تاثیر توامان تخلخل و رس بر سرعت موج برشی در سنگهای شیلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین شناسی کاربردی دانشکده علوم زمین دانشگاه خوارزمی

2 دانشکده معدن انرژی و شیمی دانشگاه کرتین استرالیا

چکیده

سرعت موج برشی و فشاری (به ترتیب Vs و Vp) پارامترهای بسیار اساسی و ضروری برای هر نوع مدل‌سازی ژئومکانیکی در شرایط عمیق زمین هستند. با این وجود هر دو مورد پارامترهای پیچیده‌ای هستند که به شدت تحت تأثیر سایر خواص سنگ مانند تخلخل، تنش برجا، پرشدگی منافذ، محتوای رس و غیره قرار می گیرند. بنابراین اطلاعات دقیق در مورد سهم هر یک از این مولفه‌ها می‌تواند نتایج بدست آمده در مدل‌های ژئومکانیکی را ارتقا بدهد. به ویژه زمانی که سرعت موج در شرایط سطحی باید از داده های برجا مثلا لاگهای ژئوفیزیکی از چاه و یا نمونه‌های مغزه و یا خرده سنگ‌های حفاری تخمین زده شود اهمیت این موضوع بسیار بیشتر می‌شود.
در این پژوهش، داده‌های تجربی بیش از 180 نمونه سنگ شیلی منتشر شده در منابع مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و مشخص شد که تخلخل مهمترین پارامتر موثر بر سرعت موج برشی است. با این حال، محتوای رس نیز یک پارامتر مهم است. بر اساس تحلیل آماری این داده ها، یک معادله پیش‌بینی معرفی شد که با قطعیت بالا می‌تواند سرعت موج برشی در نمونه سنگهای شیلی را تخمین زد. بر اساس این مدل، برای نمونه‌هایی با تخلخل یکسان، تغییر در محتوای رس منجر به مقادیر متفاوت سرعت‌ موج می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Contribution of porosity and clay content on shear wave velocity in shaly formations

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Asef 1
  • Ali Misaghi 1
  • Mohammad Sarmadivaleh 2
1 Kharazmi University Faculty of Earth Sciences Applied Geology Department
2 WA School of Mines (WASM): Minerals, Energy and Chemical Engineering, Curtin University, Perth, Australia,
چکیده [English]

Compressional and shear wave velocities (Vp and Vs respectively) are basic and essential parameters for any geomechanical modelling in deep ground conditions. However, both are complex parameters that are strongly influenced by other rock properties such as porosity, in situ stress, pore filling, clay content, etc. Therefore, detailed information about the contribution of each of these attributes can improve the results obtained in geomechanical models. Especially when the wave velocity in the surface conditions is estimated based on in situ data such as geophysical logs from wells or core samples or drilling chips, the importance of this matter becomes much significant.
In this research, experimental data for more than 180 shaly rock samples were analysed. Clearly, porosity was the most critical parameter affecting shear wave velocity. Accordingly, increasing porosity leads to a dramatic decrease in wave velocity. Nevertheless, it was noticed that for a certain porosity value, a relatively wide range of wave velocities may be observed. Further investigation revealed that, clay content was also a significant contributing parameter. Based on explicit statistical analysis, a predictive equation was introduced with which shear wave velocity can be estimated with high certainty. Accordingly, for samples with the same porosity, variation in clay content would result in different wave velocities

کلیدواژه‌ها [English]

  • Porosity Shear wave velocity
  • s-wave
  • Compressional wave
  • Shale
  • Clay content

مراجع

[1] Zoback M. D., and Kohli, A. H., (2019). Unconventional Reservoir Geomechanics: Shale Gas, Tight Oil and Induced Seismicity. Cambridge.
[2] Roshan, H., H. Masoumi, and P.C. Hagan, (2016), On size-dependent uniaxial compressive strength of sedimentary rocks in reservoir geomechanics. In 50th US Rock Mechanics/ Geomechanics Symposium. American Rock Mechanics Association.
[3] Borges, A. F. (2017), Analysis of wave velocity anisotropy of rocks using ellipse fitting, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 96, 23-33.
[4] Fereidooni, D. (2018). Assessing the effects of mineral content and porosity on ultrasonic wave velocity. Geomechanics and Engineering, 14(4), 399-406.
[5] Anemangelya M., A Ramezanzadeh, H. Amiri, S. A. Hoseinpour, (2019), Machine learning technique for the prediction of shear wave velocity using petrophysical logs, Journal of Petroleum Science and Engineering, 174, 306-327.
[6] Mohammad Reza Asef, (2015) Wave velocity in rock, a key parameter to solve problems in petroleum geomechanics. Keynote speaker at the First National Conference on Petroleum Geomechanics, Tehran, 12-13 May.
[7] Fjaer, E., Holt, R. M., Horsrud, P., & Raaen, A. M. (2008). Petroleum related rock mechanics. Elsevier.
[8] Liu K., M. Ostadhassan, L. Sun, J. Zou, Y. Yuan, T. Gentzis, Y. Zhang, H. Carvajal-Ortiz, R. Rezaee, (2019), A comprehensive pore structure study of the Bakken Shale with SANS, N2 adsorption and mercury intrusion, Fuel, 245, 274-285.
[9] Weger R. J., G. P. Eberli, G. T. Baechle, J. L. Massaferro, and Y. F. Sun, (2009) Quantification of pore structure and its effect on sonic velocity and permeability in carbonates. AAPG Bulletin, 93, 10, 1297-1317.
[10] Holt, R. M., Fjær, E., Rzayev1, E., (2004), P- and S-wave velocities in shales: experiments and a model, ARMA/NARMS 04-543.
[11] Yu C., S. Ji, Q. Li, (2016), Effects of porosity on seismic velocities, elastic moduli and Poisson’s ratios of solid materials and rocks. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 8, 1, 35-49.
[12] Asef, M. R., M. Farrokhrouz, (2017), A semi-empirical relation between static and dynamic elastic modulus, Journal of Petroleum Science and Engineering, 157, 359-363.
[13] Shiyu, X., & White, R. E. (1995). A new velocity model for clay-sand mixtures. In International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts (Vol. 7, No. 32, p. 333A).
[14] Dewhurst D. N., J. Sarout, C. D., Piane, A. F. Siggins, and M. D. Raven, (2015), Empirical strength prediction for preserved shales. Marine and Petroleum Geology 67, 512-525.
[15] Han D., (1986), Effects of porosity and clay content on acoustic properties of sandstones and unconsolidated sediments. PhD Thesis. Stanford, USA: Stanford University.
[16] Jizba, D. L. (1991), Mechanical and acoustical properties of sandstones and shales. PhD thesis. Stanford University.
[17] Marion, D., and D. Jizba, (1992), Acoustic properties and their dependence on porosity, mineralogy and saturation: applications to field-scale measurements. Proc. 3rd Core Analysis Symposium, Paris.
[18] Dewhurst, D. N., M. D. Raven, P. van Ruth, P. R. Tingate and A. F. Siggins, (2002), Acoustic properties of Muderong shale. The APPEA Journal 42, 1, 241-257. Doi: 10.1071/AJ01014.
[19] Yang, M. S., & Ko, C. H. (1996). On a class of fuzzy c-numbers clustering procedures for fuzzy data. Fuzzy sets and systems, 84(1), 49-60.
[20] Asadollahi, M, Akbari, M. G. (2017) Fuzzy Semi-Parametric Partially Cluster-Wise Regression Analysis. Journal of Advanced mathematical modeling. 7 (1), 37-58.
نشریه علمی ژئومکانیک نفت
دوره 6، شماره 2
تیر 1402
صفحه 40-47

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار