The influence of pore media distribution on the elastic parameters of rocks in Miocene sediments (Carpathian Foredeep, Poland, B deposit)

Maria Joanna Bała

Abstract


This paper presents the results of modelling compressional and shear wave velocities and elastic moduli, as well as Poisson’s coefficient changes in sandstone-shale rocks, based on the distribution of media reservoir (water, gas) in the pore space. Modelling was performed using the Estymacja-TP computer program and theoretical Kuster–Toksöz and Biot–Gassmann relationships. Phase distribution of saturating pores (ellipsoidal shapes) in several ways was assumed. Calculations were made of elastic parameters in the deposits of the autochthonous Miocene Sarmatian in the borehole B-4. Using a method similar to the so-called “fluid substitution” velocity of compressional and shear waves, elastic moduli, Poisson’s ratio and bulk density, under various conditions of water and gas saturation, were calculated. The assumed change in water saturation ranged from SW = 0% to 100%.


Keywords


P-wave velocity and S-wave velocity, theoretical Kuster–Toksöz model, Biot–Gassmann model, water and gas saturation, porosity

Full Text:

PDF

References


Bała M., 1989. Analiza obrazu falowego zarejestrowanego przy profilowaniu akustycznym w odwiercie pod kątem oceny parametrów sprężystych i zbiornikowych skał. Zeszyty Naukowe AGH, Geofizyka Stosowana, 3, 1247 [with English summary].

Bała M., 1994. Effect of water and gas saturation in layers on elastic parameters of rock sand reflection coefficients of waves. Acta Geophysica Polonica, 42, 2, 149–158.

Bała M., 2001. Analiza wpływu obecności gazu w porach skalnych na prędkość fal sprężystych na przykładzie wybranych horyzontów złoża „R”. Przegląd Geologiczny, 49, 1167–1175.

Bała M., 2007. Application of well logging data to determine a model of elastic parameters for the Księżopol gas reservoir in the autochthonous Miocene formations. 13th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Near Surface, Istanbul, Turkey.

Bała M. & Cichy A., 2006. Metody obliczania prędkości fal P i S na podstawie modeli teoretycznych i danych geofizyki otworowej – program Estymacja. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków [with English summary].

Bała M. & Jarzyna J., 1992. System of Automatic Interpretation of Full Waveform Recorded During Acoustic Logging. Acta Geophysica Polonica, 40, 1, 49–61.

Bała M., Jarzyna J., Cichy A. & Such P., 2003. Modelowanie prędkości propagacji i tłumienia fal sprężystych podłużnych i poprzecznych w skałach porowatych w powiązaniu z otworowymi badaniami geofizycznymi. Projekt badawczy KBN Nr 8T12B 046 20 [with English summary].

Bała M., Cichy A., Drabina A., Kobylarski M., Krawiec J., Ossowski A., Pietsch K., Rzemieniarz A., Witek K., Woźnicka U., Zorski T. & Danek T., 2008. Modelowanie wpływu zmiennego nasycenia gazem przestrzeni porowej skał na wyniki pomiarów akustycznych i innych profilowań w otworach oraz sejsmicznych pól falowych: projekt badawczy nr 4 T12B 05629, 10.2005-04.04.2008. Arbor, Kraków [with English summary].

Bała M., Cichy A., Jarzyna J., Mortimer Z., Pietsch K., Puskarczyk E., Marzec P., Witek K. & Niepsuj M., 2009–2012. Modelowania teoretyczne i empiryczne wpływu zmiennego ciśnienia i nasycenia gazem na parametry sprężyste, gęstość i oporność skał dla oceny przepuszczalności z danych geofizyki otworowej. Projekt badawczy nr NN525 363537, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków [with English summary].

Batzle M. &Wang Z., 1992. Seismic properties of pore fluids. Geophysics, 57, 11, 1396–1408.

Biot M.A., 1956a. Theory of Propagation of Elastic Waves in a Fluid-Saturated Porous Solid. I. Low-Frequency Range. The Journal of the Acoustical Society of America, 28, 2, 168–178.

Biot M.A. 1965b. Theory of Propagation of Elastic Waves in a Fluid-Saturated Porous Solid. II. Higher Frequency Range. The Journal of the Acoustical Society of America, 28, 2, 179–191.

Brie A., Pampuri F., Marsala A.F. & Meazza O., 1995. Shear sonic interpretation in gas-bearing sands. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 22–25 October, Dallas, Texas, paper SPE-30595-MS, 701–710.

Cadoret T., Marion D. & Zinszner B., 1992. 1 kHz elastic wave velocities in partially saturated limestones: evidence of fluid distribution effect. 62nd SEG Annual Meeting, 25–29 October, New Orleans, Louisiana, Expanded Abstracts, paper SEG-1992-0658, 658–666.

Ciechanowska M. & Zalewska J., 2004. Porównanie wskaźników struktury porowej określonych z modelu Archiego i Waxmana-Smitsa dla rdzeni wiertniczych z otworów Chałupki Dębnianiańskie-3 i Jasionka-4. Konferencja naukowo-techniczna Geopetrol 2004 nt. Efektywne technologie poszukiwania i eksploatacji złóż węglowodorów, Prace Instytutu Nafty i Gazu 130, INiG, Kraków, 819–823 [with English summary].

Dvorkin J., Mavko G. & Gurevich B., 2007. Fluid substitution in shaley sediment using effective porosity. Geophysics, 72, 3, 1–8.

Enders A.L. & Knight R., 1989. The effect of pore scale fluid distribution on the physical properties of partially saturated tight sandstones. Journal of Applied Physics, 69, 1091–1098.

Gassmann F., 1951. Elastic waves through a pacing of spheres. Geophysics, 16, 4, 673– 685.

Jarzyna J., Bała M., Cichy A., Karczewski J., Marzencki K., Zorski T., Gądek W., Stadtmüller M., Twaróg W. & Gąsior I., 2002. Przetwarzanie i interpretacja profilowań geofizyki wiertniczej – system GeoWin. Arbor, Kraków [with English abstract].

Karnkowski P., 1999. Oil and Gas Deposits in Poland. The Geosynoptics Society “Geos”, Cracow.

Knight R. & Nolen-Hoeksema R., 1990. A laboratory study of the dependence of elastic wave velocities on pore scale fluid distribution. Geophysical Research Letters, 17, 10, 1529–1532.

Kuster G.T. & Toksöz M.N., 1974. Velocity and attenuation of seismic waves in two-phase media. Part I: Theoretical formulations. Geophysics, 39, 5, 587–606.

Marzec P., Niepsuj M., Bała M. & Pietsch K., 2014. The Application of Well Logging and Seismic Modeling to Assess the Degree of Gas Saturation in Miocene Strata (Carpathian Foredeep, Poland). Acta Geophysica, 62, 1, 83–115.

Mavko G., Chan C. & Mukerji T., 1995. Fluid substitution: Estimating changes in VP without knowing VS. Geophysics, 60, 1750–1755.

Myśliwiec M., 2004. Typy pułapek gazu ziemnego i strefowość występowania ich złóż w osadach miocenu wschodniej części zapadliska przedkarpackiego. Przegląd Geologiczny, 52, 657–664 [with English abstract].

Projekt prac geologicznych w rejonie Batycze, PGNiG, Jasło, 2006 [The geological project in the area of B, PGNiG, Jasło, 2006].

Toksöz M.N., Cheng C.H. & Timur A., 1976. Velocities of seismic waves in porous rocks. Geophysics, 41, 621–645.

Oszczypko N., Ślączka A. & Żytko K., 2008. Regionalizacja tektoniczna Polski – Karpaty zewnętrzne i zapadlisko przedkarpackie. Przegląd Geologiczny, 56, 10, 927–935 [with English abstract].

Zalewska J., 2009. Wyniki badań laboratoryjnych. [in:] Bała M., Cichy A., Jarzyna J., Mortimer Z., Pietsch K., Puskarczyk E., Marzec P., Witek K. & Niepsuj M., 2009–2012, Modelowania teoretyczne i empiryczne wpływu zmiennego ciśnienia i nasycenia gazem na parametry sprężyste, gęstość i oporność skał dla oceny przepuszczalności z danych geofizyki otworowej, Projekt badawczy nr NN525 363537, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków.

Wood A.W., 1955. A Textbook of Sound. MacMillan, New York.




DOI: https://doi.org/10.7494/geol.2015.41.2.155

Refbacks

  • There are currently no refbacks.