|
TYTUŁ: Integracja informacji geologicznej – narzędzia, metody, wybrane przykłady dla skał węglanowych / Integration of geological information – tools, methods, selected examples for carbonate rocks
Autor: Marek Stadtműller, Jadwiga Anna Jarzyna
Recenzenci: prof. dr hab. Urszula Woźnicka, Instytut Fizyki Jądrowej, Polska Akademia Nauk
|
|
|
ISSN 2353-2718 Objętość monografii: 216 stron |
|
|
Streszczenie W pracy podjęto temat szeroko rozumianej integracji informacji o węglanowych formacjach skalnych, czyli zaproponowano algorytm połączenia danych geofizycznych, geologicznych, wiertniczych, eksploatacyjnych oraz wyników badań laboratoryjnych w celu uzyskania pełnego opisu węglanowego ośrodka skalnego. Węglany, jako skały osadowe pochodzenia biogenicznego, detrytycznego lub chemicznego, charakteryzują się stosunkowo prostym składem mineralnym (są zbudowane głównie z kalcytu i dolomitu), natomiast niejednorodność przestrzeni porowej i tekstury tych skał jest wysoka, co bardzo komplikuje ich opis. Z tego powodu zdefiniowano trzy skale opisu: makro, mezo i mikro oraz opracowano procedurę pomiarowo-interpretacyjną łączącą w sobie wykorzystanie informacji pochodzącej ze wszystkich zdefiniowanych skal opisu skały dla wybranych parametrów petrofizycznych. Rozważano dwa parametry: jakościowy opis facji / struktur depozycyjnych (w klasyfikacji Dunhama: madston, wakston, pakston, greinston i bundston) oraz parametr ilościowy, szczelinowatość – rozumianą jako całkowita objętość szczelin w skale. Monografia ma charakter metodyczny, tzn. zawiera niezbędne informacje o wybranych formacjach węglanowych, traktowanych jako przykłady, i metodach pozyskania danych z tych skał w celu opracowania metodyki integracji. Składa się z rozdziałów przedstawiających charakterystykę geologiczną obszaru badań, używane narzędzia pomiarowe, zgromadzony materiał badawczy, elementy składowe proponowanej metodyki integracyjnej oraz wnioski i dyskusję wyników. Przedstawiono syntetycznie charakterystykę skał węglanowych, znaczenie węglanów dla akumulacji węglowodorów na tle prowincji naftowych Polski oraz dane liczbowe, pochodzące z bilansu kopalin na rok 2022, o aktualnej produkcji i zasobach zakumulowanych w złożach, dla których skałą zbiornikową są węglany. Opisano charakterystykę geologiczną głównych pięter stratygraficznych w profilach odwiertów, w których opracowano dane z obszaru północnego obrzeżenia platformy wielkopolskiej. Są to odwierty G-10, G-12K oraz, zlokalizowany na południe od nich, odwiert P-1. Osobnym obiektem, leżącym na północ od wymienionych, był odwiert S-1, zlokalizowany w zasobnej w węglowodory strefie Wysokiej Kamieńskiej. W wymienionych odwiertach obiektem zainteresowania w kolejnych etapach pracy były utwory dolomitu głównego (Ca2) cyklotemu Stassfurt. Kolejną strefą, z której pozyskano dane opracowane w monografii, jest obszar Paproci. Przedmiotem analiz były dane z wapienia podstawowego / wapienia cechsztyńskiego (Ca1), z cyklotemu Werra w odwiertach P-19, P-21, P-26, P-27 i P-29. Osobno bardzo krótko przedstawiono warunki techniczne wykonywania pomiarów laboratoryjnych, których wyniki wykorzystywano w pracy, tj. porozymetrię rtęciową (MICP) i helową, jądrowy rezonans magnetyczny (NMR) oraz dyfrakcję rentgenowską (XRD). W monografii pokazane są przykłady wykorzystania wyników tych badań w interpretacji danych geofizyki wiertniczej. Zaprezentowano także krótki opis profilowań geofizyki wiertniczej w podziale na pomiary elektrometrii wiertniczej, radiometrii, pomiarów akustycznych, upadu warstw oraz metod elektrycznego (XRMITM) i akustycznego (CASTTM) obrazowania ścian odwiertu. Na przykładzie danych z wapienia podstawowego (Ca1) i dolomitu głównego (Ca2) w rozpatrywanych odwiertach scharakteryzowano metody interpretacji profilowań geofizyki wiertniczej, w szczególności tzw. metodę kolejnych wykluczeń, stosowaną w przypadku ograniczonej liczby profilowań. Wyniki interpretacji ilościowej w postaci parametrów petrofizycznych – porowatości (PHI), nasycenia wodą (Sw), przepuszczalności (K) i nasycenia wodą nieredukowalną (Swi) – wykorzystane zostały w analizach integracyjnych. W kolejnym rozdziale opisano metody statystyczne używane w trakcie predykcji rozkładu klas / facji / struktur depozycyjnych na wybranych przykładach. Na podstawie metod klasyfikacji z nauczycielem, czyli drzew klasyfikacyjnych i sztucznych sieci neuronowych, pokazano algorytm (eksperyment obliczeniowy) użycia tych metod w analizie danych geofizyki wiertniczej. Opisano również elementy oprogramowania Statistica v.13, wykorzystywanego w trakcie analiz statystycznych. Osobny rozdział poświęcono metodom analizy szczelinowatości ośrodka skalnego, zarówno w postaci jakościowej metody Kompleksowej Analizy Szczelinowatości (KAS), jak ilościowej analizy porowatości i przepuszczalności szczelin w skali mikro (mikroszczeliny), mezo (mezoszczeliny) i makro (makroszczeliny). Na podstawie danych laboratoryjnych i pomiarów sondą XRMI do elektrycznego obrazowania ścianki otworu uzyskano rozkład porowatości poszczególnych typów szczelin w wybranym profilu. Opisano również szczegóły organizacji i sposób działania opcji programu ProGeo v. 6.5, Fracture Tool, którą wykorzystywano w trakcie prowadzonych prac. Całość przeprowadzonych prac podsumowano, przedstawiając autorską procedurę przeznaczoną do badania utworów węglanowych, której elementy zostały przetestowane na przykładowych danych. Zaproponowano algorytm, który w praktyce pozwala na zintegrowanie, z uwzględnieniem zróżnicowania skali pomiarowej i dokładności, wszystkich dostępnych informacji dla budowy modelu parametrów petrofizycznych węglanowych ośrodków skalnych. Przedstawione przykłady z odwiertów przewiercających formacje wapienia podstawowego (Ca1) i dolomitu głównego (Ca2) na Niżu Polskim potwierdziły możliwość skutecznego postępowania. Pokazano sposób na połączenie informacji różnoskalowej i pochodzącej z różnych źródeł dla wzbogacenia opisu formacji węglanowych. Wdrożone do praktyki przemysłowej elementy zaproponowanej procedury interpretacyjnej w projektach realizowanych przez INiG – PIB są potwierdzeniem skuteczności zaproponowanego postępowania. Użyte w pracach analitycznych narzędzia informatyczne w postaci oprogramowania Statistica v. 13 i programu ProGeo v. 6.5 umożliwiły efektywne obliczenia i prezentację wyników, potwierdzając swoją przydatność w tego typu analizach. Słowa kluczowe: informacja geologiczna, węglany, wapień podstawowy/ wapień cechsztyński, dolomit główny, Niż Polski, parametry petrofizyczne, interpretacja danych geofizyki wiertniczej, model petrofizyczny, optymalizacja procedur interpretacyjnych, skały Archiego, model Montarona, porowatość, porowatość wtórna, szczelinowatość, data mining, sztuczna inteligencja (AI), metody klasyfikacyjne, sztuczne sieci neuronowe |
|
|
Abstract The paper presents a comprehensive approach to integrating information on carbonate rock formations. An algorithm has been proposed for combining geophysical, geological, drilling, and production data, along with laboratory test results. This integration aims to provide a complete and coherent characterization of the carbonate rock medium. Carbonates, as sedimentary rocks of biogenic, detrital or chemical origin, are characterized by a relatively simple mineral composition (they are composed mainly of calcite and dolomite), while the heterogeneity of the pore space and texture of these rocks is high, which greatly complicates its description. For this reason, three scales of description were defined: macro, meso and micro, and a measurement and interpretation procedure was developed, combining the use of information from all defined scales of rock description for selected petrophysical parameters. Two parameters were considered: a qualitative description of depositional facies/structures (in Dunham’s classification: mudstone, wackstone, packstone, grainstone and boundstone) and a quantitative parameter – fracturing, understood as the total volume of fractures in the rock. The monograph is methodological in nature, i.e. it contains the necessary information on selected carbonate formations treated as examples, and methods of obtaining data from these rocks in order to develop an integration methodology. It consists of chapters presenting the geological characteristics of the research area, the measurement tools used, the collected research material, the components of the proposed integration methodology, and conclusions and discussion of results. This paper presents the synthetic characteristics of carbonate rocks, highlights the importance of carbonates as hydrocarbon reservoirs within Poland’s oil provinces, and provides numerical data from the 2022 Mineral Resource Balance on current production and reserves in deposits where carbonates serve as the reservoir rock. The geological characteristics of the main stratigraphic levels were described based on well profiles developed using data from the northern margin of the Wielkopolska Platform. These were the G-10, G-12K wells and the P-1 well located south of them. A separate object, located north of the above-mentioned ones, was the S-1 well, located in the Wysoka Kamieńska region. In the above-mentioned wells, the object of interest in the subsequent stages of the work were the formations of the Main Dolomite, Ca2, which is a part of Stassfurt cyclothem. Another area from which the data developed in the monograph was obtained is the Paproć region. The analyses were performed on data from the Basal Limestone / Zechstein Limestone, Ca1, of the Werra cyclothem in wells P-19, P-21, P-26, P-27 and P-29. Separately, very briefly, the technical conditions for performing laboratory measurements, the results of which were used in the work, i.e. mercury porosimetry, MICP and helium, nuclear magnetic resonance, NMR and X-ray diffraction, XRD, are presented. The monograph shows examples of using the results of these studies in the interpretation of well logging data. A brief description of well logs was also presented, divided into measurements of drilling electrometry, radiometry, acoustic measurements, dip of layers and methods of electrical, XRMITM and acoustic, CASTTM imaging of borehole walls. Using data from the Basal Limestome / Zechstein Limestone Ca1, and the Main Dolomite Ca2, in the considered boreholes as an example, the methods of interpretation of well logs were characterized, in particular the so-called method of successive exclusions used in the case of a limited number of logs. The results of quantitative interpretation in the form of petrophysical parameters - porosity, PHI, water saturation, Sw, permeability, K and saturation with irreducible water, Swi were used in the integration analyses. The next chapter describes statistical methods used during prediction of the distribution of classes/facies/depositional structures on selected examples. Based on the classification supervised methods, i.e. classification trees and artificial neural networks, an algorithm (computational experiment) for using these methods in the analysis of drilling geophysics data is shown. Elements of the Statistica v.13 software used during statistical analyses are A separate chapter is devoted to the methods of analyzing the fracture ability of the rock medium, both in the form of the qualitative method of Comprehensive Fracture Analysis, KAS, and the quantitative analysis of porosity and permeability of fractures on the micro (microfractures), meso (mesofractures) and macro (macrofractures) scale. Based on laboratory data and measurements with the XRMITM probe for electrical imaging of the borehole wall, the distribution of porosity of individual fracture types in the selected profile was obtained. Details of the organization and operation of the ProGeo v. 6.5 program option, Fracture Tool, which was used during the work were also described. The monography was concluded by outlining a dedicated procedure for the analysis of carbonate formations, whose individual components were validated using sample data. An algorithm was proposed that enables the practical integration of all available data – accounting for differences in measurement scale and accuracy – for constructing a model of petrophysical parameters of carbonate rock formations. The presented examples from boreholes drilling through formations of the Basal Limestone – Ca1, and the Main Dolomite – Ca2 in the Polish Lowlands confirmed the possibility of effective procedure. A method for combining information of different scales and from different sources was shown to enrich the description of carbonate formations. The implementation of elements of the proposed interpretation procedure in industrial projects conducted by INiG-PIB confirmed the effectiveness of the approach. The IT tools used in the analytical work, in the form of Statistica v. 13 software and ProGeo v. 6.5 program, enabled effective calculations and presentation of results, confirming their usefulness
Keywords: geological information, carbonates, Basal Limestone / Zechstein Limestone, Main Dolomite, Polish Lowland, petrophysical parameters, interpretation of well logging data, petrophysical model, optimization of interpretation procedures, Archie rocks, Montaron model, porosity, secondary porosity, fracture, Data Mining, artificial intelligence AI, classification methods, artificial neural networks |
|
|
Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT) Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
