OSNOVI GEOFIZIČKOG KAROTAŽA

1. OSNOVI GEOFIZIČKOGKAROTAŽA Peto predavanje LATERALNI KAROTAŽ MIKROELEKTRIČNI KAROTAŽ

2. LATERALNI KAROTAŽ Na odziv konvencionalnog električnog karotaža veliki uticaj ima kanal bušotine. Konstrukcijom uređaja za Lateralni karotaž, koji poseduje sistem za usmeravanje (fokusiranje) emitovane električne struje, uticaj kanala bušotine na rezultate merenja je minimalizovan. Lateralni karotaž je uređaj za određivanje specifične električne otpornosti (SEO) formacija, koji daje dobre rezultate kada je visok odnosrt/rm (formacija visokog SEO i/ili slana isplaka) i kada postoji velika razlika u vrednostima SEO između posmatranog i susednog sloja. U odnosu na konvencionalni električni karotaž, Lateralni karotaž ima bolju rezoluciju u tankim slojevima i slojevima srednje debljine.

3. Uređaji za Lateralni karotaž mogu da imaju različit radijus istraživanja (duboki, srednji ili plitki) i mogu da se koriste za određivanje stvarne SEO neporemećene formacije (rt) ili stvarne SEO isprane zone (rxo). U sonde Lateralnog karotaža sa dubokim zahvatom spadaju: - Laterolog-3 (LL3), - Laterolog-7 (LL7) i - duboki zahvat Dvojnog lateralnog karotaža (DLL). Sonde Lateralnog karotaža sa srednjim i plitkim zahvatom su: - Laterolog-8 (LL8), - Fokusirajući sferični karotaž (SFL) i - plitki zahvat Dvojnog lateralnog karotaža (DLL).

4. Princip rada sonde Lateralnog karotaža Princip rada konvencionalnog električnog karotaža se zasniva na emisiji električne struje u okolni (homogen) prostor iz tačkaste elektrode, pri čemu struja teče radijalno u svim pravcima, a ekvipotencijalne površi su upravne na strujne linije i predstavljene konfokalnim sferama sa centrom u izvoru struje. U homogenoj izotropnoj sredini, ukupna struje na površi svake od ovih sfera jednaka je struji koja ističe iz strujnog izvora (tačkaste elektrode). U bušotini sa vrlo provodnom isplakom (na bazi slane vode), struja će, po ovom modelu, teći i kroz stub isplake.

5. Uređaj zaLateralni karotaž je konstruisan tako da emitovana struja ne teče vertikalno kroz stub isplake. To je ostvareno primenom fokusirajućih elektroda, simetrično postavljenih u odnosu na centralnu predajnu elektrodu. Fokusirajuće elektrode usmeravaju struju u lateralnom pravcu, upravno na osu sonde.U idealnim uslovima, raspodela struje je u formi uniformnog cilindričnog diska. Princip rada Lateralnog karotaža

6. Gustina struje (J) u formaciji opada sa porastom radijalnog rastojanja od izvora , gde su: I - ukupna jačina struje, koja se emituje iz izvora (predajne elektrode), h - debljina strujnog diska, d - radijalno rastojanje od izvora. Princip rada Lateralnog karotaža

7. Putanja emitovane struje je takva da strujno kolo uključuje sledeće otpornike (provodnike): - isplaku, - kolač isplake, - ispranu zonu, - prelaznu zonu i - neporemećenu formaciju, što odgovara rednoj (serijskoj) vezi otpornika u kolu, a ukupan otpor jednak je zbiru otpora svih otpornika u kolu. Princip rada Lateralnog karotaža

8. Specifična električna otpornost formacije se određuje na osnovu izraza , gde su: r- SEO formacije, E0 - potencijal merne elektrode, I0- jačina struje, koja se emituje iz predjne elektrode, K- kalibraciona konstanta, koja zavisi od konstrukcije sonde (dimenzija sonde i rasporeda elektroda). Princip rada Lateralnog karotaža

9. Lateralni karotažni uređaji Danas se, za istraživanje ležišta nafte i gasa, retko samostalno primenjuju konvencionalni lateralni karotažni uređaji, koji imaju samo jedan radijus istraživanja (LL3, LL7, LL8, SFL). Ovakvi uređaji su integrisani sa drugim tipovima električnih karotažnih uređaja ili su zamenjeni savremenijim uređajima. Kod ostalih istraživanja mogu da se primene različiti tipovi uređaja lateralnog karotaža.

10. Laterolog - 3 (LL3) Ako se u homogenoj sredini nalazi dugačka cilindrična (linijska) strujna elektroda, struja koja se emituje će teći u pravcu koji je upravan na elektrodu. Strujni disk (raspodela struje) neće pretrpeti distorziju ili bilo kakvu promenu, ukoliko se elektroda podeli na tri fizički razdvojene sekcije (tri linijske elektrode), koje se održavaju na istom potencijalu. Laterolog - 3

11. Struja emitovana iz centralne elektrode prostire se horizontalno u sredinu, koja okružuje sondu. Strujni tok se zatvara preko prijemne elektrode, koja je, u suštini, armatura kabla. Iz otpora koji sredina pruža strujnom toku, određuje se specifična električna otpornost (SEO) sredine. Laterolog - 3

12. Nulta razlika potencijala, između centralne (A0) i fokusirajućih (G1 i G2) elektroda, sprečava struju iz centralne elektrode da teče duž kanala bušotine, kada je isplaka jako provodna. Struja ima oblik cilindričnog diska, čija debljina zavisi od rastojanja između fokusirajućih elektroda. Što je dužina fokusirajućih elektroda veća, manja je distorzija strujnog diska. Laterolog - 3

13. Laterolog - 7 (LL7) Sonda Laterologa-7 ima sedam tačkastih elektroda, raspoređenih duž ose sonde. Tri para elektroda (2-2’, 3-3’ i 4-4’) su postavljena simetrično u odnosu na centralnu elektrodu (1).Svaki par elektroda je kratko spojen. Centralna elektroda i fokusirajuće elektrode 4 i 4’se napajaju strujom istog polariteta. Struja kojom se napaja centralna elektroda ima konstantnu jačinu za vreme merenja. Laterolog - 7

14. Jačina struje kojom se napajaju fokusirajuće elektrode 4 i 4’ se automatski i kontinuirano reguliše, tako da se održava nulti pad potencijala između para elektroda 2 i 3 (2’ i 3’). Između ovih elektroda struja ne može da teče vertikalno kroz bušotinu, te struja koja se emituje iz centralne elektrode teče lateralno (bočno) u formaciju, koja okružuje bušotinu. Laterolog - 7

15. Potencijal bilo koje od elektroda 2, 2’, 3 ili 3’ je proporcionalan prividnoj SEO sredine unutar granica protoka merene struje. Debljina strujnog diska približno je jednaka rastojanju između sredina rastojanja elektroda 2-3 i 2’-3’(oko 80cm). Rastojanje između elektroda 4-4’ je oko 190cm. Laterolog - 7

16. Laterolog - 8 (LL8) Uređaj Laterolog - 8 se sastoji od 8 malih elektroda. Princip merenja je sličan kao kod LL7, ali je rastojanje između elektroda manje (manja debljina strujnog diska - oko 35cm). Povratna strujna elektroda se nalazi na relativno malom rastojanju od centralne strujne elektrode. LL8 ima dobru vertikalnu rezoluciju, a na izmerenu SEO manje utiču bušotina i zona invazije , nego što je to slučaj kod LL3 i LL7.

17. Fokusirajući sferični karotaž (SFL) Sondom fokusirajućeg sferičnog karotaža meri seSEO formacije u blizini zida bušotine (radijus ispitivanja je relativno mali), a na osnovu rezultata merenja vrši se procena uticaja invazije filtrata isplake na rezultate merenja električnim GFK uređajima sa većim radijusom istraživanja. Fokusirajući sferični karotaž (SFL)

18. Fokusirajući sferični karotaž (SFL) koristi fokusirani snop struje da bi se održao približno sferični oblik ekvipotencijalnih površi. Sonda SFL se sastoji od elektroda koje emituju struju, povratnih strujnih elektroda i mernih elektroda. Oko centralne strujne elektrode (A0) se formiraju dve ekvipotencijalne zone (sfere), između kojih je uspostavljena konstantna razlika potencijala (2.5 mV). Fokusirajući sferični karotaž (SFL)

19. Zapremina formacije između ovih sferičnih površi je konstantna, ako se ne menja rastojanje između elektroda. Kada su zapremina formacije i pad potencijala između sferičnih površi poznati (konstantni), SEO formacije može da se odredi na osnovu merenja jačine struje na mernim elektrodama. Fokusirajući sferični karotaž (SFL)

20. Dvojni lateralni karotaž Sonda dvojnog lateralnog karotaža ima 9 elektroda, a konstruisana je tako da SEO može da se meri sa dva različita radijusa istraživanja. Za duboki zahvat (LLD), fokusitajuće elektrode 4 i 5 (4’ i 5’) su kratko spojene, tako da stvaraju fokusirajuću struju koja prodire duboko u sloj, pre nego što se strujni tok zatvori preko udaljenih povratnih elektroda. Dvojni lateralni karotaž

21. Za plitki zahvat (LLS), uspostavlja se razlika potencijala između elektroda 4 i 5 (4’ i 5’), tako da se samo elektrode 4 i 4’ koriste kao fokusirajuće elektrode, dok elektrode 5 i 5’ služe kao povratne strujne elektrode, preko kojih se zatvara strujni tok. Kod plitkog zahvata, struja koja teče iz centralne elektrode (1) je fokusirana samo na relativno kratkom rastojanju od sonde. Razlika potencijala između elektroda 2 i 3 (2’ i 3’) se održava na nuli, tako da struja iz centralne elektrode ne može da teče u vertikalnom pravcu duž stuba isplake. Dvojni lateralni karotaž

22. Debljina strujnog diska je ista za duboki i plitki zahvat, što omogućava približno istu vertikalnu rezoluciju oba zahvata. Merenje dve vrednosti SEO jednim sistemom elektroda omogućeno je korišćenjem različitih frekvencija struje. Dvojni lateralni karotaž obezbeđuje pouzdane rezultate merenja SEO i u formacijama visoke SEO i u formacijama niske SEO. Dvojni lateralni karotaž

23. Faktori koji utiču na rezultate merenja uređajimaLateralnog karotaža Radijus istraživanjaLateralnog karotaža, generalno, zavisi od “dužine” fokusirajućih elektroda (rastojanja između fokusirajućih elektroda, kod tačkastih elektroda). “Duže” fokusirajuće elektrode omogućavaju dublje prodiranje strujnog snopa u formaciju, čime se smanjuje uticaj invazije na rezultate merenja prividne SEO. Uticaj provodne isplake (velikog saliniteta) na odziv sonde minimalizovan je upotrebom fokusirajućeg sistema, koji onemogućava protok struje kroz stub isplake. Uticaj prečnika bušotine na rezultate merenja SEO Lateralnim karotažom je zanemerljiv, ako je prečnik bušotine u granicama normalnog (20-25cm). Ako je prečnik bušotine ekstremno veliki, a SEO formacije mnogo veća od SEO isplake, izmerena vrednost SEO formacije je manja od realne i mora da se koriguje.

24. Uticaj debljine sloja na rezultate merenja SEO Lateralnim karotažom je zanemerljiv, ukoliko je debljina sloja dva do tri puta veća od debljine strujnog snopa. Kada se tanki slojevi nalaze između vrlo debelih slojeva, a kontrast SEO tankog sloja i SEO debelih susednih slojeva je veliki, neophodno je da se koriguje izmerena vrednost SEO tankog sloja. Ukoliko je formacija izgrađena od proslojaka slične debljine, a javlja se smena provodnih i otpornih slojeva, uticaj debljine sloja na izmerenu prividnu vrednost SEO je zanemarljiv. Uticaj invazije na rezultate merenja SEO Lateralnim karotažom je manji, što je radijus istraživanja sonde veći. Uticaj invazije raste sa povećanjem dubine invazije i povećanjem vrednosti količnika SEO isprane zone i SEO formacije (rxo/rt).

25. Primena Lateralni karotaž se, uglavnom, koristi za određivanje stvarne SEO formacije (rt) i procenu zasićenja slojnom vodom i ugljovodonicima. Pre procene zasićenja slojnom vodom, izmerena prividna vrednost SEO mora da se koriguje (najčešće za uticaj prečnika bušotine i uticaj dubine invazije), kako bi de odredila stvarna SEO neporemećene formacije. Korekcija za uticaj prečnika bušotine se određuje primenom odgovarajućih nomograma.

26. Da bi se vrednost SEO korigovala za uticaj dubine invazije, potrebni su podaci o dubini invazije i SEO isprane zone (rxo). Za procenu oba parametra, neophodno je da su merenja vršena električnim karotažnim uređajima različitog radijalnog zahvata, kao što je, na primer, kombinacija dvojnog lateralnog karotaža i mikrolaterologa. Dijagram dvojnog lateralnog karotaža i mikrolaterologa

27. MIKROELEKTRIČNI KAROTAŽ Mikroelektrični karotaž se primenjuje za merenje specifične električne otpornosti isprane zone (rxo). Na osnovu SEO isprane zone procenjuje se zasićenje filtratom isplake (Sxo). Na osnovu zasićenja filtratom isplake (Sxo) može da se proceni zasićenje rezidualnim ugljvodonicima (Srhy). Na rezultate merenja mikroelektričnim karotažnim uređajima utiču SEO kolača isplake (rmc) i debljina kolača isplake (hmc). Promene vrednosti SEO kolača isplake koriste se za izdvajanje propusnih i nepropusnih slojeva.

28. Konvencionalni mikroelektrični karotaž (ML) Konvencionalni mikroelektrični karotaž (ML) je uređej sa papučom. Elektrode malog prečnika su montirane na gumenoj papuči (napunjenoj silikonskim uljem, koje je izolator) i za vreme merenja naležu na zid bušotine. Jedna predajna elektroda (A0) i dve merne elektrode (M1 i M2) su postavljene u vertikalnoj liniji, na međusobnom rasojanju od 2.54 cm. Konvencionalni mikroelektrični karotaž

29. Konvencionalni mikroelektrični karotaž registruje dve krive: mikroinverznu i mikronormalnu. Kod inverznog rasporeda elektroda A0M1M2 meri se razlika potencijala između elektroda M1i M2, a rezultati merenja se odnose na tačku O, koja je na sredini između elektroda M1i M2 (raspon dispozitiva je A0O = 3.81cm). Kod normalnog rasporeda elektroda A0M2 meri se razlika porencijala između elektrode M2 i referentne elekrtode, a raspon dispozitiva je A0M2 = 5.08cm. Mikronormalna kriva se predstavlja isprekidanom linijom na dijagramu, a mikroinverzna kriva se predstavlja punom linijom. Konvencionalni mikroelektrični karotaž

30. Tokom spuštanja sonde u bušotinu, kraci sa papučama su skupljeni i meri se SEO isplake (rm). Kada sonda stigne do dna bušotine otvaraju se kraci sa papučama, koje naležu na zid bušotine, a merenje mikro-krivih SEO se vrši pri izvlačenju sonde. Istovremeno se vrši merenje prečnika bušotine (kaliperom), kako bi se locirale zone sa kolačem islplake (zone smanjenog prečnika). Vrednosti SEO, dobijene mikroinverznim i mikronormalnim zahvatom, zavise od SEO kolača isplake (rmc), SEO isprane zone (rxo), SEO prelazne zone (ri), a u nekim slučajevima i od SEO neporemećene formacije (rt). Uticaj ovih zona zavisi od debljine kolača isplake, dubine invazije filtrata isplake, poroznosti i permeabilnosti formacije.

31. Mikroinverzni zahvat ima mali radijus ispitivanja jednak rastojanju A0O = 3.81cm, te izmerena vrednost SEO zavisi primarno od SEO kolača isplake (rmc), koji se taloži na zid bušotine naspram poroznih i permeabilnih formacija. Mikronormalni zahvat ima radijus ispitivanja od oko 10cm, a izmerena vrednost SEO zavisi primarno od SEO isprane zone (rxo), mada na nju utiče i SEO kolača isplake (rmc).

32. Visoka vertikalna rezolucija rezultata merenja Konvencionalnim mikroelektričnim karotažom (ML) omogućava pouzdano određivanje efektivne debljine propusnih slojeva. Kada postoji kolač isplake, dva zahvata ML će, zbog različitog radijusa istraživanja, pokazivati različite merene vrednosti SEO (javlja se separacija mikro-krivih). Prisustvo kolača isplake je potvrda da je formacija porozna i permeabilna (da je došlo do invazije filtrata isplake). Detekcijom kolača isplake vrši se razdvajanje poroznih i permebilnih sredina od nepropusnih i glinovitih (šejlovitih) formacija.

33. Mikrolateralni karotaž (MLL) Mikrolateralni karotaž (MLL) je fokusirajući tip instrumenta sa papučom i ima veći radijus istraživanja od konvencionalnog mikroelektričnog karotaža (ML), što omogućava preciznije merenje SEO isprane zone (rxo). U formacijama sa niskom poroznošću, primena Konvencionalnalnog mikroelektričnog karotaža(ML) za procenu SEO isprane zone je ograničena, jer se strujni tok često zatvara preko kolača isplake, a ne preko isprane zone. Mikrolateralni karotaž

34. Kod Mikrolateralnog karotaža (MLL), ovaj problem je rešen fokusiranjem struje kroz kolač isplake u formaciju. Mikrolateralni karotaž (MLL) daje dobre rezultate u slučaju niske vrednosti SEO isplake (rm) i male debljine kolača isplake (hmc). Danas postoje modifikovane verzije instrumenta, koje se koriste u slučju isplake visoke SEO. Na sredini papuče sonde Mikrolateralnog karotaža smeštena je predajna tačkasta elektroda A0, oko koje se nalaze kružne merne i fokusirajuće elektrode. Mikrolateralni karotaž

35. Kroz centralnu elektroduA0 se emituje struja konstantne jačine I0. Jačina struje emitovane sa fokusirajuće elktrode A1 se podešava tako da razlika potencijala između mernih elektroda M1 i M2 bude nula, čime se struja emitovana iz centralne elektrode A0 fokusira da teče upravno na kolač isplake. Strujni snop održava relativno uniformni oblik kroz kolač isplake, a zatim se širi sa udaljenjem od zida bušotine. Strujni tok se zatvara preko elektrode na kablu. Mikrolateralni karotaž

36. Prividna SEO isprane zone (rxo) se određuje na osnovu rezultata merenja razlike potencijala izmeđucentralne elektrode A0 i elektrode na kablu, kao i poznatih vrednosti jačine strujeI0 i kalibracione konstante sonde. U poroznim i permeabilnim formacijama, u koje prodire filtrat isplake, rezultati merenja SEO Mikrolateralnim karotažom zavise od SEO kolača isplake (rmc), SEO isprane zone (rxo), SEO prelazne zone (ri), a u nekim slučajevima i od SEO neporemećene formacije (rt). Uticaj kolača isplake je mali, ukoliko debljina kolača isplake ne pređe granicu, koja je limitirajuća za određeni tip sonde. Radijus isprane zone zavisi od poroznosti i permeabilnosti formacije i količine filtrata isplake, koji je utisnut u ovu zonu. Isprana zona, generalno, obuhvata 5-7cm pribušotinske zone.

37. Radijus istraživanja Mikrolateralnim karotažom je veoma mali i podešen je tako da se meri SEO isprane zone, u većini slučajeva. Mikrolateralni karotaž (MLL) ima visoku vertikalnu rezoluciju. Kada je debljina sloja veća od 30cm, uticaj okolnih slojeva na rezultate merenja je zanemarljiv. Podaci dobijeni merenjem SEO isprane zone (rxo) koriste se za procenu zasićenja filtratom isplake i zasićenja rezidualnim ugljovodonicima, kao i za procenu poroznosti i zasićenja slojnom vodom.

38. Mikrosferični električni karotaž (MSFL) Mikrosferični električni karotaž (MSFL) je instrument sa papučom za merenje SEO isprane zone. Primenom sferičnog fokusiranja smanjen je uticaj debljine kolača isplake na rezultate merenja SEO, koji se javlja kod Mikrolateralnog karotaža (MLL). Sonda radi na sličnom principu kao i Fokusirajući sferični karotaž (SFL). Mikrosferičnielektrični karotaž

39. Iz centralne elektrode (A0) se emituje struja u formaciju. Fokusirajuća struja, koja se emituje između elektroda A0i A1, prodire u kolač isplake (u nekim slučajevima i u formaciju). Emitovana struja ima ograničenu putanju i prodire u formaciju, ali se strujni tok ubrzo zatvara preko najudaljenijih elekroda. Fokusirajuća struja je podešena tako da razlika potencijala između kontrolnih elektroda bude jednaka nuli. Sonda Mikrosferičnog električnog karotaža ima veoma mali radijus istraživanja, a uticaj SEO kolača isplake na odziv sonde je minimalizovan. Mikrosferičnielektrični karotaž

40. Hvala na pažnji!

41. Da li ima pitanja?