Геофизикалық параметрлерге кеуек қысымының әсері
Пендахулуан
Геология мен геофизикада кеуек қысымы жер бетінің астындағы тау жыныстарының мінез-құлқын басқаратын ең маңызды факторлардың бірі болып табылады. Кеуек қысымы тау жыныстарының кеуек кеңістіктерін толтыратын сұйықтықтың (су, мұнай, газ немесе осылардың қоспасы) қысымы ретінде анықталады. Кеуек қысымының мәндері тереңдікке, литологияға, тектоникалық жағдайларға және шөгінділер мен тығыздалу тарихына байланысты өзгеруі мүмкін. Көптеген жағдайларда кеуек қысымы қалыпты гидростатикалық үрдіске сәйкес келмейді, бірақ жоғары (артық қысым) немесе төмен (төмен қысым) болуы мүмкін. Бұл ауытқулар тек қауіпсіздік пен бұрғылау жобасына ғана емес, сонымен қатар сейсмикалық толқын жылдамдығы, тығыздық, кедергі, акустикалық каротаждық реакция және коллекторды түсіндіру үшін қолданылатын сейсмикалық атрибуттар сияқты геофизикалық параметрлерге де әсер етеді. Бұл мақалада кеуек қысымының геофизикалық параметрлерге, оның механизмдеріне және жер қойнауын зерттеу мен сипаттауға қалай әсер ететіні талқыланады.
Негізгі ұғымдар: Тері тесігінің қысымы, тиімді кернеу және тас құрылымы
Кеуек қысымы мен тау жыныстарының физикалық қасиеттерін байланыстыратын негізгі байланыс тиімді кернеу ұғымымен түсіндіріледі. Қарапайым тілмен айтқанда, тиімді кернеу - бұл кеуек сұйықтығымен емес, тау жыныстарының қаңқасымен «көтерілетін» кернеу. Терзагидің классикалық тұжырымдамасында тиімді кернеуді (σ') келесідей жазуға болады:
σ' = σ – Pp ,
мұндағы σ - жалпы кернеу (артық жүктеме кернеуі), ал Pp - кеуек қысымы. Кеуек қысымы артқан сайын тиімді кернеу азаяды. Тиімді кернеудің төмендеуі тау жыныстарының қаңқасын «жұмсақ» етеді және оңай деформацияланады. Қаттылықтың бұл өзгерісі ... жылдамдығына тікелей әсер етеді. сейсмикалық толқындар (Vp және Vs), серпімділік модулі және ортаның кеуектілігі мен сығылуына байланысты басқа да геофизикалық реакциялар.
Сейсмикалық толқын жылдамдығына кеуек қысымының әсері
1. P толқын жылдамдығы (Vp)
P толқындары көлемдік модуль мен тау жыныстарының тығыздығының өзгеруіне өте сезімтал. Кеуек қысымы артқан сайын тиімді кернеу азаяды, бұл түйіршіктер аралық байланысты әлсіретеді және тау жыныстарының сығылуын күшейтеді. Нәтижесінде, Vp төмендеуге бейім. Бұл әсер әсіресе тақтатас және құмтас шөгінді жыныстарында айқын көрінеді, мұнда кеуектер әлі де тау жыныстары механикасында белсенді рөл атқарады.
Артық қысым жағдайында Vp төмендеуі көбінесе жанама индикатор ретінде қолданылады. Көптеген шөгінді бассейндерде артық қысым аймақтары қалыпты тығыздау үрдісімен салыстырғанда аномальды түрде төмен жылдамдықтарды көрсетеді. Сондықтан, жылдамдықты талдау және дыбыстық журналдар бұрғылау алдында кеуек қысымын болжау үшін маңызды құралдар болып табылады.
2. S толқынының жылдамдығы (Vs)
S толқыны ығысу модулімен тығыз байланысты, ол негізінен сұйықтықпен емес, тау жыныстарының құрылымымен анықталады. Дегенмен, тиімді кернеудің өзгеруі құрылымның қаттылығына әсер етеді, сондықтан кеуек қысымы артқан сайын Vs де төмендеуі мүмкін. Vs сұйықтықтың өзгеруіне Vp-ге қарағанда аз сезімтал болса да, өте әлсіз немесе өте кеуекті тау жыныстарында тиімді кернеуді азайтудың әсері айтарлықтай болуы мүмкін. Vp/Vs қатынасы көбінесе кеуек қысымымен және сұйықтықтың қанығуымен байланысты болуы мүмкін серпімді өзгерістерді бағалау үшін қолданылады.
3. Сейсмикалық атрибуттар және амплитуда
Кеуек қысымы акустикалық кедергіге әсер етеді (AI = ρVp). Егер Vp төмендесе және тығыздық айтарлықтай артпаса, акустикалық кедергі төмендейді. Бұл кедергі контрасты амплитудаға әсер етеді сейсмикалық шағылысуКейбір жағдайларда шамадан тыс қысым күшті шағылыстырғыштарды немесе белгілі бір сейсмикалық үлгілерді тудыруы мүмкін, дегенмен түсіндіру кезінде абай болу керек, себебі литология мен көмірсутек сұйықтықтарының әсері де ұқсас реакцияларды тудыруы мүмкін.
Тығыздыққа және тиімді кеуектілікке әсері
Тереңдіктегі тау жыныстарының тығыздығы, әдетте, тығыздалу салдарынан артады, ал кеуектілігі төмендейді. Дегенмен, кеуектілік қысымы жоғары болған кезде тығыздалу тежеледі: кеуектер сол тереңдікте болуы керек мөлшерден үлкен болып қалады. Нәтижесінде, кеуектілік қалыпты үрдістерге қарағанда жоғары, ал көлемдік тығыздық төмен болуы мүмкін. Бұл құбылыс көбінесе тығыздалудың жеткіліксіздігіне (толық емес тығыздалу) байланысты шамадан тыс қысымды тақтатаста кездеседі. Тығыздық журналынан шамадан тыс қысым аймақтарын берілген тереңдікте күтілгеннен төмен тығыздық ретінде анықтауға болады.
Кедергіге және өткізгіштікке әсері
Тау жыныстарының кедергісіне ең алдымен кеуек сұйықтығының түрі, тұздылық, кеуектердің байланысы және саз мөлшері әсер етеді. Кеуек қысымы көмірсутектердің қанығуындағы өзгерістер сияқты кедергіні тікелей өзгертпейді, бірақ ол кедергіге жанама жолдар арқылы әсер етуі мүмкін:
1. Кеуектілік пен кеуектілік микроқұрылымының өзгеруі: Жоғары кеуектілікті сақтайтын артық қысым өткізгіш су көлемін арттырып, кедергіні төмендетуі мүмкін.
2. Қанығудың немесе сұйықтық миграциясының өзгеруі: Кейбір мұнай жүйелерінде жоғары кеуек қысымы газ немесе көмірсутектердің жиналуымен байланысты, бұл кедергіні арттыруы мүмкін. Дегенмен, бұл тек кеуек қысымына ғана емес, керісінше сұйықтық динамикасына байланысты.
3. Температура мен сұйықтық химиясының әсері: Жоғары қысымды аймақтар кейде жоғары температурамен және тұздылықтың өзгеруімен байланысты, бұл да кедергіні өзгертеді.
Көптеген қабаттасатын факторларға байланысты, кедергі басқа деректерді (дыбыстық, тығыздық және бұрғылау деректері) қолдаусыз кеуек қысымының негізгі көрсеткіші ретінде сирек қолданылады.
Акустикалық журналға (дыбыстық журнал) және кеуек қысымын болжауға әсері
Дыбыс журналдары акустикалық толқындардың жүру уақытын (Δt) өлшейді. Vp азайған сайын Δt артады. Кеуек қысымын түсіндіруде өлшенген Δt мәнін қалыпты тығыздау үрдісімен салыстыру кең таралған тәсіл болып табылады. Берілген тереңдіктегі қалыпты үрдістен үлкен Δt көбінесе артық қысымды көрсетеді деп түсіндіріледі, әсіресе тақтатастарда. Итон әдісі сияқты эмпирикалық әдістер кеуек қысымының градиентін бағалау үшін дыбыстық (немесе кедергілік) журналдың қалыпты үрдістен ауытқуын пайдаланады. Бұл әдіс практикалық болғанымен, оны қолдану литологияның өзгеруіне байланысты ауытқуларды болдырмау үшін түзілу сынағының деректерімен, ерітінді салмағымен немесе тікелей қысыммен калибрлеуді қажет етеді.
Серпімділік модулі және оның кеуек қысымымен байланысы
Янг модулі (E), көлемдік модуль (K) және Пуассон қатынасы (ν) сияқты геомеханикалық параметрлер де кеуек қысымының өзгеруімен өзгереді, себебі олар тиімді кернеу мен түйіршіктердің жанасу жағдайларына байланысты. Жалпы, кеуек қысымының жоғарылауы тау жыныстарының қаттылығын төмендетеді (E және K төмендейді). Бұл келесі жағдайларда маңызды:
– Ұңғыма тұрақтылығы: артық қысым тиімді кернеуді азайтады, сондықтан тау жынысы оңайырақ құлайды немесе деформацияланады.
– Қабат құрылысы: Сұйықтық өндірісі кеуек қысымын төмендетеді, тиімді кернеуді арттырады және қабаттың тығыздалуына және бетінің шөгуіне әкелуі мүмкін. Бұл өзгерістер 4D сейсмикалық (уақыт аралығы) арқылы бақыланады.
Түсіндіруге әсері Сейсмикалық және резервуарлық сипаттама
Кеуек қысымының өзгеруі кейде литологиядағы немесе көмірсутектердің өзгерістері ретінде қате түсіндірілетін сейсмикалық ауытқуларды тудыруы мүмкін. Мысалы, төмен жылдамдықты аймақты жоғары кеуекті немесе газға бай қабатпен шатастыруға болады, бірақ бұл шамадан тыс қысымға да байланысты болуы мүмкін. Сондықтан, интеграцияланған түсіндірме өте қолайлы:
1. Ұңғыма деректерімен калибрлеу (ерітінді салмағы, RFT/MDT, DST, дыбыс тығыздығының журналы).
2. Анықтама ретінде тақтатастың тығыздалу үрдістерін талдау.
3. Сұйықтық пен қысымның әсерін бөлу үшін тау жыныстарының физикасын модельдеу (мысалы, Гассман сұйықтығын алмастыру тиімді кернеуді түзетумен бірге жүреді).
4. Серпімді өзгерістерді кернеу шеңберінде түсіну үшін геомеханиканы интеграциялау.
Қорытынды
Кеуек қысымы геофизикалық параметрлерге қатты әсер етеді, себебі ол тау жыныстарының құрылымының қаттылығын анықтайтын тиімді кернеуді басқарады. Кеуек қысымының жоғарылауы әдетте Vp және Vs мөлшерін азайтады, дыбыстық логарифмдік жүру уақытын арттырады, жоғары кеуектілікті сақтайды және қалыпты тығыздау үрдістерімен салыстырғанда көлемдік тығыздықты төмендетеді. Кеуектілікке кеуектіліктің, тұздылықтың немесе сұйықтық динамикасының өзгеруі арқылы жанама түрде әсер етуі мүмкін. Практикалық қолдануда кеуек қысымы мен геофизикалық реакция арасындағы байланысты түсіну бұрғылау алдындағы қысымды болжау үшін өте маңызды. сейсмикалық түсіндірме Геомеханикалық және өндірістік тәуекелдерді басқарудың дәлдігі. Сейсмикалық, ұңғыма каротажы және тау жыныстарының физикасы модельдерін біріктіретін кешенді тәсіл кеуек қысымының әсерін литология мен сұйықтық әсерлерінен ажыратудың кілті болып табылады, бұл жер асты түсіндірмелерінің сенімділігін арттырады.
