [ 42 ].


143

unde F reprezintă factorul de formaŃie, zρ - rezistivitatea amestecului compus din filtrat de noroi şi fluid din rocă; si. - saturaŃia zonei de invazie în amestecul filtrat de noroi - apă de zăcământ ( is = 100 %,pentru un colector cu apă de zăcământ).

Se consideră cazul în care valoarea fnz ρρ ≅ aproximaŃie ce se poate face în zonele cu invazie adâncă, având în vedere ca parametrul iρ este determinat cu dispozitivul potenŃial 30,ρ , cu adâncimea de investigaŃie =invr 0,6 m.

Zona de invazie şi zona necontaminată au acelaşi factor de formaŃie F, fiind valabilă relaŃia (pentru strate cu apă de zăcământ):

fn

i

ai

RiFρ

ρ

ρ

ρ≅= (6.29)

sau, prin schimbarea termenilor externi ai rapoartelor între ei:

R

i

ai

fn

ρ

ρ

ρ

ρ≅ (6.30)

în care Riρ a fost înlocuită cu Rρ (înlocuire valabilă în formaŃiuni saturate cu apă).

Aproximând iρ - rezistivitatea rocii saturate cu filtrat de noroi de rezistivitate fnρ cu Riρ , raportul Ri ρρ poate fi aproximat ca fiind egal cu

RiR ρρ ( Ri

RIρ

ρρ = este indicele de rezistivitate).

Astfel, considerând pentru saturaŃia critică cS = 50 % pentru care 4=ρI , rezultă că valoarea raportului Ri ρρ , comparativ cu valoarea

raportului 1/4, permite stabilirea criteriului pentru caracterizarea conŃinutului rocii colectoare, ca în tabelul 6.8.

Criterii de caracterizare a conŃinutului rocii colectoare din diagrafia DRR

Tabelul 6.8.

Raportul R

i

ρ

ρ

Caracterizarea colectorului

4< "Roca posibil cu hidrocarburi"

4≅ "Roca posibil cu hidrocarburi şi o cantitate de apă"

4> "Roca cu apă"


144

AplicaŃiile diagrafiei DRR

Diagrafia DRR a reprezentat un instrument important în procesul de investigare a rocilor colectoare cu hidrocarburi în şantierele petrolifere din Ńara noastră şi îl reprezintă în continuare în condiŃiile reinterpretării zăcămin-telor mature. Domeniul de aplicaŃie al acesteia se referă în mod deosebit la roci colectoare "curate" - fără conŃinut de argilă, având următoarele aplicaŃii:

- Determinarea rocilor poros-permeabile; - Estimarea conŃinutului colectorului - în hidrocarburi şi apă; - Determinarea parametrului rezistivitate reală Rρ , rezistivitatea

zonei de invazie iρ şi a diametrului zonei de invazie Di.

6.4.3. LUCRAREA NR. 4

Determinarea rezistivităŃii reale ρ R, a rezistivităŃii zonei de invazie, ρ i

şi a diametrului de invazie, Di din carotajul electric lateral –

metoda D.R.R.

Curbe înregistrate Diagrafia D.R.R este compusă din patru curbe şi anume: - o curbă de potenŃial spontan (PS), pe trasa din stânga; - trei curbe de rezistivitate înregistrate cu dispozitivele gradiente de

raze de investigare diferite, pe trasa din dreapta: ρ 2,15, ρ 4,25, ρ 8,4. Forma de prezentare a diagrafiei D.R.R. într-o secŃiune geologică cu

succesiune litologică relativ simplă este redată, alături de o diagrafie electrică standard în Anexa nr.2.

Prelucrarea şi interpretarea curbelor înregistrate în procedeul D.R.R. oferă posibilitatea determinării rezistivităŃii zonei invadate ρ I, rezistivităŃii reale ρ R şi diametrul zonei de invazie Di. Prelucrarea materialului diagrafic cuprinde mai multe etape:

- determinarea rezistivităŃii zonei invadate; - corectarea rezistivităŃii aparente înregistrată de fiecare dispozitiv

pentru grosimea stratului şi influenŃa rocii adiacente, determinând prin aceasta care ar fi fost rezistivitatea stratului în cazul în care ar fi avut o grosime infinită;


145

- determinarea rezistivităŃii reale şi diametrul zonei de invazie din rezistivităŃile aparente ale celor trei dispozitive gradiente folosind o soluŃie grafică de rezolvare a sistemului de ecuaŃii oferit de cele trei curbe.

Pentru determinarea acestor valori sunt necesare următoarele date: - grosimea stratului, h, ce se determină în mod obişnuit de pe curba de P.S.; - diametrul sondei, d, care se va lua egal cu cel de diametrul nominal al sapei; - rezistivitate rocii adiacente, ρ ad, care este egală cu valoarea înregistrată cu dispozitivul gradient cu lungimea OM ş 4,25 m, într-un strat de argilă sau marnă apropiat, cu o grosime suficient de mare (h > 8m); - rezistivitatea noroiului, ρ n, care este înscrisă în antetul diagrafiei; - rezistivităŃile aparente maxime: ρ 0,3, ρ 2,15, ρ 4,25, ρ 8,4. Valorile de rezistivitate maximă se citesc în punctele de maxim ale curbelor de rezistivitate. Aceste valori se pot citi direct pe scara de măsură a curbelor de rezistivitate aparentă.

Determinarea rezistivităŃii zonei de invazie, ( ρ i)

Mod de lucru:

Pentru determinarea rezistivităŃii zonei de invazie se utilizează graficul din anexa nr.3 astfel:

- se corectează rezistivitatea noroiului, ρ n cu temperatura formaŃiei;

- se calculează raportul ( )Tn

30

ρ

ρ , ;

- se plasează această valoare pe cele două scări laterale ale nomogramei şi se unesc cu o linie dreaptă;

- la intersecŃia cu scara corespunzătoare diametrului sondei, d, se

determină valoarea raportului( )

ATn

i =ρ

ρ; cunoscând pe ρ n se calculează:

ni A ρ⋅=ρ (6.31)


146

Determinarea rezistivităŃii reale, ( ρ R) şi a diametrului de invazie, (Di)

Mod de lucru: Se corectează rezistivităŃile înregistrate cu cele trei dispozitive

gradiente, ρ 2,15, ρ 4,25, ρ 8,4 cu rezistivitatea rocii adiacente.

- se calculează rapoartele ad

152

ρ

ρ ,,

ad

254

ρ

ρ ,,

ad

48

ρ

ρ ,;

- se face corecŃia pentru dispozitivul gradient de 2,15, de 4,25 şi 8,4 cu ajutorul anexelor nr.4, 5 respectiv 6. Aceste anexe dau dependenŃa

ρ

ρ=

ρ

ρ ∞−

ad

L

ad

L f .

În ordonată se introduce ad

L

ρ

ρ şi se duce o orizontală ce intersectează

curba corespunzătoare grosimii stratului, din acest punct se coboară o

verticală şi în abcisă se citeşte valoarea raportului ad

L

ρ

∞−ρ , adică valorile

rapoartelor ad

152

ρ

ρ ∞−,,

ad

254

ρ

ρ ∞−,,

ad

48

ρ

ρ ∞−,

Se transformă valoarea ad

L

ρ

ρ ∞− în valorea

( )Tn

L

ρ

ρ ∞− făcând următoarele

calcule:

Dacă aad

152=

ρ

ρ ∞−,, b

ad

254=

ρ

ρ ∞−, şi cad

48=

ρ

ρ ∞−, (6.32)

rezultă că ad152 a ρ⋅=ρ ∞−, , ad254 b ρ⋅=ρ ∞−, şi ad48 c ρ⋅=ρ ∞−, (6.33)

- se calculează valorile rapoartelor ( )Tn

152

ρ

ρ ,,

( )Tn

254

ρ

ρ ,,

( )Tn

48

ρ

ρ ,;

În această etapă se urmăreşte definirea variaŃiei raportului

( )Tn

L

ρ

ρ ∞− pentru patru diametre ale zonei invadate în funcŃie de raportul ( )Tn

i

ρ

ρ,

cu ajutorul anexelor nr.7, 8, 9 şi 10 pentru diametre de invazie egale cu 2d, 4d, 8d respectiv 16d.

Pe fiecare abacă, corespunzând unui anumit diametru al zonei de invazie sunt trasate trei grupe de curbe, prima corespunzătoare dispozitivului de 2,15 m, a doua celui de 4,25 m şi ultima celui de 8,4 m. În


147

fiecare grupă sunt trasate 5 curbe sau 2 curbe (5 şi 10) corespunzătoare la

diferite valori ale raportului ( )Tn

i

ρ

ρ.

Modul de lucru cu aceste anexe este următorul: Se introduce valoarea

raportului ad

L

ρ

ρ ∞− în abcisă şi se coboară până ce intersectează curba al cărui

modul este egal cu valoarea raportului ( )Tn

i

ρ

ρ, de aici se merge în ordonată

şi se citeşte valoarea raportului ( )Tn

R

ρ

ρ. Acelaşi procedeu este urmat pentru

toate cele patru diametre de invazie şi pentru cele trei dispozitive gradiente. Cu ajutorul datelor obŃinute se întocmeşte un tabel de forma Tabelul nr.6.9, 6.10, 6.11 – aplicaŃie.

Se construieşte un grafic dublu logaritmic de dependenŃă

=

ρ

ρ

d

Df i

n

R .

Pentru fiecare dispozitiv în parte se trasează câte o curbă ce va trece

prin punctele de coordonate: - pentru dispozitivul de 2,15 m: (2, a1); (4, a2); (8, a3); (16, a4); - pentru dispozitivul de 4,25 m: (2, b1); (4, b2); (8, b3); (16, b4); - pentru dispozitivul de 8,4 m: (2, c1); (4, c2); (8, c3); (16, c4). Cele trei curbe formează un triunghi curbiliniu, iar centrul său de

greutate va da în abcisă valoarea raportului d

D i , iar în ordonată valoarea

raportului ( )Tn

R

ρ

ρ, adică:

( )A

Tn

R =ρ

ρ ⇒ nR A ρ⋅=ρ (6.34)

Bd

D i = ⇒ dBD ⋅= (6.35)

Valorile A şi B se citesc în ordonată, respectiv în abscisa graficului prin trasarea unei orizontale, respectiv unei verticale din centrul de greutate.


148

Pe baza valorilor parametrilor determinaŃi, se poate face estimarea conŃinutului colectorului conform tabelului de mai jos.

R

i

ρ

ρ Caracterizarea colectorului

< 4 “Rocă posibil cu hidrocarburi” = 4 “Rocă posibil cu hidrocarburi şi o cantitate de apă” > 4 “Rocă cu apă”

AplicaŃie:

Să se determine rezistivitatea zonei invadate ρ I, rezistivitatea reală ρ R şi diametrul zonei de invazie Di pentru stratele din Anexa nr.2.

Datele necesare determinărilor: Diametrul sapei, d = 250 mm; Scara PS 12,5 mV/div; Scara adâncimilor 1:500; Scara rezistivităŃii 5 Ω m/div; Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele următoare:

Tabel nr.6.9. – Tabel centralizator cu valorile obŃinute pentru primul strat

ρ i/ ρ n ==== d ==== 250mm

Di ρ 2,15-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 4,25-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 8,4-∞∞∞∞/ ρ n ====

2d a1 b1 c1

4d a2 b2 c2 8d a3 b3 c3

16d a4 b4 c4

Tabel nr.6.10. – Tabel centralizator cu valorile obŃinute pentru al II-lea strat

ρ i/ ρ n ==== d ==== 250mm

Di ρ 2,15-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 4,25-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 8,4-∞∞∞∞/ ρ n ====

2d a1 b1 c1

4d a2 b2 c2 8d a3 b3 c3

16d a4 b4 c4


149

Tabel nr.6.11. – Tabel centralizator cu valorile obŃinute pentru al III-lea strat

ρ i/ ρ n ==== d ==== 250mm

Di ρ 2,15-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 4,25-∞∞∞∞/ ρ n ==== ρ 8,4-∞∞∞∞/ ρ n ====

2d a1 b1 c1

4d a2 b2 c2 8d a3 b3 c3

16d a4 b4 c4

Tabel nr.6.12. – Tabel cu date finale

ρ i ρ R Di R

i

ρ

ρ Nr.

strat Ω m Ω m m -

Caracterizarea

rezervorului

1 2 3


150


151


152


153


154


155


156


157


158


159


160

6.5. Microcarotajul standard

6.5.1.Principiul şi caracteristicile dispozitivelor de microcarotaj standard

Dispozitivul de investigare pentru microcarotaj are o patină din material electroizolant (cauciuc) împinsă pe peretele găurii de sondă si o contrapatină de sprijin. (fig. 6.16a).

Fig.6.16. Principiul microcarotajului standard

pentru un strat poros-permeabil învecinat de strate impermeabile [ 5 ].

Pe patină sunt montaŃi trei electrozi metalici punctiformi dispuşi la distanŃe de 1in unul faŃă de altul. Electrodul A, de curent, prin care se emite în strat un curent electric de intensitate I, dă naştere unui câmp electric E. Liniile de curent ale câmpului electric E se distribuie în semispaŃiul din faŃa patinei, aproximativ


161

radial. SuprafeŃele echipotenŃiale, =V const., reprezintă cu aproximaŃie nişte semisfere, distribuite de asemenea în semispaŃiul din faŃa patinei. Electrozii de măsură M1 şi M2 măsoară potenŃialele dezvoltate în rocă, datorită rezistivităŃii acesteia. Cei trei electrozi formează două dispozitive: - un dispozitiv (micro) potenŃial ideal, compus din electrozii A şi M2, având lungimea de dispozitiv 2AM=pL = 2in (0,0508m);

- un dispozitiv (micro) gradient, compus din electrozii A, M1 şi M2, având lungimea de dispozitiv A0=gL = 1,5in (0,0381m).

Caracteristicile dispozitivelor de microcarotaj standard şi cavernometru [5]

Tabelul 6.13. Dispozitiv

Simbolul dispozitivului

Scara adâncimilor

Lungime de dispozitiv

Rază de investigare

Scară de măsură

1)Caver nometrie (Cav)

-

-

2). Aρ

dispozitiv micropo tenŃial A2”M2

in 22AM =

=pL

in 42AM2

,

=

=pinvr

1

1M

M

A

1

2

CAV

“

“

3). Aρ

dispozitiv microgradient A1”M 11”M2

Scara standardizată 1:1000 Scara de detaliu 1:200

inch1 2/1=

=

AO

Lg

in2/11

,

=

=

AO

ginvr

Curbele de rezistivi tate Scara de bază

m/div2Ωρ =n

Scara de reluare

m/div20Ωρ =n

Caverno gramă 1in/div ObservaŃii:

- indiv 4/11 =

-o trasă are 10 diviziuni

Patina este menŃinută pe peretele sondei cu ajutorul unui mecanism

de braŃe articulate, acŃionate din interiorul aparatului de sondă, care la rândul lui este menŃinut centrat în sondă cu ajutorul unei contrapatine, dispuse pe peretele opus (fig. 6.16b). Întrucât, deschiderea mecanismului cu braŃe articulate depinde de diametrul găurii de sondă, acestuia i s-a


162

ataşat un traductor rezistiv cu ajutorul căruia poate fi determinată mărimea acestuia. În acest fel se obŃine o curbă a variaŃiei diametrului găurii de sondă în funcŃie de adâncime, denumită "cavernogramă" (fig.6.17a).

6.5.2. Răspunsul microcarotajului standard

şi forma de prezentare a diagrafiei

În figura 6.19 este prezentată diagrafia de microcarotaj standard înregistrată în dreptul unui colector care are în culcuş şi acoperiş roci impermeabile şi totodată este înscrisă şi cavernograma. Cavernograma este înregistrată pe trasa I-a.

Pe trasa II-a sunt reprezentate curbele de rezistivitate aparentă (d): -

''2ρ înregistrată cu dispozitivul (micro) potenŃial cu 2AM=pL = 2in

(=0,0508 m) - linie plină; '''' 1x1ρ înregistrată cu dispozitivul (micro) gradient cu A0=gL = 1,5 in (=0,0381 m) - linie punctată.

Dispozitivul microgradient, are raza de investigaŃie (vezi tabelul 6.7) 0,0381m)(in 1,5, ==ginvr . Volumul inestigat conŃine turta de colmataj

cu rezistivitatea tnρ şi o mică parte din subzona spălată, cu rezistivitatea

tnio ρρ > (vezi distribuŃia fluidelor şi rezistivităŃilor). Dispozitivul micro-potenŃial, cu raza de investigaŃie cm 10, ≅pinvr ,

cuprinde în volumul investigat, pe lângă turta de colmataj, cea mai mare parte a subzonei spălate (fig. 6.18).

Din această cauză, în dreptul stratului poros-permeabil, rezistivitatea aparentă pe curba ''2ρ este mai mare decât cea pe curba '''' 1x1ρ formându-se aşa numita "separaŃie pozitivă" – ''1x''1''2 ρ>ρ .

Pe cavernogramă se observă că în dreptul stratului poros-permeabil diametrul găurii de sonda este mai mic decât diametrul sapei, dn, datorită turtei de colmataj depuse pe peretele sondei, în timp ce, în dreptul stratelor impermeabile diametrul este mai mare decât diametrul sapei, datorită excavării găurii de sondă, dată de efectul de exfoliere a argilelor sub acŃiunea apei din fluidul de foraj.

Diametralul real al sondei, ds, comparativ cu diametrului sapei, dn – reprezentat pe diagramă cu o linie verticală punctată (fig. 6.19a), va fi

ns dd < în dreptul stratelor poros-permeabile şi ns dd > în dreptul rocilor impermeabile.


163

Fig.6.17. Forma de reprezentare a diagrafiei de microcarotaj standard

- pentru un strat poros-permeabil învecinat cu strate impermeabile [5]. a) cavernograma; b) curbele de rezistivitate.

Fig. 6.18. Volumele de rocă investigate de dispozitivul

de microcarotaj standard [5].


164

Trebuie menŃionat că în dreptul stratelor compacte în care nu are loc invazia cu filtrat de noroi şi nici formarea unor caverne cele două diametre sunt egale, ns dd = .

6.5.3 Interpretarea diagrafiei de microcarotaj standard

Ca şi la alte diagrafii de rezistivitate, pe baza proprietăŃilor ei, diagrafia de microcarotaj standard prezintă două aspecte ale interpretării acesteia, după cum urmează.

Interpretarea calitativă a diagrafiei de microcarotaj standard

Separarea intervalelor poros-permeabile dintr-o succesiune de strate se efectuează pe baza "separaŃiei pozitive" între curbele de rezistivitate aparentă cu dispozitiv (micro) potenŃial şi (micro) gradient '''''' 1x12 ρρ > şi a prezenŃei "efectului de turtă" pe diagrama de cavernometrie - ns dd < ; în cazul stratelor impermeabile, cele două rezistivităŃi aparente au aproximativ aceeaşi rezistivitate - '''''' 1x12 ρρ ≅ iar cavernograma prezintă "efectul de excavare" ns dd > . Stratele compacte prezintă pe curbele de rezistivitate valori mari şi foarte mari şi egale iar pe cavernogramă cele două diametre au aceiaşi valoare.

Determinarea limitelor stratelor şi grosimilor acestora, inclusiv

determinarea grosimii "efective" a pachetelor de strate poros-permeabile

În cazul colectoarelor cu intercalaŃii impermeabile limitele stratelor

pot fi determinate precis în punctele Hs şi Hi în care încep şi se termină zona cu "efect de turtă" pe curba de cavernometrie şi "separaŃia pozitivă" pe curbele de rezistivitate "aparentă", grosimea stratului fiind dată de diferenŃa dintre adâncimile corespunzătoare acestor limite, si HHh −= În figura 6.19 este reprezentat un pachet de strate poros-permeabile, conŃinând intercalaŃii impermeabile relativ subŃiri (a). Răspunsul curbei de potenŃial spontan, reprezentat împreună (b), scoate în evidenŃă faptul că această diagrafie, utilizată de obicei în determinarea limitelor şi grosimilor stratelor, pune în evidenŃă în mod clar numai limita superioară Hs şi cea inferioară Hi ale pachetului de strate, intercalaŃiile impermeabile subŃiri nefiind în mod clar evidenŃiate ; în acest mod, se determină o "grosime


165

aparentă" a pachetului de strate, siA HHh −= , care include şi suma grosimilor intervalelor impermeabile.

Diagrafia de cavernometrie (c) şi de rezistivitate aparentă cu cele două dispozitive - micropotenŃial şi microgradient (d) pune în evidenŃă clar fiecare intercalaŃie poros-permeabilă şi respectiv, impermeabilă, astfel încât pot fi determinate grosimile h1, h2,..., hn ale fiecărei intercalaŃii poros-permeabile şi se obŃine grosimea "efectivă" Anef hh...hhh <+++= 21 .

Fig.6.19.Determinarea limitelor şi grosimii efective a unui pachet

de strate poros-permeabile cu intercalaŃii impermeabile [5]

a - coloana litologică, b - curba de potenŃial spontan,

c - cavernograma, d - curbele de rezistivitate din microcarotaj.


166

Interpretarea cantitativă a diagrafiei de microcarotaj standard

a). Determinarea rezistivităŃii subzonei spălate, ioρ , a colectoarelor Rezistivitatea subzonei spălate ioρ a stratului poros-permeabil este necesară pentru determinarea parametrului rezistivitate reală Rρ din diagrafiile focalizate şi de inducŃie. S-a văzut că răspunsul dispozitivelor micropotenŃiale şi micro-gradiente depinde de rezistivitatea turtei de colmataj tnρ şi de grosimea acesteia htn, de rezistivitatea subzonei spălate ioρ şi de diametrul sondei ds. Astfel încât se poate scrie pentru fiecare dispozitiv câte o relaŃie de dependenŃă (normalizate în raport cu tnρ ) de forma:

=

=

stn

tn

io

tn

''''

tn

tn

io

tn

''

d,h,f

h,f

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

2

1X1

1

2

)II(

)I(

(6.36)

Rezolvarea sistemului (6.36) se poate face cu ajutorul graficului din figura 6.20.

Fig.6.20. Grafic de dependenŃă

=

tn

''

tn

'''' fρ

ρ

ρ

ρ 21X1 .


167

Acest grafic permite determinarea valorii ioρ şi a grosimii htn, fiind

cunoscute rezistivităŃile aparente ''2ρ şi '''' 1x1ρ şi diametrul sondei sd . Grosimea turtei de noroi poate fi verificată din relaŃia:

2

sn

tn

ddh

−= (6.37)

b). Determinarea porozităŃii şi a factorului de formaŃie S-a văzut că pentru o rocă care conŃine apă şi hidrocarburi se poate scrie "relaŃia generala a interpretării cantitative", respectiv expresia saturaŃiei în apă sub forma:

R

aiFaS

ρ

ρ= (6.38)

unde F este factorul de formaŃie; Rρ - rezistivitatea "reală" a rocii; aiρ - rezistivitatea apei de zăcământ. Pentru subzona spălată poate fi scrisă o relaŃie analogă pentru saturaŃia în filtrat de noroi a acestei subzone:

io

fnF

ioSρ

ρ= (6.39)

unde ioρ este rezistivitatea subzonei spălate, iar fnρ - rezistivitatea filtratului de noroi conŃinut de aceasta. Întrucât rocile colectoare de hidrocarburi conŃin o cantitate de hidrocarburi reziduale, sub forma saturaŃiei în hidrocarburi reziduale hrs , se poate scrie:

hrSioS −= 1 (6.40)

Pe de altă parte, factorul de formaŃie, pentru roci slab consolidate este dat de relaŃia lui Humble:

152

620,

P

,F =


168

unde P este porozitatea rocii, astfel încât ecuaŃia (6.40) poate fi scrisă sub forma:

( )ioP

fnhrS

ρ⋅

ρ⋅=−

15,2

62,021 (6.41)

S-a folosit relaŃia lui Humble, pentru că domeniul optim de aplicabilitate al microcarotajului este în formaŃiuni cu rezistivitate mică sau medie, din care fac parte formaŃiunile slab consolidate şi neconsolidate. De aici rezultă expresia porozităŃii:

( )

1522

1

620,

iohr

fn

s

,P

ρ

ρ

⋅−

⋅= (6.42)

Pentru factorul de formaŃie se poate folosi şi relaŃia lui Archie, dacă litologia formaŃiunilor investigate o impun. În acest cazuri relaŃia (6.42) se modifică corespunzător.

geofizica- cap 6.2

Documents