Ein neuer Ansatz zur Berechnung der Anisotropie der ... - LIAG
Ein neuer Ansatz zur Berechnung der Anisotropie der ... - LIAG
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10 th FKPE Workshop<br />
Borehole Geophysics and Rock Physics<br />
Geozentrum an <strong>der</strong> KTB, 29 th & 30 th October 2009<br />
<strong>Ein</strong> <strong>neuer</strong> <strong>Ansatz</strong> <strong>zur</strong> <strong>Berechnung</strong> <strong>der</strong><br />
<strong>Anisotropie</strong> <strong>der</strong> Permeabilität aus<br />
Bohrkernen stark inhomogener<br />
Formationen<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik
Inhalt<br />
Hintergrund <strong>der</strong> Arbeit<br />
Probensatz<br />
<strong>Anisotropie</strong><br />
Ergebnisse<br />
Diskussion und Ausblick<br />
Referenzen<br />
2<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik
Hintergrund <strong>der</strong> Arbeit<br />
DFG Projekt WE1557/10:<br />
Petrophysikalische Untersuchungen <strong>der</strong><br />
Bahariya Formation als Beispiel für eine<br />
stark anisotrope Formation<br />
Laufzeit: 2003 – 2008<br />
Ziele:<br />
Mineralogisch/geologische Charakterisierung<br />
Petrophysikalische Charakterisierung<br />
Verknüpfung Permeabilität + elektr.Leitfähigkeit über <strong>Anisotropie</strong><br />
3<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik
Geographical Setting:<br />
Abu Gharadig Basin,<br />
Western Desert<br />
Probensatz<br />
4<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik
Probensatz<br />
Entnahmeteufe:<br />
3512 m – 3547,4 m<br />
samples: H/V 5<br />
depth: 3514 m<br />
Probenanzahl: 119<br />
57 mit Flaserung (+L)<br />
40 ohne Flaserung (-L)<br />
22 undefiniert<br />
samples: H/V 62<br />
depth: 3535 m<br />
samples: H/V 41<br />
depth: 3526 m<br />
samples: H/V 80<br />
depth: 3547 m<br />
Bohrlochmessungen:<br />
Caliber<br />
Gamma Ray<br />
Litho Density<br />
Compensated Neutron<br />
Laterologs (LLD, LLS)<br />
Micro-Resistivity (MSFL)<br />
Compensated Sonic<br />
Various Reservoir Indicators<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
5
Probensatz – Mineralogie / Flaserung<br />
Dünnschliffmikroskopie – Haupt-Mineralanteile<br />
Dünnschliffmikroskopie – flaser beddings<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
6
Probensatz - Typen<br />
Klassifizierung nach 2 Probentypen:<br />
Typ „+L“<br />
Typ „-L“<br />
(e.g. sample 80) (e.g. sample 14)<br />
sideview<br />
sideview<br />
topview<br />
topview<br />
H & V<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
H & V<br />
7
Petrophysik<br />
Skalare Größen:<br />
Rohdichte, Korndichte<br />
Porosität<br />
Magnetische Suszeptibilität<br />
Spezifische Innere Oberfläche<br />
Spezifische Wärmekapazität<br />
Richtungsabhängige Größen:<br />
Permeabilität<br />
Seism. Geschwindigkeiten (v p , v s )<br />
Spez. Elektr. Wi<strong>der</strong>stand<br />
Wärmeleitfähigkeit<br />
In Kombination mit den Bohrloch-Logs ergeben sich somit<br />
mehr als 2300 Datenpunkte und 20 verschiedene Parameter<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
8
Gas-Permeabilität<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
9
Spez. elektr. Wi<strong>der</strong>stand<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
10
<strong>Anisotropie</strong> – A R und A k<br />
<strong>Anisotropie</strong> <strong>der</strong> Permeabilität A k :<br />
k<br />
H−Proben<br />
A<br />
k<br />
= =<br />
k<br />
V−Proben<br />
k<br />
k<br />
l<br />
t<br />
nach Tiab & Donaldson, 2004<br />
<strong>Anisotropie</strong> des spez.elektr. Wi<strong>der</strong>standes A R :<br />
R<br />
R<br />
V−Proben<br />
A<br />
R<br />
= =<br />
H−Proben<br />
R<br />
R<br />
t<br />
l<br />
nach Keller & Frischknecht, 1966<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
11
<strong>Anisotropie</strong> - A R<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
12
<strong>Anisotropie</strong> – A k<br />
A k für Bahariya: ~ 8 - 25<br />
Problem bzgl. bisherigem A k :<br />
A k kann sehr schnell sehr groß werden<br />
A k wird damit schnell „unhandlich“<br />
direkte Vergleichbarkeit mit <strong>Anisotropie</strong>werten an<strong>der</strong>er<br />
petrophysikalischer Größen nicht mehr gegeben<br />
13<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik
Lösung:<br />
<strong>Anisotropie</strong> – A k<br />
Kozeny-Kapillarmodell von elektrischer und hydraulischer<br />
Leitfähigkeit in porösen Medien<br />
<strong>Ansatz</strong> über k und F:<br />
k<br />
k<br />
l<br />
t<br />
⎛ F<br />
⎜<br />
⎝ Fl<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
2<br />
t<br />
t<br />
= mit F =<br />
und<br />
t<br />
R<br />
R<br />
W<br />
F =<br />
l<br />
R<br />
R<br />
l<br />
W<br />
nach Wyllie & Spangler, 1952<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
14
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
15<br />
<strong>Anisotropie</strong> – A k<br />
2<br />
l<br />
t<br />
t<br />
l<br />
F<br />
F<br />
k<br />
k<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
=<br />
2<br />
l<br />
t<br />
2<br />
l<br />
W<br />
W<br />
t<br />
2<br />
W<br />
l<br />
W<br />
t<br />
2<br />
l<br />
t<br />
t<br />
l<br />
R<br />
R<br />
R<br />
R<br />
R<br />
R<br />
R<br />
R<br />
R<br />
R<br />
F<br />
F<br />
k<br />
k<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
=<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
⋅<br />
=<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
=<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
=<br />
4<br />
R<br />
2<br />
l<br />
t<br />
t<br />
l<br />
*<br />
k<br />
A<br />
R<br />
R<br />
k<br />
k<br />
A =<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
=<br />
=<br />
W<br />
l<br />
l<br />
R<br />
R<br />
F =<br />
mit<br />
W<br />
t<br />
t<br />
R<br />
R<br />
F =<br />
und<br />
4<br />
t<br />
l<br />
k<br />
k<br />
k<br />
A =
Ergebnisse <strong>Anisotropie</strong> – A k<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
16
Vergleich von A R und A k – Teil I<br />
gute Übereinstimmung für –L<br />
Abweichung für +L<br />
Anpassung<br />
A =<br />
k<br />
a<br />
k<br />
k<br />
l<br />
t<br />
17<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik
Anpassung von A k<br />
R² = 0,85<br />
Es gilt:<br />
⎛<br />
log<br />
⎜<br />
⎝<br />
k<br />
k<br />
l<br />
t<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
=<br />
⎛<br />
a ⋅log<br />
⎜<br />
⎝<br />
R<br />
R<br />
t<br />
l<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
a = 3,29<br />
R = 0,922<br />
Erhöhung des<br />
Wurzelexponenten<br />
von 4 auf 2a = 6,58<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
18
Vergleich von A R und A k – Teil II<br />
Anpassung<br />
A =<br />
k<br />
6,58<br />
k<br />
k<br />
l<br />
t<br />
gute Übereinstimmung für –L<br />
gute Übereinstimmung für +L<br />
19<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik
Zusammenfassung<br />
Hintergrund <strong>der</strong> Arbeiten<br />
Probensatz<br />
<strong>Anisotropie</strong> – A R und A k<br />
„Probleme mit großem A k “<br />
Anpassung von A k<br />
A k nun „handliche Größe“<br />
direkte Vergleichbarkeit zu A R<br />
20<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik
Ausblick<br />
Übertragung Kern – Bohrloch?<br />
Übertragung Bohrloch – Reservoir?<br />
Art <strong>der</strong> Proben!<br />
Weitere Abhängigkeiten (p, T)<br />
<strong>Anisotropie</strong>bestimmung an Würfeln<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
21
Referenzen<br />
Tiab, D. & Donaldson, E.C.: Petrophysics – Theory and<br />
Practice of Measuring Reservoir Rock and Fluid Transport<br />
Properties. Elsevier, 2004<br />
Schön, J.H.: Physical Properties of Rocks – Fundamentals<br />
and Principles of Petrophysics. Elsevier, 2004<br />
Sawyer, K.W., Pierce, C.I. & Lowe, R.B.: Electrical and<br />
Hydraulical Flow Properties of Appalachian Petroleum<br />
Reservoir Rocks. Petrophysics, Vol.42, No.2 (March-April<br />
2001), p. 71-82<br />
Halisch, M., Weller, A., Sattler, C.D., Debschütz, W. & El-<br />
Sayed, A.M.: A complex core-log case study of an anisotropic<br />
sandstone, originating from Bahariya Formation, Abu<br />
Gharadig Basin, Egypt. Petrophysics, accepted & in press<br />
(December 2009)<br />
Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
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Dipl.-Geophys. M.Halisch<br />
Sektion 5 – Gesteinsphysik & Bohrlochgeophysik<br />
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