Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

TYTUŁ: Zastosowanie nieinwazyjnych pomiarów rdzeni wiertniczych do zwiększenia informacji na temat parametrów skał zbiornikowych / Application of non-destructive core measurements to increase information on reservoir rock parameters

Autor: Rafał Skupio

Recenzenci:

prof. dr hab. inż. Jadwiga Jarzyna, Akademia Górniczo-Hutnicza
prof. dr hab. Urszula Woźnicka, Instytut Fizyki Jądrowej PAN

ISSN 2353-2718
ISBN 978-83-65649-45-4
DOI: 10.18668/PN2022.237

Objętość monografii: 182 strony

Streszczenie

Badania przeprowadzone w ramach przygotowywania monografi i ukierunkowane były na utworzenie systemu pomiarowo-interpretacyjnego, którego rezultatem jest otrzymanie wiarygodnych wyników profilowań geofizyki otworowej z dokładnością pomiarów laboratoryjnych. Ciągłe pomiary rdzeni wiertniczych pozwoliły na wygenerowanie profilowań pozbawionych wpływu otworu oraz ułatwiły dopasowanie głębokościowe rdzenia do pomiarów otworowych. W pracy wydzielono cztery główne rozdziały dotyczące: metodyki badawczej wraz z opisem stosowanych urządzeń, częściowych wyników pomiarów rdzeni wykonanych na różnych typach skał, propozycji systemu prowadzenia badań oraz kompleksowej interpretacji danych dla wybranych otworów. Część metodyczna dotyczyła opisu aparatury do ciągłych pomiarów rdzeni wiertniczych w zakresie naturalnej promieniotwórczości gamma (K, U, Th) wraz z aplikacją do pomiarów gęstości objętościowej metodą gamma-gamma, spektrometrów fluorescencji rentgenowskiej XRF do pomiarów składu chemicznego skał oraz tomografi i komputerowej CT do obrazowania struktury rdzeni, jak również wyznaczania gęstości radiologicznej w jednostkach Hounsfi elda (HU). Badania skał przeprowadzono na materiale reprezentującym utwory o zróżnicowanej litologii, takie jak: łupki, piaskowce, wapienie, dolomity, anhydryty, mułowce oraz heterolitowe kompleksy piaskowcowo-mułowcowo-iłowcowe. Wyniki pomiarów wykonanych z zastosowaniem poszczególnych metod zostały szczegółowo opisane oraz zestawione z punktowymi wynikami pomiarów laboratoryjnych i profilowaniami otworowymi. Pomiary testowe wraz z przetwarzaniem i interpretacją danych wykonano na rdzeniach pochodzących z pięciu otworów wiertniczych (T-1, O-4, Pt-1, L-7, P-5H), natomiast kompleksową interpretację wyników badań przeprowadzono dla trzech otworów wiertniczych (J-1, P-4, T-2).

Nowa metodyka spektrometrycznych pomiarów gamma pozwoliła na uzyskanie dokładnych koncentracji potasu, uranu i toru, zarówno w skałach o wysokiej, jak i niskiej radioaktywności. Wyniki badań umożliwiły standaryzację archiwalnych profi lowań gamma, wykonanych sondami typu radzieckiego z imp/min do jednostek standardowych API oraz uzyskanie danych na temat zawartości K, U, Th w interwale rdzeni. Zastosowanie źródła Cs-137 w aparaturze do pomiarów gamma umożliwiło przeprowadzenie pomiarów gęstości objętościowej w jednostkach g/cm³. Interpretacja litologiczna wykonana na podstawie pomiarów XRF i modeli mineralogiczno-chemicznych pozwoliła uzyskać profi le o zwiększonej rozdzielczości oraz większej liczbie składników mineralnych w stosunku do interpretacji pomiarów otworowych. Ponadto wykazano, że metodyka pomiarowa XRF może być stosowana podczas kierowania trajektorią otworu wiertniczego. Wyniki badań rdzeni metodą tomografi i komputerowej CT przedstawiono w postaci połączonych obrazów oraz ciągłych krzywych zmian gęstości w jednostkach HU.

Zdobyte doświadczenie i przedstawienie pełnego zakresu prac pomiarowych oraz interpretacyjnych pozwoliły na zaproponowanie procedury prowadzenia pełnego zakresu analiz, z uwzględnieniem różnego rodzaju materiału dostarczonego do badań. Procedura uwzględnia zarówno pełny zakres analiz, jak również pomiary wybranych parametrów, w zależności od zapotrzebowania zleceniodawcy.

Słowa kluczowe: petrofizyka, analizy rdzeni wiertniczych, spektrometria XRF, tomografia komputerowa, profilowanie gamma, interpretacja litologiczna

Abstract

The research carried out in the monograph aimed to create a measurement and interpretation system which is to obtain reliable results of well logging with the accuracy of laboratory measurements. Continuous core measurements allow for the generation of logging results without the impact of the borehole and facilitate the depth matching of the core to well log data. Four main chapters can be distinguished in this work: research methodology with a description of the devices used; partial results of core measurements made on various types of rocks; a proposal for a research system, and comprehensive data interpretation for selected boreholes. The methodological part concerned the description of the equipment for continuous measurements of cores in the field of natural gamma radioactivity (K, U, Th) with the application for bulk density measurements using the gamma-gamma method, X-ray fl uorescence spectrometers (XRF) for measuring the chemical composition of rocks and computed tomography (CT) for imaging of the core structure as well as determination of radiological density in Hounsfi eld units (HU). Rock studies were carried out on material representing formations of diff erent lithologies, such as shales, sandstones, limestones, dolomites, anhydrite, siltstones and heterolithic sandstone-siltstone-claystone complexes. The results of measurements made using individual methods have been described in detail and compared with the results of laboratory measurements and well logging data. Test measurements with data processing and interpretation were made on the cores from five boreholes (T-1, O-4, Pt-1, L-7, P-5H), whereas a comprehensive interpretation of the results was carried out for three other boreholes (J-1, P-4, T-2).

The new methodology of spectral gamma measurements made it possible to obtain precise concentrations of potassium, uranium and thorium in rocks with high and low radioactivity. The results made it possible to standardise the archival gamma-ray logs made with the Russian-type probes from imp/min to API standard units and to obtain data on the content of K, U, and Th in the core intervals. Using the Cs-137 source in the device for the gamma equipment made it possible to carry out measurements of the bulk density in g/cm³ units. The lithological interpretation based on XRF measurements and mineralogical-chemical models allowed to obtain logs with increased resolution and a more signifi cant number of minerals than was the case with the interpretation of the well logging. In addition, it has been shown that the XRF measurement methodology can be used during the geosteering procedure. The results of the core tests using the CT computed tomography method were presented in combined images and continuous curves of density in HU units.

The experience and the presentation of the full scope of measurement and interpretation workflow allowed to propose a procedure for conducting a full range of analyses, considering various types of material provided for research. The procedure considers the full range of analyses as well as the measurements of selected parameters depending on the client’s needs.

Keywords: petrophysics, core analyses, XRF spectrometry, computed tomography, gamma profiling, lithological interpretation

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

TYTUŁ: Ocena skuteczności naprzemiennego zatłaczania wody i gazu w procesie pozyskiwania ropy naftowej ze złóż węglanowych – studium eksperymentalne / Evaluation of the effectiveness of Water Alternating Gas (WAG) injection in oil recovery from carbonate reservoirs – an experimental insight

Autor: Mirosław Wojnicki

Recenzenci:

Dr hab. inż. Paweł Wojnarowski, Akademia Górniczo-Hutnicza
Dr inż. Adam Wójcicki, Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

ISSN 2353-2718
ISBN 978-83-65649-46-1
DOI: 10.18668/PN2023.238

Objętość monografii: 184 strony

Streszczenie

Biorąc pod uwagę fakt, że wydobycie z dojrzałych złóż ropy naftowej sukcesywnie spada, a nowe odkrycia nie są wystarczające, by sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na produkty naftowe, należy stwierdzić, że metody wspomagania wydobycia (EOR) stają się niezbędnym ogniwem światowego przemysłu naftowego. Problematyka ta jest aktualna również w ujęciu krajowym, w którym kluczowe złoża ropy naftowej wymagają niezwłocznego wprowadzenia skutecznej metody EOR. Celem niniejszej monografii jest rozpoznanie możliwości wspomagania wydobycia ropy naftowej z krajowych złóż węglanowych przy zastosowaniu naprzemiennego zatłaczania wody i gazu (WAG) z wykorzystaniem różnego typu gazów, w tym gazów ziemnych wysokozaazotowanych występujących na obszarze Niżu Polskiego. Praca ma w głównej mierze charakter eksperymentalny, choć zostały w niej również zastosowane zaawansowane metody obliczeniowe. Głównym procesem badawczym były eksperymenty wypierania ropy naftowej z rdzeni wiertniczych prowadzone z dokładnym odwzorowaniem warunków złożowych dzięki wykorzystaniu oryginalnych płynów złożowych, skały złożowej oraz zadaniu odpowiednich warunków termobarycznych. Eksperymenty te pozwoliły na ocenę skuteczności poszczególnych wariantów procesu WAG – wyróżniających się typem zatłaczanego gazu, stosunkiem wody do gazu w strumieniu zatłaczanych płynów oraz ciśnieniem tłoczenia. Przetestowano również skuteczność metody WAG w warunkach szczelinowatego ośrodka porowatego (sztuczna szczelina) oraz efektywność ograniczania mobilności gazu z wykorzystaniem przepływu pianowego (FAWAG). Na podstawie danych eksperymentalnych dokonano wstępnej oceny efektywności ekonomicznej testowanych wariantów WAG. Eksperymenty wypierania poprzedzono szeregiem badań i analiz pozwalających na ich odpowiednie zaprojektowanie, przeprowadzenie i zbilansowanie. Dla pełniejszej ewaluacji procesu WAG w węglanowym ośrodku porowatym przeprowadzono również eksperymenty uzupełniające, mające na celu rozpoznanie wpływu zatłaczanych w procesie WAG mediów na skałę zbiornikową. Ostatecznie, opierając się na wynikach prac eksperymentalnych i wykorzystując algorytm programowania genetycznego, opracowano model matematyczny pozwalający na oszacowanie wartości współczynnika odropienia na podstawie zmiennych charakteryzujących dany wariant WAG.

Słowa kluczowe: wspomaganie wydobycia ropy, EOR, naprzemienne zatłaczanie wody i gazu, WAG, sekwestracja CO2, CCS

Abstract

Keywords: Enhanced Oil Recovery, EOR, Water Alternating Gas, WAG, CO2 sequestration

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

TYTUŁ: Promieniotwórczość naturalna i antropogeniczna skał Gór Opawskich i ich zachodniego przedpola / Natural and anthropogenic radioactivity of rocks in the Opava Mountains and their western foreland

Autor: Agnieszka Moska, Dariusz Malczewski

Recenzenci:

dr hab. Agnieszka Dołhańczuk-Śródka, prof. Uniwersytetu Opolskiego
prof. dr hab. inż. Jadwiga Jarzyna, Akademia Górniczo-Hutnicza

ISSN 2353-2718
ISBN 978-83-65649-47-8
DOI: 10.18668/PN2023.239

Objętość monografii: 132 strony

Streszczenie

W pracy przedstawione zostały wyniki pomiarów promieniotwórczości naturalnej i antropogenicznej skał w rejonie Gór Opawskich i ich zachodniego przedpola. Pomiary w warunkach in situ przeprowadzono na 13 stanowiskach. Dodatkowo z każdego stanowiska pobrana została próbka skalna do badań w warunkach laboratoryjnych.
Do badań został użyty przenośny system spektrometryczny promieniowania γ GX3020. Aktywność promieniotwórcza izotopu toru ²³²Th zmieniała się w granicach od 5 Bq kg⁻¹ do 71 Bq kg⁻¹ w pomiarach laboratoryjnych i od 2 Bq kg⁻¹ do 71 Bq kg⁻¹ w pomiarach in situ. Zmierzona aktywność promieniotwórcza uranu ²³⁸U w warunkach laboratoryjnych wynosiła od 4 Bq kg⁻¹ do 52 Bq kg⁻¹, a w warunkach terenowych od 7 Bq kg⁻¹ do 48 Bq kg⁻¹. W warunkach laboratoryjnych aktywność promieniotwórcza potasu ⁴⁰K zmieniała się w granicach od 12 Bq kg⁻¹ do 1560 Bq kg⁻¹, natomiast w warunkach in situ w granicach od 60 Bq kg⁻¹ do 1700 Bq kg⁻¹. Uzyskane wartości aktywności promieniotwórczej zostały następnie porównane ze średnią aktywnością promieniotwórczą tego typu skał w Sudetach i na świecie.

W pracy przedstawione zostały wyniki pomiarów promieniotwórczości naturalnej i antropogenicznej skał w rejonie Gór Opawskich i ich zachodniego przedpola. Pomiary w warunkach in situ przeprowadzono na 13 stanowiskach. Dodatkowo z każdego stanowiska pobrana została próbka skalna do badań w warunkach laboratoryjnych.
Do badań został użyty przenośny system spektrometryczny promieniowania γ GX3020. Aktywność promieniotwórcza izotopu toru ²³²Th zmieniała się w granicach od 5 Bq kg⁻¹ do 71 Bq kg⁻¹ w pomiarach laboratoryjnych i od 2 Bq kg⁻¹ do 71 Bq kg⁻¹ w pomiarach in situ. Zmierzona aktywność promieniotwórcza uranu ²³⁸U w warunkach laboratoryjnych wynosiła od 4 Bq kg⁻¹ do 52 Bq kg⁻¹, a w warunkach terenowych od 7 Bq kg⁻¹ do 48 Bq kg⁻¹. W warunkach laboratoryjnych aktywność promieniotwórcza potasu ⁴⁰K zmieniała się w granicach od 12 Bq kg⁻¹ do 1560 Bq kg⁻¹, natomiast w warunkach in situ w granicach od 60 Bq kg⁻¹ do 1700 Bq kg⁻¹. Uzyskane wartości aktywności promieniotwórczej zostały następnie porównane ze średnią aktywnością promieniotwórczą tego typu skał w Sudetach i na świecie. Obecność antropogenicznego izotopu cezu ¹³⁷Cs została stwierdzona na 7 stanowiskach. Depozycja tego izotopu zmieniała się w granicach od 38 Bq m⁻² do 6344 Bq m−2. W pracy dokonano również pomiarów wartości mocy dawki pochłoniętej promieniowania γ. Uzyskane wyniki zmieniały się w zakresie od 10 nGy h⁻¹ do 223 nGy h⁻¹, przy czym średnia wartość mocy dawki pochłoniętej promieniowania γ w Polsce wynosi 45,6 nGy h⁻¹.
Jednym z celów niniejszej pracy było także określenie korelacji pomiędzy koncentracjami podstawowych radionuklidów. Wyniki badań pokazują, że koncentracje ²³²Th [ppm] i ²³⁸U [ppm], K [%] i ²³²Th [ppm] oraz K [%] i ²³⁸U [ppm] wykazują na ogół silną, dodatnią korelację.
Badania promieniotwórczości naturalnej skał Gór Opawskich i ich zachodniego przedpola przeprowadzone w warunkach laboratoryjnych i in situ wykazały się dużą zgodnością. Największa różnica pomiędzy aktywnościami wyznaczonymi oboma sposobami wyniosła 140 Bq kg⁻¹.

Słowa kluczowe: Góry Opawskie, promieniotwórczość naturalna, promieniotwórczość antropogeniczna, pomiary laboratoryjnie, pomiary in situ, moc dawki promieniowania gamma

Abstract

Measurements of natural and anthropogenic radioactivity were carried out in characteristic lithologies in the Opava Mountains and their western foreland (SW Poland). In situ measurements were conducted at 13 locations and rock samples from each site were collected for laboratory measurements.
The activity concentrations of the naturally occurring radionuclides and fallout of ¹³⁷Cs were measured using a portable HPGe gamma-ray spectrometry. The ranges of the activity concentrations of ²³²Th were 5–71 Bq kg⁻¹ in the laboratory and 2–71 Bq kg⁻¹ for the in situ measurements. For ²³⁸U, the activity concentrations ranged from 4–52 Bq kg⁻¹ in the laboratory and from 7–48 Bq kg⁻¹ under in situ field conditions, and for ⁴⁰K, the ranges were 12–1560 Bq kg⁻¹ in the laboratory and 60–1700 Bq kg⁻¹ for in situ measurements. Measured activity concentrations were compared with average activity concentrations of the radionuclides in similar types of rocks from different global localities and with data from the Sudetes available in the literature. Anthropogenic ¹³⁷Cs was observed at seven locations with deposition from 38 to 6344 Bq m⁻². The external gamma-dose rate varied from 10 to 223 nGy h⁻¹, whereas the average gamma-dose rate in Poland is 45,6 nGy h⁻¹.
One of the goals of this work was also to determine the correlation between naturally occurring radionuclides. In the investigated rocks, concentrations of ²³²Th [ppm] and ²³⁸U [ppm], K [%] and ²³²Th [ppm], and K [%] and ²³⁸U [ppm] had a strong positive correlation.
No significant differences were found between the in situ and laboratory measurements. The maximum absolute difference between the in situ and laboratory measurements was 140 Bq kg⁻¹ for ⁴⁰K.

Key words: Opava Mountains, natural radioactivity, anthropogenic radioactivity, laboratory measurements, in situ measurements, gamma-dose rate

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.