Description:

"First Break том 23, октябрь 2004. Техническая статья. Анализ каротажных диаграмм и сейсмических данных с использованием шаблонов физических свойств пород (Well log and seismic data analysis using rock physics templates) Эрик Одегаард (Erik Degaard)1 и Пер Авсет (Per Avseth)2. Введение. Петрофизические исследования являются составляющей количественного анализа сейсмических данных и важны при изучении флюидных и литологических замещений, AVO-моделировании и интерпретации результатов обращения для волнового уравнения упругих волн. Традиционно петрофизическая интерпретация каротажных кривых и сейсмических данных выполнялась экспертами-петрофизическими специалистами. По мере увеличения спроса на количественные результаты, возрастает необходимость разработки удобных инструментов интерпретации для геофизиков, которые не специализируются в области петрофизики. В этой статье мы описываем, как интуитивные петрофизические шаблоны (RPT) могут служить практическим специалистам-геологам широкого профиля для проведения эффективных интерпретаций литологического состава и порового флюида по данным каротажа, а также в обработке результатов обращения для волнового уравнения упругих волн. Пример каротажной диаграммы на Рисунке 1 иллюстрирует типичные проблемы петрофизической интерпретации. На нем показаны акустический импеданс (AI) и кривые Vp, Vs для 100м интервала, а также соответствующий кросс-плот Vp-Vs как функция AI. Код раскраски кривых каротажа основан на выделении четырех популяций в области кросс-плота; точки кросс-плота раскрашены с использованием кривой гамма-каротажа (не показана). В области кросс-плота можно легко выделить четыре популяции, каждой из которых можно приписать отдельную литологию на основе использования дополнительной каротажной информации: два типа глин, газонасыщенные пески и пески, насыщенные рассолом. Интерпретация кросс-плота была бы гораздо более трудной без дополнительной каротажной информации. Это характерно для результатов обращения для волнового уравнения упругих волн. Это еще раз дает нам мотив для использования RPT. Вместо использования дополнительных каротажных данных в интерпретации, мы можем использовать теоретические петрофизические тренды для выделения различных типов литологии, которые ожидаются на изучаемом участке. Построение RPT обычно выполняется экспертами-петрофизическими специалистами, которые рассчитывают и составляют каталог атлас RPT. Практик может выбрать соответствующий RPT для интересующего участка и выполнить интерпретацию результатов обращения для волнового уравнения упругих волн, не обладая углубленными знаниями в теории петрофизики. Если для изучаемого района имеется соответствующий RPT, идеальный технологический процесс интерпретации становится достаточно простой двухэтапной процедурой: использовать данные каротажных кривых для проверки справедливости выбранной RPT. (Если не существует соответствующего RPT, пользователь должен снабдить петрофизиков входными данными по геологии интересующей местности, чтобы были построены новые RPT для изучаемого участка). Использовать выбранные и проверенные RPT для интерпретации результатов обращения для волнового уравнения упругих волн. Рисунок 1: Кривые AI и Vp-Vs (справа) и кросс-плот Vp-Vs как функция AI (справа). Цветовой код кривых основан на выделении популяций в области кросс-плота, точки кросс-плота раскрашены с использованием кривой гамма-каротажа (не показана). Интерпретация основана на совокупности всех имеющихся каротажных данных. 1 Norsk Hydro O&E Exploration, Kjrubveien 16, Sandvika, N-0246, Norway 2 Norsk Hydro Research Centre, PO Box 7190, N-5049 Sandsli, Norway. Рисунок 2: Петрофизический шаблон (RPT) в области кросс-плота Vp-Vs как функция AI включает петрофизические модели, локально ограниченные по глубине (т.е. давление), минеральному составу, критической пористости и свойствам флюида. Шаблон включает тренды пористости для различных типов литологии, для возрастающей газонасыщенности песков (в предположении равномерного насыщения). Черными стрелками показаны различные геологические тренды: 1) увеличение глинистости, 2) увеличение объема цемента, 3) увеличение пористости, 4) уменьшение эффективного давления и 5) увеличение газонасыщения. RPT интерпретация данных каротажа может быть полезной автономной задачей для интерпретации и контроля качества данных каротажа и проверки выявляемости различных флюидных и литологических сценариев на сейсмических данных. Петрофизическое моделирование с учетом ограничений, накладываемых локальными особенностями геологического строения. Эта статья предназначена для сейсмиков-интерпретаторов и геологов-практиков; поэтому в этом разделе мы даем наглядное изложение основных этапов моделирования с использованием RPT. Первым этапом моделирования RPT является расчет трендов скорость-пористость для ожидаемых литологических разностей, для различных глубин залегания, и на входе необходимы геологические и петрофизические данные. Обычно в качестве входных данных для построения и оценки RPT используются данные каротажа и лабораторные петрофизические измерения, если они имеются. Теория контактов Герца Миндлина может использоваться для расчета зависимостей давления для высокой пористости. Другая граничная точка — нулевая пористость, при которой модуль объемной деформации и модуль сдвига такой же, как у твердого минерала. Эти две точки в осях пористость-упругие модули соединены с кривой, предложенной Хашин-Штрикманом (Hashin-Shtrikman, 1963) и ограничивают соединение двух фаз: исходной пористой фазы и твердой фазы. Уменьшение пористости связано с упаковкой и сортировкой, где более мелкие зерна входят в пространство пор между крупными зернами; для сцементированных пород используется модель верхней границы Хашина-Штрикмана. Для расчета упругого модуля объемной деформации пород, насыщенных рассолом и углеводородами, используются свойства сухих пород, рассчитанные на основе комбинирования моделей Герца Миндлина и ХашинаШтрикмана. Эти свойства используются в уравнениях Гассмана для расчета свойств насыщенных пород при равномерном насыщении. По ним мы можем рассчитать Vp, Vs и плотность пород, насыщенных рассолом и газом, а затем AI и соотношение Vp-Vs. Оценки AI и Vp-Vs — типичный результат обращения для волнового уравнения упругих волн; это является главной причиной представления петрофизических шаблонов в области кросс-плота Vp-Vs как функция AI. Пример RPT показан на Рисунке 2. На нем представлена фоновая линия глин, линия насыщенного рассолом песка и кривые увеличения газонасыщенности как функция пористости песка. Кроме того, RPT являются присущими определенной местности (бассейну) и отражают локальные геологические факторы. Геологические ограничения, накладываемые на петрофизические модели, включают такие факторы как литология, минералогия, глубина залегания, диагенез, давление и температура. Все эти факторы должны учитываться при построении RPT для данного бассейна. В особенности при построении шаблона важно включать только ожидаемые литологические разности изучаемого района. First Break том 23, октябрь 2004. Система кремниево-обломочного состава будет включать фации, иные, чем карбонатная система. В этой статье приводятся примеры кремниево-обломочной обстановки осадконакопления, где ожидается встретить следующие литологические разности: глины, глинистые пески и чистые пески. Но даже для кремниево-обломочной системы минералогический состав может быть сильно изменчивым. Пески могут быть кварцевыми (аренит) или полевошпатовыми (аркоз). Кварц и полевой шпат имеют весьма отличные упругие свойства, что необходимо учитывать при петрофизическом моделировании. Другие минералы также могут играть свою роль. В глинистых сланцах преобладают глинистые минералы, такие как монтмориллонит, иллит, каолинит или хлорит. Илистые частицы кварца и полевого шпата также очень часто присутствуют в глинистых сланцах. Линия глин будет присуща конкретно данному бассейну, тогда как линия чистых песков с рассолом будет общезначима. Глубина воды и глубина залегания определяют эффективное давление, поровое давление и литостатическое давление. Поровое давление важно при расчете свойств флюида и для определения эффективного напряжения на контактах зерен скелета породы, несущей нагрузку. Уменьшение пористости связано с уплотнением горных пород и диагенезом; это напрямую связано с глубиной залегания. На больших глубинах пески, богатые кварцем, становятся сцементированными кварцем, тогда как монтмориллонитовые сланцы проходят процесс иллитизации и высвобождение связанной воды. Авсет (Avseth et al., 2001) показал, как можно рассчитать предполагаемые сейсмические свойства на заданной глубине, на основе локальных трендов пористость-глубина для различных литологических составов. На Рисунке 2 эффективное давление равно 20 МПа. Если поровое давление является гидростатическим, это означает приблизительную глубину залегания порядка 2 км. При моделировании RPT также требуется знать акустические свойства фильтрата бурового раствора, пластовой воды и углеводородов на области исследованной." Ключевые слова: присутствие, рассол, глина, каротаж, каротажный, залегание, результат обращение, пористость, увеличение, плотность, акустический, данные каротаж, кроссплота, выбранный, уравнение упругий, кварцевый, качество, фактор, функция, глинистый, различный тип, основа, порода, песок, октябрь, тренд, вторая скважина, класс, глубина, сейсмический, показатель, технический, сланец, рисунок, моделирование, газ, анализ, участок, наложить, сцементировать, достаточный, классификация, контакт, точка, поровый, линия, оценка, выделение, нефтенасыщенный, глинистый песок, волновой уравнение, нефть, эффект, использование, имеющийся каротажный, модуль, литология, предположение, различный глубина, статья, кроссплот, насыщение, рассоло-насыщенный песок, интервал, бассейн, газонасыщенный, кварц, локальный, связанный, волновая уравнение, петрофизик, песок рассол, чистый, популяция, уменьшение, песок скважина, сцементированный песчаник, плотный, локальный геологический, пример, изменение, расчёт, свойство, состав, упругий, глинагаз, проверка, инструмент, петрофизический интерпретация, упругий волна, литологический, тип, изучаемый участок, расчет, газонасыщенный песок, обычный, минерал, модель, зона, чистый песок, песок насыщенный, углеводород, теоретический, кривая, наложенный, технический статья, глинистый сланец, тип литология, мочь, показатель глинагаз, газонасыщение, петрофизический шаблон, флюид, эффективный, показатель глина, интерпретация, уравнение, обращение волновой, петрофизический, волна, полезный, область, литологический разность, теоретический тренд, насыщенный рассол, кросс-плот, шаблон, литологический состав, исследование, стратиграфический уровень, глубина залегание, первый скважина, насыщенный, нефтенасыщенный песок, построение, скважина, тренд песок, волновой, этап, аномалия, результат, выбранный шаблон, отклик, качество входной, изучаемый область, справа, линия глина, геологический, отклонение, обращение, давление, соответствие, полевой шпат, петрофизический модель, значение