Elastic and electric properties of North Sea Chalk

Skrivekridts elastiske egenskaber er af stor teknisk interesse, specielt i forbindelse med udvinding og monitering af produktion fra Nordsøens kulbrintefelter. Når kulbrinterne produceres falder poretrykket og den effektive belastning på kalken øges. Herved deformeres kalken elastisk og i visse tilfælde også plastisk. I forbindelse med elastisk deformation har der været den udbredte opfattelse af den mekaniske deformation i reservoiret vil være større end den der kan forudsiges ud fra elasticitetsmoduler beregnet ud fra lydhastigheder og densitet. Casper Olsens resultater tyder på, at dette ikke behøver at være tilfældet for ren kalk, mens der for lerrig kalk hersker det forhold at elastisk og plastisk deformation sker samtidig. For ren kalk åbner der sig derved mulighed for forudsigelse af kalkens stivhed ud fra borehulslogs og muligvis også ud fra seismiske målinger. Om en kalk vil kunne reagere rent elastisk afhænger af den porøse strukturs stivhed. Den beskrives i bjergartsfysisk sammenhæng ved Biot’s koefficient, der vil være nær én for løse sedimenter, mens den vil falde og nærme sig porøsiteten i størrelse med stigende stivhed af poreskelettet. Casper Olsen har sammenlignet bjergartsfysiske modeller til forudsigelse af Biot’s koefficient ud fra porøsitet og én lydhastighed og hans resultater tyder på at Berryman’s udbredte ”Selfconsistent Model” er mindre velegnet til det formål, mens at de simplere Isoframe og Bound-averaging metoder giver bedre resultater. Dvorkin’s partikel-baserede cementeringsmodel viste sig mod forventning at være mindre egnet til modellering af skrivekridts stivhed. Ved projektets begyndelse havde vi en forventning om at Biot’s koefficient ikke alene ville kunne beskrive pore-stivhed, men også bidrage til forudsigelsen af Archie’s cementeringseksponent, der er en central parameter i bestemmelsen af en porøs bjergarts kulbrinteindhold ud fra elektriske målinger. Denne forventning holder muligvis kun stik for rene kalkbjergarter. Skrivekridt indeholder ofte fint fordelt meget finkornet ler og kvarts, som giver anledning til stor indre overflade i kalken. Casper Olsens resultater tyder på at det snarere er den indre overflade af kalken der bestemmer Archie’s cementeringseksponent. Det interessante er nu, at den indre overflade kan forudsiges ud fra porøsitet og permeabilitet, således at der åbner sig mulighed for en billig genvej til forudsigelse af cementeringseksponenten.