RU2149428C1 - Способ определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах - Google Patents

Способ определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах Download PDF

Info

Publication number
RU2149428C1
RU2149428C1 RU99121403A RU99121403A RU2149428C1 RU 2149428 C1 RU2149428 C1 RU 2149428C1 RU 99121403 A RU99121403 A RU 99121403A RU 99121403 A RU99121403 A RU 99121403A RU 2149428 C1 RU2149428 C1 RU 2149428C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
components
values
radioactive elements
minerals
natural radioactive
Prior art date
Application number
RU99121403A
Other languages
English (en)
Inventor
Г.А. Калмыков
Original Assignee
Миллер Виталий Викторович
Калмыков Георгий Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Миллер Виталий Викторович, Калмыков Георгий Александрович filed Critical Миллер Виталий Викторович
Priority to RU99121403A priority Critical patent/RU2149428C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2149428C1 publication Critical patent/RU2149428C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Использование : геофизические методы поисков и разведки полезных ископаемых. Сущность: на ограниченном количестве опорных скважин из исследуемого объекта отбирают образцы керна. В каждом образце измеряют содержания отдельных минералов или компонент и концентрации естественных радиоактивных элементов. Затем по полученным данным рассчитывают значения концентраций естественных радиоактивных элементов в каждом минерале или компоненте. На основе вычисленных значений измеренные в скважине концентрации естественных радиоактивных элементов пересчитывают в содержания отдельных минералов или компонент в горных породах. Технический результат: повышение точности определения содержания минералов или компонент в горной породе с учетом специфики исследуемого геологического объекта. 1 з.п. ф-лы, 2 табл, 5 ил.

Description

Изобретение относится к геофизическим методам поиска и разведки полезных ископаемых и может использоваться при настройке интерпретации геофизических методов, измеряющих содержание любых элементов в горных породах. Он позволяет для конкретных отложений построить систему перехода от концентраций элементов к содержаниям отдельных минералов или компонент.
Компонентом в горной породе будем называть и неминеральные вещества типа остатков организмов, уголь, битум, нефть и агрегаты, состоящие из нескольких минералов. Из этого определения вытекает, что компонент может состоять из одного минерала, поэтому в дальнейшем используется понятие "компонент" горной породы.
Известен способ определения компонент в горных породах путем компонентного анализа с адаптивной настройкой в процессе решения системы петрофизических уравнений (ПУ) [1].
Недостатком известного способа является необходимость нахождения одновременно и матрицы петрофизических коэффициентов, и решения ПУ (при этом отсутствуют критерии правильности определения решения ПУ). Без системы определения элементов матрицы и диапазона их изменений использование данного способа затруднено при исследовании реальных объектов.
Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому эффекту является способ определения содержания компонент в горных породах путем измерения по стволу скважины концентраций естественных радиоактивных элементов с последующим расчетом по значениям концентраций естественных радиоактивных элементов в каждом компоненте значения содержания этих компонент [2].
Однако известный способ не учитывает специфики данного конкретного исследуемого региона и, как следствие, содержит систематическую ошибку в определении компонент.
Задачей изобретения является повышение точности определения содержаний минералов или компонент в горной породе с учетом специфики исследуемого геологического объекта.
Она решается за счет того, что проводимые при реализации способа петрофизические и петрографические анализы исследуемого объекта позволяют:
а) cоздать модель изучаемых пород, которая определяется значимыми компонентами, оказывающими влияние на геофизические параметры, а также на технологию разработки месторождения;
б) получить петрофизические характеристики каждого компонента;
в) использовать полученные петрофизические характеристики каждого компонента при интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС).
Сущность способа определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах заключается в следующем.
По стволу скважины измеряют концентрации естественных радиоактивных элементов в процессе спектрометрического гамма- каротажа (ГК-С). Величина концентраций каждого элемента зависит от содержаний отдельных компонент в горной породе. Эти зависимости можно записать в следующем виде:
Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

где CKГп, CThГп, CUГп - массовые концентрации калия, тория, урана соответственно в горной породе;
CKомпi - массовые содержания i-го компонента в горной породе;
- массовые концентрации калия, тория, урана соответственно в i-ом компоненте.
В матричном виде систему уравнений (1) можно записать как
C=A•M, (2)
где
C - вектор-строка, образованный значениями измеренных концентраций ЕРЭ в горной породе:
Figure 00000006

M - вектор-строка, образованный значениями содержаний компонент в горной породе:
Figure 00000007

A - матрица концентраций ЕРЭ в компонентах: по столбцам матрицы записаны характеристики каждого конкретного компонента; по строкам содержание конкретного элемента в каждом из компонент:
Figure 00000008

Тогда содержание отдельных компонентов в горной породе можно находить по концентрациям ЕРЭ, измеренным в процессе каротажа скважины, решая систему уравнений (2), например, по выражению:
M=A-1•C, (3)
где A-1 - матрица обратная матрице A.
Но для исследуемых отложений концентрации естественных радиоактивных элементов в образующих их компонентах не известны. Поэтому предварительно на ограниченном количестве опорных скважин из исследуемого объекта отбирают образцы керна в количестве большем, чем ожидаемое количество типов минералов или компонент. Во всех образцах измеряют содержание отдельных минералов или компонент и концентраций естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ). По этим данным, полученным на всех образцах, рассчитывают значения концентраций естественных радиоактивных элементов в каждом минерале или компоненте, например, по формуле:
A=(WTPW)-1(WTPQ), (4)
где Q - матрица, образованная значениями измеренных во всех образцах керна концентраций естественных радиоактивных элементов, где по столбцам расположены значения концентраций в отдельном образце;
W - матрица, образованная значениями содержаний минералов или компонент во всех образцах керна, где по столбцам расположены значения содержаний в отдельном образце;
P - матрица статистических весов, определяемая на основе погрешностей измерения концентраций ЕРЭ в образце и точности минералогического анализа;
WT - транспонированная матрица W;
Верхний индекс-1 означает обратную матрицу.
Конкретный пример осуществления способа определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах.
Предложенный способ опробовался на терригенных отложениях верхнего девона нижнефранского подъяруса (D311) пашийского (D3p) и кыновского (D3kn) горизонтов Южно-Татарского свода.
Концентрации ЕРЭ по стволу скважины определялись с помощью аппаратуры МАРКА-ГС.
Предварительно, для получения концентраций естественных радиоактивных элементов в образующих исследуемые породы компонентах на ограниченном количестве опорных скважин (4 скважины) из исследуемого объекта нами были отобраны образцы керна. По предварительным исследованиям известно, что в этих отложениях можно ожидать не более 10 основных типов минералов, часть из которых можно объединить в макрокомпоненты. Поэтому была сформирована коллекция из 50 образцов.
В каждом образце были измерены концентрации калия, тория и урана; проведены исследования минералогического состава пород. Для каждого образца количественное определение минералов проводилось рентгено-структурным методом раздельно для трех фракций: песчаной, алевритовой и глинистой. Для изучения структуры и текстуры породы, особенно расположения глинистых частиц, выполнены съемка под растровым электронным микроскопом и описание шлифов.
Результаты измерений содержаний отдельных минералов и концентраций естественных радиоактивных элементов сведены в табл. 1. В числителе приведены диапазоны изменения параметра, а в знаменателе - среднее по всем образцам.
Полученные результаты петрофизических и петрографических анализов исследуемого объекта позволяют создать модель изучаемых пород, которая определяется значимыми компонентами, оказывающими влияние на геофизические параметры, а также на технологию разработки месторождения.
Из анализа табл. 1 видно, что основным породообразующим минералом для песчаников и алевропелитов является кварц, а для аргиллитов - гидрослюда. По результатам исследований микроструктуры были выявлены две генерации гидрослюды: аллотигенная - тонкопесчаной размерности, форма выделения уплощенная, изометрическая, возможно развитая по первичным слюдам, (см. фиг. 1) и аутигенная - заполняющая поры (см. фиг. 2в). Наряду с гидрослюдой в породах (в несколько меньших количествах) присутствует каолинит. Весь каолинит аутигенного происхождения и располагается в основном в порах (фиг. 2г). Хлорит содержится в незначительных количествах и при подробном изучении шлифов обнаружен в виде реликтов крустификационного цемента, запечатанного регенерационным кварцем. В поровом пространстве он отсутствует. Такое его местоположение в породе позволяет исключить его из списка компонент, влияющих на коллекторские свойства пласта. Смешанослойные образования (типа гидрослюда - смектит, количество лабильных слоев не превышает 25%) в песчаниках содержатся в достаточно малых количествах. Смектит в виде самостоятельного минерала встречен только в одном образце. Полевые шпаты встречены в одной скважине и по своему положению в породе могут быть отнесены к скелету. Это согласуется с опубликованными ранее данными.
Глинистые минералы наиболее сильно оказывают влияние на фильтрационно-емкостные свойства пород. Уменьшение приемистости нагнетательных скважин и понижение отдачи эксплуатационных являются одной из серьезных проблем эксплуатации месторождений в плане более полного извлечения нефти. По результатам исследований микроструктуры пород сделан вывод о том, что поровое пространство заполнено глинистыми частицами (гидрослюда и каолинит) (см. фиг. 2). При закачке в пласт техногенной (опресненной) воды глинистые частицы в процессе гидратации и катионного обмена размокают и выносятся в виде суспензий. Особенно это сильно сказывается на образованиях каолинита. Каолинит представлен гексагонального вида призмочками (см. фиг. 2г). Причем эти призмочки состоят из отдельных чешуек каолинита, собранных в виде стопки бумаги. Размер этих образований до 20 мкм в длину и до 6 мкм в поперечнике, а отдельные чешуйки каолинита еще меньше (0,5-2 мкм). Гидрослюда (см. фиг. 2в) имеет изометричную, с неровными краями (в виде лохмотьев) форму. Размеры чешуек от 1 до 15 мкм (в среднем около 7 мкм). Поры имеют изометричную форму размером 7 - 200 мкм (см. фиг. 2а). При дезинтеграции частички каолинита в силу своей призматической формы легко выносятся из пор, в которых они находились до воздействия на коллектор, и переносятся во взвешенном состоянии по поровым каналам до мест, где последние сужаются. В этих местах происходит вторичная кольматация коллектора. Гидрослюдистые частички из пор выносятся в значительно меньших, чем каолинит, количествах и не оказывают такого значительного влияния на закупорку поровых каналов. Это можно объяснить сильноизрезанной формой краев зерен гидрослюды.
Таким образом, с учетом представительности глинистых минералов и их влияния на коллекторские свойства пород терригеных отложений D31 необходимо по спектрометрическому гамма-каротажу определять каолинит и гидрослюду. Под компонентом "гидрослюда" - объединим минерал - гидрослюду и смешанослойные образования (смешанослойные образования, как указано выше, более чем на 75% состоят из гидрослюдистых пакетов, а остальные 25% представлены смектитовыми слоями, которые в этом случае ведут себя как гидрослюда). Общая модель минеральной составляющей терригенных девонских отложений в этом случае будет описана следующими компонентами:
Скелет (кварцевый песчаник)
Гидрослюда
Каолинит
Для каждого из них рассчитываются значения концентраций естественных радиоактивных элементов. Полученные на образцах керна измерения концентраций естественных радиоактивных элементов, учитывая содержания минералов в этих образцах, пересчитывают по формуле (4) в концентрации калия и тория в скелете, гидрослюде и каолините (см. табл. 2.)
Результаты определений концентраций калия и тория в образцах горных пород нанесены треугольниками на кросплот, представленный на фиг. За. Результаты расчетов концентраций K и Th в макрокомпонентах показаны точками и подписаны. Погрешности определения концентраций калия и тория в компонентах нанесены квадратами около точек каолинит и гидрослюда. Рассчитанные концентрации естественных радиоактивных элементов в компонентах являются входными параметрами для расчета содержаний этих макрокомпонент в горных породах по данным спектрометрического гамма-каротажа. Для примера правильности предложенной модели в тех же координатах нанесены данные о концентрациях калия и тория, полученные по материалам ГКС с аппаратурой МАРКА-ГС в одной из исследованных скважин (см. фиг. 3б). Критерием правильности модели служит то, что все точки располагаются в треугольнике, образованном областями, соответствующими каолиниту, гидрослюде и скелету. Результаты обработки данных ГК-С по формуле (3) с учетом значений, приведенных в табл. 2, представлены на фиг. 4. На нем приведены данные о концентрациях K, Th, U(Ra) и интегральная радиоактивность, выраженная в единицах уранового эквивалента. Результаты интерпретации приведены в левой колонке. В глинах, залегающих на глубинах 1785-1795 м, 1836-1840 м, преобладает гидрослюда, в коллекторах (1825-1835 м, 1800-1801 м) содержание гидрослюды и каолинита соизмеримы, что хорошо согласуется с данными приведенными в табл. 1.
На фиг. 5 приведены результаты расчета содержаний гидрослюды (5.а) и каолинита (5.б) по данным спектрометрического ГК с прямыми определениями этих минералов на керне. Анализ иллюстраций показывает хорошую согласованность этих данных. Отклонение некоторых результатов расчетов от прямых определений связано с различными объемами исследований. Таким образом, приведенный пример показывает, что при использовании изобретения достигается необходимая точность определения содержаний минералов в горной породе по данным исследований скважин с учетом специфики исследуемого геологического объекта.
Источники информации
1. Кожевников Д.А. Проблемы интерпретации данных ГИС. НТВ "Каротажник" N 34, 1997 г., с.18-19.
2. Combined natural gamma ray spectral/litho-density measurments applied to complex litologies. Quirein J.A., Gardner J.S., Watson J.T. SPE 11143 (прототип).

Claims (2)

1. Способ определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах путем измерения в скважине концентраций естественных радиоактивных элементов в исследуемых горных породах с последующим расчетом по значениям концентраций естественных радиоактивных элементов в каждом минерале или компоненте значения содержания отдельных минералов или компонент, отличающийся тем, что для получения значений концентраций естественных радиоактивных элементов в каждом минерале или компоненте исследуемого объекта, предварительно на ограниченном количестве опорных скважин из исследуемого объекта отбирают образцы керна в количестве большем, чем ожидаемое количество типов минералов или компонент, и в каждом образце измеряют содержание отдельных минералов или компонент и концентрации естественных радиоактивных элементов, а затем по этим данным, полученным на всех образцах, рассчитывают значения концентраций естественных радиоактивных элементов в каждом минерале или компоненте.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержания отдельных минералов или компонент рассчитывают по формуле
M = A-1C,
где C - вектор, образованный значениями измеренных концентраций естественных радиоактивных элементов в исследуемых горных породах;
M - вектор, образованный значениями содержаний минералов или компонент;
A-1 - обратная матрица, получаемая обращением матрицы A;
A - матрица концентраций естественных радиоактивных элементов в каждом определяемом минерале или компоненте: по столбцам матрицы приведены характеристики каждого конкретного компонента; по строкам - содержание конкретного элемента в каждой из компонент;
A = (WтPW)-1(WтPQ),
где Q - матрица, образованная значениями измеренных концентраций естественных радиоактивных элементов во всех образцах керна, в которой по столбцам расположены значения концентраций в отдельном образце;
W - матрица, образованная значениями содержаний минералов или компонент, во всех образцах керна, где по столбцам расположены значения содержаний в отдельном образце;
P - матрица статистических весов, определяемая на основе погрешностей измерения концентраций естественных радиоактивных элементов в образце и точности минералогического анализа;
Wт - транспонированная матрица W;
верхний индекс -1 означает обратную матрицу.
RU99121403A 1999-10-14 1999-10-14 Способ определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах RU2149428C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99121403A RU2149428C1 (ru) 1999-10-14 1999-10-14 Способ определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99121403A RU2149428C1 (ru) 1999-10-14 1999-10-14 Способ определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2149428C1 true RU2149428C1 (ru) 2000-05-20

Family

ID=20225723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99121403A RU2149428C1 (ru) 1999-10-14 1999-10-14 Способ определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2149428C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8101907B2 (en) 2006-04-19 2012-01-24 Baker Hughes Incorporated Methods for quantitative lithological and mineralogical evaluation of subsurface formations
RU2572223C2 (ru) * 2014-03-19 2015-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром георесурс" Способ определения компонентного состава пород хемогенных отложений
RU2756667C1 (ru) * 2020-12-23 2021-10-04 Закрытое акционерное общество "Моделирование и мониторинг геологических объектов им. В.А. Двуреченского" Способ определения минерально-компонентного состава пород черносланцевых нефтеносных формаций

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8101907B2 (en) 2006-04-19 2012-01-24 Baker Hughes Incorporated Methods for quantitative lithological and mineralogical evaluation of subsurface formations
RU2572223C2 (ru) * 2014-03-19 2015-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром георесурс" Способ определения компонентного состава пород хемогенных отложений
RU2756667C1 (ru) * 2020-12-23 2021-10-04 Закрытое акционерное общество "Моделирование и мониторинг геологических объектов им. В.А. Двуреченского" Способ определения минерально-компонентного состава пород черносланцевых нефтеносных формаций

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10502863B2 (en) Diagenetic and depositional rock analysis
CN107548456B (zh) 纳米多孔材料电导率的估算
Golab et al. 3D porosity and mineralogy characterization in tight gas sandstones
BR112013015288B1 (pt) Método para aumentar a escala com um sistema de processamento de dados de modelagem de rocha digitais
RU2330311C1 (ru) Способ выделения продуктивных коллекторов и определения их пористости в отложениях баженовской свиты
US10184906B2 (en) Identification, quantification and prediction of free silicon in geological formation and its contribution to rock properties
CN105467465B (zh) 利用孔隙度差值计算粘土含量的方法
CN109709608A (zh) 一种混积烃源岩toc含量和岩性组分测定方法及应用
Manniello et al. Fracture stratigraphy of Mesozoic platform carbonates, Agri Valley, southern Italy
Mellal et al. Multiscale Formation Evaluation and Rock Types Identification in the Middle Bakken Formation
Rabaute et al. In situ mineralogy and permeability logs from downhole measurements: Application to a case study in chlorite‐coated sandstones
RU2149428C1 (ru) Способ определения содержания отдельных минералов или компонент в горных породах
Solano et al. Drill cuttings and characterization of tight gas reservoirs–an example from the Nikanassin Fm. in the Deep Basin of Alberta
Hurst et al. Sandstone reservoir description: an overview of the role of geology and mineralogy
Kadhim et al. Correlation between cementation factor and carbonate reservoir rock properties
Pinto An integrated approach based on coreflooding and digital rock physics techniques to rock porosity and permeability characterization
Narasimhan et al. Constructing High Resolution, Inch Scale Continuous Logs via a Multi Domain Approach to Improve Hydraulic Fracturing by Capturing Thin Beds in Bone Spring, Delaware Basin, Reeves County, TX
Shahrina et al. Comparison of Water Saturation Models Based on Well Logging Data: A Case Study of MX Field in Malay Basin
Lotfiyar et al. Geochemical, geological, and petrophysical evaluation of Garau Formation in Lurestan basin (west of Iran) as a shale gas prospect
Clerke et al. The DAK formation evaluation model for the Permian basin Clearfork
Rogiers et al. Groundwater model parameter identification using a combination of cone-penetration tests and borehole data
Mahmoud Study of Flow Characteristics of Reservoir Rock Using Digital Rock Physics
Naumenko et al. Comparison of the Porosity Parameter in Sediments Obtained Using Traditional and Precision Methods (Cenomanian Deposits in Western Siberia, Russia)
Idrisov et al. Lab rock core studies of the Ufimian horizon as a prior step to displacement experiments with steam
Doustmohammadi et al. Application of Geostatistical Modelling to Study the Exploration Adequacy of Uniaxial Compressive Strength of Intact Rock alongthe Behesht-Abad Tunnel Route