NO872235L

NO872235L - Fremgangsmaate for aa analysere tynne lag av sand/skiferleireformasjoner.

Info

Publication number: NO872235L
Application number: NO872235A
Authority: NO
Inventors: Teruhiko Hagiwara
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1986-05-29
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1987-11-30
Also published as: NO872235D0; DK270787A; DK270787D0; US4739255A; MY100935A; EP0247669A2; EP0247669A3; CA1249331A; JPS62297778A

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter

for å analysere jordformasjoner, og mer spesielt fremgangsmåter for å analysere underjordiske formasjoner som omfatter avvekslende tynne lag av sand og skiferleire, for å fastslå hvorvidt produserbare hydrocarbonmengder kan være tilstede.

Ved søkningen efter olje- og gassavsetninger er én

av de viktigste og kraftigste metoder for å analysere jord-formas joner som er gjennomtenkt av et borehull, å senke forskjellige måleinstrumenter ned i borehullet for å foreta forskjellige elektriske, mekaniske, magnetiske, nukleære eller akkustiske etc. målinger. Imidlertid er til tross for at disse forskjellige metoder og verktøy er blitt effektive og raffinerte, ,ér deres oppløsningsevne ikke ubegrenset. En god del anstrengelser er i virkeligheten og forståelig nok blitt gjort for klart å definere nøyaktig hva de forskjellige verktøyreaksjoner betyr. De mange selskaper som tilbyr borehullmåletjenester leverer for eksempel typisk en betydelig mengde litteratur, omvandlings-kart osv. for å lette fortolkningen av reaksjonene på det anvendte verktøy i overensstemmelse med de spesielle formasjonsegenskaper som foreligger.

Som et viktig eksempel med spesiell henvisning til

den foreliggende oppfinnelse er en rekke hydrocarbonre-reservoar med økonomisk viktige reserver vanskelige å be-dømme på grunn av at de er ekstremt tynne i deres vertikale utstrekning. Ennu værre er det at disse tynne lag kan veksle med lag som ikke er økonomisk produserbare, men som gir nesten identiske reaksjoner på måleverktøy. For eksempel er bedømmelse av tynne soner under anvendelse av induk-sjonsmåleverktøy et problem når sonetykkelsen er mindre enn verktøyets vertikale oppløsning (typisk 1-2 m for en dypinduksjonslogg). Problemet er spesielt påtrengende når loggingen foretas i en laminert sekvens av sand/ski ferleire da loggreaksjonen i en slik formasjon er i det vesentlige uten karakter, og den spesifikke motstand for hvert enkelt lag eller hvert sett av lag blir derved ikke bestemt. Det foreligger derfor et betraktelig behov for en fremgangs-

måte for nøyaktig å analysere sand/skiferleireformasjoner i form av tynne lag og spesielt for å anslå formasjonenes gjennomsnittlige spesifikke sandmotstand, slik at sandens gjennomsnittlige innhold av fluid innen slike intervaller som er av interesse, kan bestemmes.

Kort oppsummert kan det hevdes at den foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller de ovennevnte behov og formål i form av en ny og forbedret metode for å analysere formasjoner av tynne lag av sand/skiferleire som er gjennomtrengt av et borehull. Slike tynnlaminerte sand/skifer-leiresekvenser er vanlige for eksempel i deltafrynse- og turbidittavsetninger. Det har i henhold til den foreliggende oppfinnelse vist seg at i sterkt tynnlaminerte formasjoner, for eksempel når laminatene har tykkelser på ca.

10 cm eller derunder, avleser indusksjonsloggen en konstant gjennomsnittlig ledningsevne for formasjonen, som:

hvor cf , ogCf.. ,. , . er ledningsevnen for henholds-sand skiferleire ^

vis sandlaminatene og skiferleirelaminatene. For å løse denne ligning med hensyn på sandens spesifikke motstand (som er den inverse av sandens ledningsevne) vil det fremgå

at h ,/h ..c , er formasjonens sand/skiferleire-sand skiferleire J

sammensetnings forhold og at h er den normaliserte høyde for lagene i f ormas jonsintervallene, slik nsan(j pluss h ..j. , er 1. Når således skiferleirens spesifikke

skiferleire ^

motstand og sand/skiferleireforholdet er kjent, kan sandens gjennomsnittlige spesifikke motstand lett bestemmes.

I henhold til en foretrukken utførelsesform blir derfor verdiene for skiferleirens spesifikke motstand, formasjonens ledningsevne og sand/skiferleireforholdet for hvert formasjonsintervall av interesse først bestemt. Skiferleirens spesifikke motstand blir vanligvis anslått ved anvendelse av kjente metoder eller den kan bestemmes ut fra kjerneprøver etc. Formasjonens ledningsevne blir typisk bestemt ved hjelp av en induksjonsloggmåling selv om andre kjente metoder igjen kan anvendes. Sand/skifer leireforholdet kan bestemmes ut fra kjerner av intervallene av interesse, ut fra teleiakttagelsesmålinger i borehullet eller ut fra målinger med mikroelektrisk scanderende verk-tøy ("Microelectric Scanning Tool") etc. Derefter blir sandens gjennomsnittlige spesifikke motstand for hvert intervall av interesse bestemt under anvendelse av den ovenstående ligning (1). Når denne er kjent kan det gjennomsnittlige fluidinnhold (f.eks. hydrocarbon/vannforhold)

lett bestemmes under anvendelse av kjente metoder.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å tilveie-bringe en ny og forbedret metode for å analysere formasjoner med tynne lag av sand/ski ferleire og gjennomtrengt av et borehull, idet denne metode lett skal kunne utføres under anvendelse av lett tilgjengelig borehulloggings- og bedømmelsesutstyr, idet verdiene først bestemmes•for skiferleirens spesifikke motstand, formasjonens ledningsevne og sand/skiferleireforholdet i formasjonsintervallene av interesse, idet sandens gjennomsnittlige spesifikke motstand derefter blir bestemt ut fra en parallell lednings-modell av formasjonen hvori formasjonens ledningsevne blir satt lik produktet av sandens normaliserte høyde multiplisert med sandens ledningsevne pluss skiferleirens normaliserte høyde multiplisert med skiferleirens ledningsevne, og det er ifølge oppfinnelsen videre et mål å oppnå de ovennevnte mål og formål ved hjelp av en rimelig, ukomplisert, mang-foldig og pålitelig metode som selv om den er rimelig og enkel, er nøyaktig og velegnet for å oppnå viktig formasjons-bedømmelsesinformasjon som tidligere ikke var tilgjengelig.

Disse og andre formål og fordeler ved oppfinnelsen

vil fremgå av den nedenstående beskrivelse under henvisning til de ledsagende tegninger, hvorav Fig- 1-3 viser kurver over forskjellige loggreaksjoner overfor forskjellige tynt laminerte formasjoner og viser virkningen av lagtykkelsen,

Fig. 4-A viser en loggreaksjon som viser virkningen

av lamineringsmønsteret,

Fig. 4-B viser virkningen av formasjonstykkelsen,

Fig. 5 viser for sammenlignings skyld reaksjonen til

en lignende, men enkel, homogen formasjon,

Fig. 6 er en modell av en virkelig forekommende tynt laminert sand/skiferleireformasjon funnet på Gulf-kysten, og

Fig. 7 viser virkningen av inklinasjonsvinkelen på

den samme formasjon som ble anvendt i henhold til Fig. 6.

Under henvisningen til tegningene vil den nye og for-bedrede metode for å analysere formasjoner med tynne lag av sand/ski ferleire gjennomtrengt av et borehull nu bli be-skrevet .

Som angitt ovenfor kan ved anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse i det vesentlige tynt laminerte formasjoner analyseres ved å behandle hver som en uavhengig leder for derefter å anta at formasjonens samlede ledningsevne utgjøres av summen av parallellkretsledningsevne for de enkelte lag. Dette er representert matematisk ved ligningen (1) som er angitt ovenfor.

Det fremgår at denne modell kan gjelde for en inklina-sjonsformasjon og/eller et borehull med avvik dersom inklinasjonsvinkelen er mindre enn 45°, fortrinnsvis mindre enn 30°. Denne iakttagelse kan gjøre induksjonsloggfortolkningen av tynt laminerte formasjoner ganske enkel. Sandens gjennomsnittlige spesifikke motstand kan anslås basert på den parallelle ledningsevnemodell straks skiferleirens spesifikke motstand og sand/skiferleireforholdet er kjent. De følgende eksempler fra datamaskin simulerte formasjoner illustrerer oppfinnelsen detaljert,

(a) Virkning av lagtykkelse.

På Fig. l-a, -b og -c er loggreaksjonen (ILD/ILM) overfor tynt laminerte formasjoner avsatt, hvor den spesifikke motstand for sanden og for skiferleire er henholdsvis 5 og 1 ohm-m. Sand/skiferleireforholdet er 0, 50/0, 50 (hsand=hskiferle-j_re) • Tykkelsen for både sand-

og skiferleirelagene er den samme og konstant over hele formasjonens dybde D. Fig. la viser reaksjonen når lagtykkelsen er 40 cm. På lignende måte viser Fig. 1-b og 1-c reaksjoner på lagene med en tykkelse av henholdsvis 20 cm og 10 cm.

Det fremgår umiddelbart av disse Figurer at (1)

når lagtykkelsen er ca. 30 cm i en formasjon med flere lag, vil den spesifikke induksjonsloggmotstand R ikke bare variere, men den er også sterkt forskjellig fra den virkelige spesifikke motstand for et hvilket som helst av de oppbyggende lag, (2) at antallet av spesifikke motstandcykler ikke er likt antallet av lag når lagene har en tykkelse av ca.

30 cm, og (3) at når lagtykkelsen er ca. 10 cm, er induksjonsloggen i det vesentlige uten karakter og avleser nesten en konstant spesifikk motstand R av ca. 1,65 ohm-m (eller en ledningsevne av 0,6 mho(m), som ligger meget nær den gjennomsnittlige spesifikke motstand for formasjonen dersom lagene danner en parallell spesifikk motstandskrets. Eller, uttrykt ved ledningsevne, avleser loggen den gjennomsnittlige ledningsevne

Logg (ILD/ILM)-reaksjonene når sandens spesifikke motstand er 20 ohm-m og hvert lags tykkelse er 10 cm er avsatt på Fig. 2-a og på Fig. 2-b når hvert lags tykkelse er 5 cm. Igjen avleser loggen en konstant spesifikk motstand R på 1,89 ohm-m eller en konstant ledningsevne på 0,53 mho/m, hvilket er meget nær den gjennomsnittlige ledningsevne for formasjonen

ILD/ILM-reaksjonen når sand/skiferleireforholdet er 60/40 og hvert sandlag og skiferleirelag har en tykkelse av henholdsvis 6 cm og 4 cm, er vist på Fig. 3. De spesifikke motstander for sand- og skiferleirelaget er de samme som ifølge Fig. 2. Loggen avleser igjen en kon-konstant spesifikk motstand på 2,30 ohm-m eller en ledningsevne på 0,44 mho/m. som bør sammenlignes med den gjennomsnittlige ledningsevne for en parallelledeevnekrets

(c) Virkning av lamineringsmønster.

Loggreaksjonen i en laminert formasjon hvor sand/ skiferleireforholdet og de spesifikke motstander for hvert sandlag og skiferleirelag er de samme som ifølge Fig. 3, er avsatt på Fig. 4-a. På Fig. 4-a utgjøres imidlertid formasjonen av 40 enheter av en sand/skiferleireenhetsek-vens på 6-4--1, 5-1-1, 5-1 cm med et fast sand/skiferleirefor-hold på 60/40. Den kjensgjerning at loggen fremdeles avleser den identiske spesifikke motstand på 2,30 ohm-m i begge formasjoner til tross for forandringen i lagoppbygnings-mønsteret, antyder at detaljene ved lagoppbygningsmønsteret ikke påvirker loggens spesifikke motstand når sand/skiferleireforholdet er fast og de enkelt lag tilstrekkelige tynne. c) Virkningen av formasjonstykkelse.

Loggreaksjonen i lignende formasjoner hvor sand/

skiferleireenhetsekvensen er den samme som ifølge Fig. 4-a, er avsatt på Fig. 4-b. Den samlede formasjonstykkelse er ca. 6 m (40 enheter) ifølge Fig. 4-a og 8 m (60 enheter) ifølge Fig. 4-b. Induksjonsloggen kan klart identifisere den konstante gjennomsnittlige ledningsevne av 0,43 mho/m når formasjonen er tykkere enn 6 m.

Til sammenligning er loggreaksjonen overfor en enkelt homogen formasjon med en spesifikk motstand på 2,33 ohm-m (ledningsevne 0,43 mho/m) avsatt på Fig. 5. Reaksjonen synes praktisk talt identisk med reaksjonen i en tynnlaminert formasjon med den samme gjennomsnittlige ledningsevne, som ifølge Fig. 4.

Som en oppsummering kan det angis at når en formasjon er tykkere enn ca. 6 m og formasjonen er tynnlaminert slik at hvert laminat er tynnere enn ca.10 cm, vil induksjonsloggen avlese en konstant gjennomsnittlig ledningsevne for formasjonen som er bestemt bare av sand- og skiferleire-lagenes ledningsevne og sand/skiferleireforholdet.

Oppfinnelsen kan utnyttes for nøyaktig å anslå sand-lagenes spesifikke motstand i en tynnlaminert formasjon dersom lamineringene ikke er for tykke (under ca. 10 cm)

og dersom skiferleirens spesifikke motstand kan anslås med

rimelig sikkerhet.Anslåelsen av sand/skiferleireforholdet kan bestemmes ut fra kjerneinspeksjoner dersom kjerner er tilgjengelige. Borehulltelebetraktningsverktøy- eller den mikroelektriske scanderende verktøylogg kan også anvendes for å bestemme forholdet og den gjennomsnittlige lagtykkelse.

Eksempel fra Gulf- kysten

Når oppfinnelsen anvendes for å danne en modell av

en tynt laminert sand/skiferleireformasjon som forekommer på Gulf-kysten (Fig. 6), kan det først iakttas, i henhold til kjernefotoer, at sonen Z mellom en dybde på 273 m og 321 m har en tynnlaminert sand/skiferleiresekvens. Det finnes typisk flere enn 44-66 lag pr. meter, og det tykkeste laminat er neppe tykkere enn 2,5 cm. Derimot viser induksjonsloggen to nesten konstante spesifikke motstander innenfor det samme intervall: ca. 2,5 ohm-m i den nedre underligg-ende sone.

En nærmere inspeksjon av kjerner antyder at sand/ skiferleireforholdet er ca. 61/39 i den øvre sone og 53/47

i den nedre sone.

For en slik tynnlaminert formasjon blir i henhold til den foreliggende oppfinnelse den virkelige spesifikke motstand for sanden anslått til ca. 5,25 ohm-m i den øvre sone (med sand/skiferleireforholdet på 60/40) og til 1,21 ohm-m i den nedre sone (med et sand/skiferleireforhold av 50/50) hvor skiferleirens spesifikke motstand antas å være 1,4 ohm-m ut fra loggreaksjonen i tilgrensende skiferleireformasjoner.

For å bekrefte dette anslag ble en syntetisk induk-sjonslogg beregnet i en tynnlaminert formasjon idet det ble antatt at sandens spesifikke motstand var 5,25 ohm-m

(1,21 ohm.m) og at sand/skiferleireforholdet var 60/40 (50/50), og resultatet ble avsatt på Fig. 6-a (6-b). Den spesifikke motstand for den syntetiske logg ifølge Fig. 6-a er 2,48 ohm-m, og dette er nesten identisk med den virkelige spesifikke loggmotstand i den øvre sone. Ifølge

Fig. 6-b ble den spesifikke loggmotstand antatt å være 1,28 ohm-m i den nedre sone, og dette er igjen meget nær den virkelige spesifikke loggmotstand. Den syntetiske logg reaksjon Sl overfor en kombinert formasjon av to soner fra

Fig. 6-a og 6-b er avsatt på Fig. 6-c sammen med den virkelige ILD-logg for sammenlignings skyld.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse blir derfor den virkelige spesifikke sandmotstand for tynnlaminerte formasjoner anslått til 5,25 ohm-m i den øvre sone og 1,21 ohm-m i den nedre sone. Ved anvendelse av rimelige anslag for Archie-modellparametrene er vannmetningen 22% i den øvre sone. Denne verdi er i overensstemmelse med tilgjengelige kapillærtrykkdata.

Induksonsloggreaksjon overfor inklinerte laminerte formasjoner

Virkningen av inklinasjonen på loggreaksjonen synes ubetydelig så lenge inklinasjonsvinkelen er mindre enn ca. 30°. Generelt forekommer den største virkning av inklinasjonen når formasjonen ikke er svært tykk. I dette tilfelle vil tilgrensende soner ligge innenfor verktøyets undersøk-elsesområde, og den spesifikke loggmotstand R er igjen en hybrid verdi av den spesifikke motstand for flere lag. Når derfor formasjonen er laminert, men er tykk som en helhet, og inklinasjonsvinkelen ikke er stor, burde virkningen av inklinasjonen være liten.

Dette er i virkeligheten tilfellet som vist på Fig.7-a og -b hvor loggreaksjonene overfor den samme formasjon som ifølge Fig. 6-a ble beregnet når inklinasjonsvinkelen cx er 30° og 45°. Den spesifikke loggmotstand er ca. 2,4 ohm-m, og dette er ikke svært forskjellig fra 2,5 ohm-m ved en horisontal formasjon. Denne reduksjon kan delvis skyldes den forholdsvis tynne formasjonstykkelse for modellen, og forskjellen vil kunne forsvinne når formasjonen er langt tykkere.

Claims

1. Fremgangsmåte for å analysere sand/skiferleireformasjoner med tynne lag og gjennomtrengt av et borehull, karakterisert ved at verdier for skiferleirens spesifikke motstand, formasjonens ledningsevne og sand/skiferleireforholdet i formasjonsintervallene som er av interesse, bestemmes og at den gjennomsnittlige spesifikke motstand for sanden bestemmes ut fra ligningen ^formasjon ^sand <X> ^sand <+> ^skiferleire <*> ^skiferleire hvor <T er ledningsevne og h den normaliserte hø yde for lagene i formas jonsintervallene, slik at h ,+h , . c -, ■ =1. J sand skiferleire

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sandens gjennomsnittlige spesifikke motstand for hvert slikt intervall av interesse dessuten bestemmes.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet for å bestemme formasjonens ledningsevne dessuten omfatter at formasjonens ledningsevne bestemmes ved hjelp av en induk-sjon sloggmål ing .

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet for å bestemme skiferleirens spesifikke motstand dessuten omfatter anslåelse av skiferleirens spesifikke motstand.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet for å bestemme sand/skiferleireforholdet dessuten omfatter bestemmelse av sand/skiferleireforholdet ut fra kjerner fra intervallene som er av interesse.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet for å bestemme sand/skiferleireforholdet dessuten omfatter be stemmelse av sand/skiferleireforholdet ved hjelp av bore-hulltelebetraktningsmålinger.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet for å bestemme sand/skiferleireforholdet dessuten omfatter bestemmelse av sand/skiferleireforholdet ved hjelp av målinger med et mikroelektrisk scanderende verktøy.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det gjennomsnittlige fluidinnhold i sanden i intervallene av interesse dessuten bestemmes.