DE2154868A1 - Verfahren zur Oberflachenerkundung lithologisch fazieller Olfallen - Google Patents

Description

Dr. O. Ditbna-n |(. L. S-h:f ^r Λ « _Ffr9- _DipF. _{|ng p} ^ 2 1 S 4' 8 6 B

S München 90, Mariahhfp.aiz 2 & j, Teilen 45 83 54

DA-7877

Beschreibung

zu der
Patentanmeldung

des

Instytut Naftowy
^ Krakow, Polen

betreffend

Verfahren zur Oberflächenerkundung lithologisch—

fazieller Ölfallen

(Priorität: 4. November 1970, Polen, Fr. 144 234} Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenerkundung lithologisch-fazieller, als lokale Widerstands— und Speicheranomalien der Schichten auftretende Kohlenwasserstoffallen mittels r integrierter geophysikalischer Vermessung mit Hilfe der Seismographie und Geoelektrik.

Bisher werden seismische und geoelektrische Oberflächenvermessung zur Erkundung struktureller Ölfallen angewandt.

Die strukturellen Fallen für Kohlenwasserstoffe, die mittels der oben erwähnten Verfahren erkundet werden^ sind ein £>esonderes Beispiel für das Auftreten von Erdöllagerstätten. Eine große Anzahl von Lagerstätten tritt an lithologisch-faziellen

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Fallen auf, deren Anzahl gegenüber strukturellen Fallen nicht geringer ist. Die lithologisch-faziellen Fallen können mit Hilfe der bis jetzt bekannten Verfahren der Prospektionsgeophysik nicht unmittelbar entdeckt werden. Sie können nur aufgrund geologischer Analysen nachgewiesen werden, die mit vielen Tiefbohrungen verbunden sind. Dies ist jedoch mit einem beträchtlichen Kostenaufwand verbunden, so daß solche Untersuchungen kaum durchgeführt werden.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Erkundung lithologisch-fazieller Fallen von der Oberfläche aus, wobei synchronisierte geophysikalische Ergebnisse der seismischen und ge ο elektrischen Prospektion ausgenutzt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines von der Oberfläche aus wirkenden Verfahrens zur Ausscheidung lokaler Widerstands- und Speicheranomalien in den untersuchten Schichten, auf der Basis integrierter geophysikalischer Daten, die in den Ergebnissen der seismischen und ge ο elektrischen Messungen enthalten sind. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abschätzung der Prospektionshöffigkeit der Anomalie, der Sättigungs- und Porositätskoeffizienten aufgrund der Analyse der Ursachen, die die Widerstandsanomalie in dem untersuchten Schichtenkomplex hervorgerufen haben, zu schaffen.

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Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, daß der Zusammenhang zwischen der Lagerungieuf e, die nach der geophysikalischen, seismischen Methode bestimmt wurde, und der Längsleitfähigkeit oder unmittelbar dem Widerstand ausnutzt, der nach der geoelektrischen Methode gemessen wurde. Auf diese Weise kann die Oberflächenverteilung des mittleren Widerstandes der Schicht bestimmt werden. Aufgrund aus der Bohrlochgeophysik transformierter bzw. übertragener Zusammenhänge zwischen dem Schichtwiderstand und den Porositäts- und Sättigungskoeffizienten wird die Oberflächenverteilung dieser Koeffizienten berechnet. Ferner wird die Oberflächenverteilung des Migrationskoeffizienten bestimmt, der die Durchlässigkeit der betreffenden Schicht, bezogen auf die Flächeneinheit, angibt.

Aufgrund der Verteilungsanalyse der Porositäts-, Sättigungsund Migrationskoeffizienten, sowie des Schichtwiderstandes, werden Gebiete ausgesondert oder bestimmt, die anomale Änderungen dieser Größen aufweisen, welche die Anwesenheit lithologisch fazieller Fallen oder Faziesänderungen andeuten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten

Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema der optimalen Meßpunktansätze auf den Profilen, das eine Synchronisation der Messungen mittels beider Methoden gewährleistet;

Fig. 2 ein Zorrelationsschema der seismischen und geoelektrischen ' Messungen mit den Parametern, die bei diesen Mess\ingen erzielt werden;

Pig, 3 ein Anwendungsbeispiel dea erfindungsgemäßen Verfahrens unter bestimmten geologischen Bedingungen.

Die Erfindung basiert auf folgender geophysikalischer Lösung: Die seismischen und geoelektrischen Messungen werden gemäß der Darstellung der Fig. 1 der Reihenfolge nach durchgeführt. Entlang seismischer Profile I, II und III werden elektrische oder elektromagnetische Sondierungen durchgeführt mit den Abständen

^ri/l' *2/I' ^r3/l ··."· *^rn/I ^{Und r}1/III! ^r2/HF ^r3/HI r /jTj» so daß die Speisedipole Α..Β.., ^-ο^2* ^?^»

A B auf dem mittleren seismischen Profil II auftreten bzw. lie-η η

gen und die Zentren mit den Sonden 1 und 3 sich auf den Hachbarprofilen"I und III befinden."

Es ist eine beliebige Synchronisation der seismischen und geoelektrischen Profile zulässig, je nach den konkreten geologischen Bedingungen und dem Stand der geophysikalischen Erkundung des Gebietes.

Die seismischen und geoelektrischen Messungen werden folgendermaßen ausgewertet: Die seismisch bestimmten Teufen der einzelnen Schichten, z. B. Z₁, Z^₊^, Z_i+2 (Z-Achse in Pig. 2), werden in die bekannten Auswertungsformeln für die elektrischen oder elektromagnetischen Sondierungen eingesetzt, z. B. die Beziehung

r. der Größen S mit rik;,T,t) und <?_r(c*> iT,t) des Typs S₁^r-=- ;

S. ,λ~— in Abhängigkeit von der Größe r(co,T,t), das heißt,

J(i+1)

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der Feldaufteilung r.^, r. ₊₁, r. ₂» der Feldfrequenz co, der Periode T und . der elektromagnetischen Impulslaufzeit t,

^! Schließlich erhält man je nach den geologischen Bedingungen aus den Sondierungen für die Reihe der Schichten mit den Zah len "i" bestimmte Werte für ihren Widerstand <g. oder die Längsleitfähigkeit der Deckschichten, z. B. S., S.₊^. Der Widerstand der Schicht i ergibt sich.aus folgenden Beziehungen;

^Z ■-· ^Zi « ^Zi+2 " ^Zi-H

^{ö =}

■ ? i 5 i+1

Das Verfahren ist dann günstig anwendbar, wenn q. für diesen Komplex des G-eSteingebildes bestimmt werden kann, das hinsichtlich Kohlenwasserstoff vorkommen höffig ist.

Die seismischen und, geoelektrischen Horizonte werden an geologisch gut erkundeten Stellen korreliert. Bei mangelnder

Synchronisierung bzw. Korrelation zwischen den seismischen und geoelektrischen Horizonten werden auf den seismischen Profilen Hilfshorizonte gebildet, die mit den geoelektrischen Horizonten übereinstimmen.

Kennt man in dem erkundeten Gebiet die Widerstandsverteilung ζ>. des höffigen Komplexes der Schicht und aus den Tiefbohrungen den Widerstand 0. des Formationswassers in diesem Komplex, so ergibt sich mit den aus der Bohrlochgeophysik bekannten Be-

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Ziehungen die Verteilung des Porositätskoeffizienten k . Die Berechnung erfolgt nach einer der nachstehend aufgeführten Formeln:

2 ' η. Archie

λ. 1,8^mi2,2

0,62 k"²»¹⁵ = — η. Humble

—2 ?i

ak"" = -*— _t . 0,75—9·^ 1 »0 n. Schlumberger

worin: ξ, —Gesteinswiderstand für 100?£ige Formationswasser-

sättigung,

ο , S= Widerstand dee Formationswassers

m,a = von der Gesteinsart abhängige Zementationskoeffizienten.

Venn in dem zu erkundenden Gebiet keine Tiefbohrungen vorliegen, so berechnet man die Verteilung des relativen Porositätskoeffizienten. Dies geschieht auf folgende Weise: In einem Bereich mit geringer regionaler Änderung der Größe j_i wählt man einen Punkt mit dem Widerstand £. /_Q\, der dann Öls Bezugspunkt betrachtet wird. Der relative Porositätskoeffizient berechnet sich nach der Gleichung: ' ·

Die Größe des Zementationskoeffizienten m wird unter Berücksichtigung der Art der untersuchten Gesteine aus den in der Bohrlochgeophysik bekannten Tabellen- entnommen. Der WaBsersättigun gikoeffizient

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k des Gesteins berechnet sich nach der Gleichung:

worin: η 2 2, für hydrophile Gesteine η = 2

fi.

« f •(o)t ⁼ ^^ro'^^e ^^er regionalen Verteilung im Berechnungspunkt k nach Beseitigung der lokalen Anomalien im Wege der statistischen Analyse.

Aufgrund der Verteilung des Sättigungskoeffizienten k berechnet man die Verteilung des Koeffizienten der Kohlenwasserstoff füllung des Speichers k , und zwar nach der bekannten Beziehung k + k = 1. Der Koeffizient k bedeutet in hoffigen Gebieten, in denen Kohlenwasserstoff gespeichert sein kann, die mittlere reelle Größe der Sättigung des Gesteins mit Kohelnwasserstoff. Er charakterisiert in den übrigen Fällen die Größe der Faziesänderung.

Der Migrationskoeffizient berechnet sich nach der Gleichung:

,8

0,5 · 10

Q 3 ?

y w 5 w t -Mt

m-2

MiIi Darcy

cm

Die Bezeichnungen der einseinen Koeffizienten wurden oben erläutert.

Wenn in dem zu untersuchenden fiebiot keine Bohrungen vorhanden sind, so berechnet man den relativen lijgrationskoeffizienten M. wobei ähnlich wie bei der Berechnung des relativen PorosilätskoeffizimiBU 1; in die obige Gleichung anstatt ο die Gröfle o. f,,\ eiii₍"_;fH( 1, i i-jrd,

■ ι-.: .'■ ι / η^f. ν:^!

BAD ORIGiNAL

Die Lokalisierung der lithologisch-faziellen Falle oder der Faziesänderung und die Beurteilung der wahrscheinlichen Vorräte werden auf folgende ¥eise durchgeführt:

Wenn der untersuchte Speicher homogen ist, ist der Umriß der Anomalie auf der Karte, der von der laolinie k_r = 50 % mit

begrenzt ist

Werten k > 50 $ (in Fig.3/&icht schraffiert dargestellt), als Gebiet der möglichen industriellen Förderung zu bewerten, im Gegensatz zu dem übrigen Teil der Anomalie (in Fig. 3 weniger dicht schraffiert dargestellt) und einer abgeteuften unproduktiven Bohrung S-1 .

Fig. 3 enthält ferner ein schematisches Diagramm des geologischen Profils, wobei auf der Z-Achse die Teufe in Metern dargesteLLt ist, die Diagramme der Längsleitfähigkeit S. und S. ^, wobei auf der S-Achse der Kehrwert der Leitfähigkeit in Ohm/in aufgetragen ist, das Diagramm des mittLeren Widerstandes O. (·₊<\ zweier Schichten mit den Widerständen ο . und (j>. . , wobei auf der vertikalen Achse die Widerstände in Ohm/m angegeben sind, die Dia gramme des Schichtwiderstandes <£ . und ^j.j» die in denselben Einheiten angegeben sind und die in Prozent angegebenen Porositätskoeffizienten k_D(j\ und k f-t.<i) der Schichten "i" und "i+1". Das Volumen der möglichen Förderung ^_r(^_TVr\) ^^ei den bestehenden Druck- und Temperaturbedingungen ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

^Vr(wyd) = ^A * ^hsr * ^kr(sr) *'^kp(sr)tla ^(kr(sr) " °'⁵⁰⁾ worLn A = die von der Isolinie k_r - 50 °/o umgebene Konturfläche, h = die mittlere Mächtigkeit d&u Speichers,

k / \ =s den mittleren Sättigungskoeffizienten, und

Τ\9Τ)

p(sr)tla = die mittlere Porosität des Speiehers im Bereich der Anomalie bedeuten.

Bei heterogenem Speicher ist die Genauigkeit der angegebenen Berechnungen wesentlich geringer. Vor allem kann das bei homogenem Speicher angegebene Kriterium für die Wahl der Isolinie, die die Fläche A bestimmt, nicht angewendet werden und das berechnete Volumen ist die Summe des Volumens des Porenraumes der senso stricto Speichergesteine und der tauben Gesteine. In diesem Falle berechnet man zur Abschätzung und Klassifizierung der Anomalie das Gesamtvolumen des Porenraumes im Bereich der Anomalie, deren Fläche durch die Isolinie k ^ begrenzt wird. Schätzungsweise beträgt das Volumen der förderbaren Kohlenwasserstoffe ein Viertel des gesamten Volumens der Anomalie, die durch die Anwesenheit von Kohlenwasserstoff hervorgerufen wurde.

Treten im untersuchten Gebiet mehrere derartige Anomalien auf, so ermöglicht da3 angegebene Berechnungsverfahren die Abschätzung der Höffigkeit des Kohlenwasserstoffvorkommens.

Patentanapruch

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Claims (1)

1. - ίο -

   Patentanspruch

   Verfahren zur Oberflächenerkundung lithologischfazieller Ölfallen, bei dem die Erkundung atxf geophysikalische Weise von der Erdoberfläche aus mittels Seismographie und Geoelektrik erfolgt, dadurch gekennzeichnet , dass aus den Ergebnissen der nach den beiden Verfahren durchgeführten Erkundung der Widerstand (^), die Koeffizienten der relativen Porosität (k ) oder der absoluten Porosität (k ), die Koeffizienten der Migration (M) und der Sättigung (k ) bestimmt werden, dass diese inform von Isolinien in eine Karte eingetragen und die mit diesen Koeffizienten bestimmten Gebiete der lokalen Speicheranomalien der die lithologisch-fazielle Ölfalle oder das Gebiet der Faziesänderung bildenden Schichtkomplexe ausgesondert werden, und dass aufgrund dieser Karte die effektive Oberfläche der Anomalien (A) und der Wert der Kohlenwasserstoff Vorräte oder die Grosse der Faziesänderung geschätzt werden.

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