Statoil. L&U DOK. SENTER L KODE \tfetl a/as-j. Den norske stats oljeselskap a.s. OVERLftGRINGSTRYKK FOR BRØNN 31/3-1. Denne rapport tilhører

Transkript

1 Denne rapprt tilhører L&U DK. SENTER L KDE \tfetl a/as-j Returneres etter bruk Statil VERLftGRNGSTRYKK FR BRØNN 31/3-1 Den nrske stats ljeselskap a.s

2 Gradering ppdramiver 31/2 TRLL LSENS Undertittel VERLAGRNGSTRYKK Titttl VEKLAGRNGSTRYKK FR BRØNN 31/3-1 É Utarbeidet Gdkjent f\ april «84 Rune Niclaysen

3 ppsummering 22 pluggmålinger på frsne kjerner tatt med "fiberliner" er blitt gjrt på 31/3-1. Disse er b'itt inndelt i t grupper etter knslideringsgrad. Fr knslidert kjernemateriale er verlagringsfaktren beregnet til.9499 (S.der..199) ved NCP. Uknslidert materiale gir ikke pålitelig resultat. Det anbefales at.b. blir målt på representative, uknsliderte plugger fr Trll-feltet på en trverdig måte.

4 VERLAGRNGSTRYKK FR BRØNN 31/3-1 PPSUMMERNG NNHLD 1. Bakgrunn 2. Generelle prøsitets krreksjner 3. Målinger i labratrium under stress 4. Prøsitet ved in-situ betingelser. Uniaxialt stress 5. Applikasjn fr 31/ Sammenfatning 7. Referanser Tabell l Prøsitetsverdier la Knslidert materiale lb Uknslidert Fig N _ STU /Ø ATM mt trykk

5 t VERLAGRNGSTRYKK FR BRØNN 31/ Bakgrunn Målinger av prøsitet, permeabilitet g frmasjns faktr under stress er nødvendig fr å bestemme reservar parametre under in-situ frhld. Det er vanskelig ved labratriemålinger å etterligne de reservar-betingelser sm er aktuelle. Stress-virkningen, in-situ, er ikke kjent, g prøvene kan derfr vanskelig bli tilbakeført til pprinnelig stress-betingelse under labratriemålingene. Flere mdeller g terier er satt pp under spesifiserte frhld sm ikke alltid kan ppfylles. Dette gir en usikkerhet ved kalkulering av verlagringstrykkets effekt på reservar parametrene. Ved kjernebring vil kjernen bli avlastet fra den stress den in-situ er utsatt fr. Den vil under transprten fra reservaret til bredekk bli utsatt fr en temperatur- g trykkfrandring g en væskeekspansjn. m kjernen fryses etter pptakningen, vil dette gså gi effekter på kjerne-materialet. Preparering av kjernen i labratrium vil gså her mfatte en temperatur-frandring (rengjøring, tørking). Når kjernen er klar fr måling, er den helt stressavlastet, g etter sm in-situ stressen ikke er kjent, kan en ikke føre kjernematerialet tilbake til pprinnelig stress-betingelse. 2. Generelle prøsitets-krreksjner Nrmalt er helium prøsitet målt på pluggene sm er tatt av kjernen fr hver 3. cm nedver. En kan så få en prøsitets prfil ver det intervallet sm det er tatt kjerner fra, g denne verdien blir kalt ttal prøsitet. Frutsatt at ikke innesluttet prevlum er tilstede, kan nen av pluggene bli knust. Således kan krntetthets-prøsitet bli målt g krrelert mt helium prøsitet. Dette kan være den første krreksjn på prøsiteten. Av rent praktiske grunner er det

6 l vanlig bare å la nen få plugger bli knust fr å måle krntetthets-prøsitet. Den neste krreksjn innbefatter krrigering av ttal prøsitet til effektiv prøsitet. Ved rensing g tørking av kjernepluggene blir leirbundet vann fjernet på grunn av frdamping g ppløsningsevnen. Det er generelt frstått at ett eller t mlekyllag av absrbert vann skal medregnes sm del av bergvlumet fr å beskrive reservar prøsiteten. Disse ett til t lag kan behldes ved at kjernepluggene blir tørket i et varmeskap ved 6 C med ver 4% humeditet. Man måler igjen den effektive prøsitet fr nen plugger g krrelerer resultatene til den ttale prøsitet fr så å bestemme en krreksjnsfaktr. Denne effekt er størst fr kjerner sm har høyt skiferinnhld, g derfr bør prøvene velges med et strt prøsitetsspekter. Til slutt skal prøsiteten bli krrigert fr reservar-betingelser på grunnlag av nett verlagringstrykk g temperatur. Nede i reservaret er kjerneprøven utsatt fr verlagringsef fekt minus reservar frmås jnsvaeske/pretrykk, kalt nett verlagringstrykk. Et slikt frhld kan bli simulert i labratriet, g helium prøsitet kan bli målt. labratriet er trykket frdelt i tre dimensjner, kalt hydraulisk trykk, mens i reservaret er trykket frdelt mer i en akse frdi pluggen er begrenset i de hrisntale retninger, men belastet i den vertikale retning. bevist at en stress-krreksjnsfaktr på i U +:u) 3 (l - Det er tar hånd m vennevnte frhld hvr V er Pissns frhldet 2 pphøyd i annen ptens (dvs.d = (Pissn Rati). vennevnte teri er ikke akseptert universelt, g nen fretrekker å bruke det reelle reservar nett trykk fra labratrie-målinger. Dette fører sjelden til stre l

7 prøsitetsfrandringer siden den største prøsitetsfrandring skjer under den første periden av trykkbelastningen. 3. Målinger i labratrium under stress Nrmalt måles prøsiteten under stress under isstatisk betingelse (hydrstatisk trykk) dvs. alle trykk er like i de tre frskjellige retningene fri = <T~2 =<5~3). Disse betingelser er like det fr triaxialt stress, men i den triaxiale målecellen kan de frskjellige trykk frandres slik at <5~1 QT2 ^Cf 3 - Prøvene utsettes fr et visst initialt trykk mkring 2 psi fr å frhindre endeeffekter. Prøsiteten målt under isstatisk betingelse gis av ligningen \ ø. vp -Avpi (1) S = ^ Vb -4 Vpi der Øis = prøsitet under isstatisk stress Vp Vb = prevlumet ved atmsfærisk betingelse = bulkvlumet ved atmsfærisk betingelse AVpi = frandringen i prevlumet ved trykket Pi. En antar at matriks-kmpressibiliteten er liten i frhld til prekmpressibiliteten, dvs.^vb = Ligningen i (1) kan skrives *is - g der Vp/Vb er prøsiteten ved atmsfærisk betingelse, En får så ligningen: a, "is 1/øatn -A Vpi/ Vp

8 4. Prøsitet ved in-situ betingelser. Uniaxialt stress Det sm er vanskelig ved labratrie-målinger, er å anbringe et stress sm tilsvarer de en har i reservaret. Terier er satt pp der en på en tretisk måte under visse betingelser relaterer målinger ved isstatisk trykk (triaxialt) til uniaxialt trykk. følge disse terier er hvedstressen vertikal g lik stressen grunnet vekten av verlagrede bergartsmasser. Dette verlagringstrykk kan antas å være l psi/ft eller kan beregnes ved å integrere FDC lggen. Nett verlagringstrykket får en hvis en reduserer dette trykket med pretrykket i reservaret fra RFT målinger, eller m en antar.5 psi/ft. Hvis en ser på et enhetskutt i reservaret, se fig. l, g antar at den prinsipale stressen er vertikal, "z, g at grensene til mrensende nabelement er fikserte, dvs. at bevegelser g frandringer ikke skjer, vil frandringen hs elementet være tilknyttet ^"z. En antar videre at reservaret er ppbygget av et materiale sm er istrpt g elastisk. Fig. l hvilket med gd tilnærming vil være tilfelle med en gdt sementert sandstein. Hvis en har en uknslidert sand, dvs, en dårlig sementert sand, vil denne ikke følge en elastisk defrmasjn, men en visk-elastisk, plastisk defrmasjn. En leirhldig sand g skifer vil på denne måten bli klassifisert til å følge et plastisk defrmasjnsfrløp. følge de antagelser sm ble diskutert venfr, vil dette bli Ex = Ey =

9 dvs. kmpaksjn i hrisntal retning er null, men Ez f. Dersm en videre antar at kmpaksjnen kun er avhengig av reduksjnen i prevlumet, dvs, den ttale bulk kmpresjnen er meget større enn matriks kmpresjnen ( Avb» A.Vma). Dette medfører at bulkkmpresjnen kan antas å være lik prevlum-reduksjnen, dvs. ^Vb =AVp, g at in-situ kmpaksjnen under uniaxialt trykk Ez er relatert til den triaxiale vlumetriske kmpaksjnen, e, under labratriebetingelser ifølge ligningen: (4) ved samme uniaxiale g triaxiale trykk. V er Pissns rati, g varierer ifølge litteraturen (D. Teeuw, Geertsma) mellm Faktren ^(-J-ry) med de antagelser sm er diskutert, brukes til å krrigere reduksjnen i prevlumet fra triaxialt (isstatisk) til uniaxialt (in-situ) betingelser fr like trykk. Dette innebærer da at hvis en har en frandring i prevlumet AVpi ved et triaxialt trykk, pi, vil dette resultere i en in-situ reduksjn av prevlumet sm er gitt ved ligningen: Pissns rati, V, er ikke kjent, g måles nrmalt ikke. En kan anta at V vil variere mellm g vanligvis brukes en verdi på V =.3. Hvis dette er riktig, vil en få en krreksjnsfaktr sm er.62a.vpi. n-situ prøsiteten vil derfr kunne beregnes fra labratriemålingene under triaxialt trykk (isstatisk) ifølge ligningen, Jt Vp -.62ÅVPJ w in-situ = -* K Vb -

10 eller Ø in-situ = l -.62Av P i/vp 1/Øatm -.624vpi/Vp (6) 5. Applikasjn fr 31/3-1 Ttal verburden Fluid pressure Nett verlagringstrykk 51 psi 28 psi 23 psi (158 bar) ved dybde i! På brønn 31/3-1 er det blitt utført 22 målinger av prøsitetsreduksjn innen intervallet 1355 m til 165 m (kjernedybde angitt). Disse målingene er blitt utført hs GEC, Nrge A/S. Målingene er tatt ved følgende trykk: 3, 5, 1, 15 g 2 bar. De verdier sm er brukt, er/dvp/vp ved de frskjellige hydrstatiske trykk, g disse er deretter brukt til å kalkulere ØHYD/ØATM. Det er antatt at teriene fr elastisk, istrpt g Vb = Vp er ppfylt. Det er gså antatt at Pissns tall V =.3, hvilket gir en faktr.62. På denne måten er in-situ/øatm kalkulert. En kan skjematisk vise i fugur 2 hvrdan dette blir hvis en pltter in-situ/øatm mt hydrstatisk trykk. (Se gså fig. 3.1 til 3.11). gin-situ 1 ØATM f N \ in-sit* Fig. 2 NCP

11 Hvis en bruker Peff = PNCP (nett verlagringstrykk), vil dette gi en krreksjnsfaktr under reservarbetingelser basert fra teretisk synsvinkel. tabell l er /LPY/&PV rig g in-situ/øatm kalkulert fr de frskjellige prøvedybdene. Prøsitetene er beregnet fra ligningene (3) g (6). Krreksjnsfaktren fr prøsiteten er kalkulert basert på diskusjnen i fig Sammenfatning f verlagringstrykket fr brønn 31/3-1 er blitt studert, g en beregning basert på prøsitetsmålinger under varierende stress er utført. Det var mulig å utføre 22 pluggtester på frsne kjerner. Pluggene bærer strt preg av knslideringsgraden, g de er av den grunn delt i t grupper: 1) Knslidert materiale 16 målinger Tabell la 2) Uknslidert " 6 "lb Målingene på uknslidert materiale, dvs. "en neve med sand", har lik prøsitet mkring 35% g mtrent samme prevlum. Målingene bør ilegges liten vekt frdi resultatet er lite pålitelig. Dette vil si at den mest representative sandsteinstype i reservaret ikke er blitt målt gdt nk. verlagringstrykk-faktren fr knslidert materiale er beregnet til.9499 med en standard derivasjn på.199 ved NCP. Fr uknslidert materiale er.b. lik.9719 (S.der.:.9934) se henhldsvis tabell l, la g lb. Beregningene er basert på en teri der en antar 1. elastisk defrmasjn 2. istrpt materiale 3. Pissns ratin =.3 4. AVbulk» AVma dvs.^vbulk =<dvpr.

12 i vennevnte antagelser er ikke helt gyldige fr blkk 31/3. En har en uknslidert sand med varierende mengde av glimmer-innhld, feltspat g leirmineraler. En vil sannsynligvis ikke ppfylle antagelsene m elastisk defrmasjn g sitrpt materiale. På basis av den teri sm er brukt, vil faktren på.9499 være en indikasjn på størrelsen. Den vil freløpig bli brukt i evalueringen av brønnen 31/3-1. Det anbefales at prøver blir tatt på uknslidert materiale.

13 7. Referanser Teeuw, D Predictins f Frmatin Cmpactin frm Labratry Cmpressibility Data SPEJ Sept (p ). Teeuw, D Labratry Measurement f Cmpactin Prperties f Grningen Reservir Rck Verhandlingen Kn. Ned. Gel. Mijnbuwk, Gen. Vl. 28 (p ). van der Knaap, W. Nnlinear Behaviur f Elastic Prs Media Petr. Transactin Vl. 216 (p ). 1 Geertsma, J The effect f fluid pressure decline n vlumetric Changes f Prus Rcks. Petr. Transactins Vl. 21 (p ).

14 f C* Ui «J NJ & c* 1*1 U3 N) c c W U3 c* CD U3 ~j -J -J 73 r u r *J V 1 i 2 U5 m h- ^ c r ^J U3 > jj l/i w U> i 33 r t A A. K) * w \D C UJ c c c U3 TN $ u? C* > 31 r u? v > w cr n N) c* 9 c ui *J»J - Ul t/1 ~J T N) u» Ul N cr u CD CD S c > > Æ X J* ^> 3: 1 Xk NJ vd c* c* c* a fu 1 td v3 Ul u* cr n i Jh K» c U3 CD U3 C T VØ CT> a NJ U) v æ Ul ^ cr u w CD ^1 v CD vc t æ \ v ^J \ s *> J a KJ -a N C cr ti - c 3 CD C >J CD U3 1» & U3 > v ^ V K» t J1 UJ.U CT il l*j ^> LH c H- - CD ^j Ul v Ul v v U3 vc a NJ Æ & vc & Ul «J t/i er: 3 > i ) * æ Æ v ik VD Æ n N) vc i J " 1 *J J1 c c c ^J c^ CD A y3 3J SJ ff» NJ CT i C c - - 4k <h T> U3 -vj» KJ CD t/i 7 u ) 1 -.u X (T* U3 C* u? X NJ u i_n cr n c c^ J ^ s CD ud C UJ ^ ud» SJ CD i/i cr ti c c - J^ - c r -J (T^ iji C* (T> >» T ~a % - c cr n = - - 3* *D æ i C* ^> '-D æ v VØ 9 r ) Æ cr D i æ æ c NJ c " gc CD UJ ud V KJ \ D C * ^ 1^1 - NJ A CD C C T r n (D U? VØ cr æ -j ui X f *k C* ud CD u* ud T r ii U? u? (Jl cr D c <* -J Ul c en <T> -D C -J C* 73 r u ff> A cr u f en c *J ^.Ck ^c ^ -J ^ A - Ul * i 33 t -J cr n i c* Ul Ul Ul A C A -»J X U3 1 -J U* U3 te T N> U? C " en cr c* < u* u» Ul u» s ^ Qi H- JT æ n cr b ^ D D* T3 < \ «^ Sl z i w ri C s»< H Ul l

15 31/3-1 Tabell la Knslidert mteriale Dybde.B. NCP = 158 bar Gj.snitt;.9499 S.der.:.199

16 31/3-1 Tabell lb Uknslidert materiale Sarrple N. Depth Prsity % Pre Vlume.B. NCP = 158 bar if Gj.snitt;.9719 S.der.:.1134 å

17 f f. 9

18 1 1 ii i fp

19

20 ! F i

21

22 f

23

24 f f t

25 - i i M Wi i «f

26 tl

27 f f J

28 ! f P F i L

29 ] f F

30 i 'C--

31 f i

32 * f 1

33 f f l f l l l

34 f f f f f L GA

35 l T "C-

36 J f l il

37 i i i i 'S,-