Nuove intuizioni sulla determinazione della permeabilità accoppiando la propagazione delle onde di Stoneley e i registri petrofisici convenzionali nei giacimenti di petrolio di carbonato

Dec 18, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11618 (2022) Citare questo articolo

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Si riflette la necessità di determinare la permeabilità nelle diverse fasi di valutazione, completamento, ottimizzazione delle operazioni di recupero avanzato del petrolio (EOR) e di modellazione e gestione dei giacimenti. Pertanto, ingegneri e geologi petroliferi hanno proposto vari metodi con distinta efficienza per la valutazione della permeabilità. L'industria petrolifera utilizza ampiamente le registrazioni acustiche e di risonanza magnetica nucleare (NMR) per determinare quantitativamente la permeabilità. Tuttavia, poiché il numero di log NMR disponibili non è sufficiente e vi è una notevole difficoltà nella loro interpretazione e valutazione, l’uso di log acustici per determinare la permeabilità è diventato molto importante. La stima diretta, continua e delle condizioni del serbatoio è una caratteristica unica dell'analisi delle onde di Stoneley come tecnica acustica. In questo studio, cinque metodi matematici intelligenti, tra cui Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System (ANFIS), Least-Square Support Vector Machine (LSSVM), Radial Basis Function Neural Network (RBFNN), Multi-Layer Perceptron Neural Network (MLPNN), e Committee Machine Intelligent System (CMIS), sono stati eseguiti per calcolare la permeabilità in termini di tempo di percorrenza delle onde di Stoneley e di taglio, porosità effettiva, densità apparente e dati litologici in uno dei serbatoi di carbonato naturalmente fratturati e a bassa porosità situati nel Sud-ovest dell'Iran. I modelli intelligenti sono stati migliorati con tre popolari algoritmi di ottimizzazione, tra cui Coupled Simulated Annealing (CSA), Particle Swarm Optimization (PSO) e Genetic Algorithm (GA). Tra i modelli sviluppati, il CMIS è il modello intelligente più accurato per la previsione della permeabilità rispetto ai dati di permeabilità del nucleo con un coefficiente di determinazione (R2) di 0,87 e una deviazione assoluta media (AAD) di 3,7. Confrontando il metodo CMIS con le tecniche NMR (vale a dire, Timur-Coates e Schlumberger-Doll-Research (SDR)), è dimostrata la superiorità del metodo Stoneley. Con questo modello è possibile identificare facilmente diversi tipi di fratture nelle formazioni di carbonato. Di conseguenza, si può affermare che i modelli presentati in questo studio sono di grande valore per i petrofisici e gli ingegneri petroliferi che lavorano sulla simulazione dei giacimenti e sul completamento dei pozzi.

La permeabilità delle rocce dei serbatoi è una delle informazioni essenziali nella produzione di petrolio e gas. In questo modo, durante l'esplorazione e la valutazione di un giacimento di idrocarburi, la permeabilità viene utilizzata per sviluppare il giacimento e ottimizzare il completamento dei pozzi1. In base al parametro di permeabilità vengono determinati i confini del giacimento, il livello di contatto dell'acqua e dell'olio e l'intervallo di perforazione più adatto nel pozzo. In generale, si possono considerare diverse applicazioni per la permeabilità1: ottimizzazione del completamento e della produzione dei pozzi per ottenere la massima produzione di petrolio e il minimo taglio di acqua dai pozzi considerati; previsione e pianificazione della produzione per ottenere il massimo fattore di recupero dal giacimento studiato; e determinare il miglior modello di drenaggio del serbatoio e la posizione ottimale di perforazione. Sebbene avere un valore assoluto sia importante per la permeabilità del giacimento, anche generare il profilo di permeabilità del pozzo è di significativa importanza. Tuttavia, ottenere un profilo di permeabilità del pozzo è una delle misurazioni ingegneristiche più impegnative.

A questo scopo negli ultimi decenni sono stati inventati due metodi diretti e indiretti. Nel metodo diretto, le misurazioni vengono effettuate in diversi punti lungo il pozzo, comprese le tecniche di test dei pozzi, il Repeat Formation Tester (RFT) e l'analisi dei campioni prelevati dai pozzi in condizioni diverse. Nel metodo indiretto, la permeabilità può essere determinata interpretando varie proprietà come la porosità, elaborando altri log come la risonanza magnetica nucleare (NMR) e i log geochimici e utilizzando modelli matematici con ipotesi semplificative. Poiché questi modelli non sono accurati, i loro risultati sono altamente incerti. L'analisi delle onde acustiche di Stoneley è l'unica tecnica di misurazione diretta e continua per la previsione della permeabilità lungo i pozzi. Sebbene i principi della misurazione delle onde di Stoneley siano noti da tempo, la misurazione accurata e affidabile della permeabilità con questo metodo rappresenta ancora una sfida1.