بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
آشکارسازي شکاف در مخازن شکافدار طبيعي با استفاده از نمودارهاي معمول چاه پيمايي و تبديل موجک
چکيده
تشخيص شکستگي يک گام کليدي براي توصيف و مدل سازي مخازن محسوب مي شود و در مدلسازي مخازن شکافدار درک خواص شکاف ضروري است . در اين مطالعه ، تبديل موجک گسسته (DWT) جهت تجزيه نمودار اشباع نفت براي آشکارسازي شکاف و تخمين تعداد شکاف در هر زون شکافدار به کار مي رود. جهت انتخاب موجک مادر بهينه از الگوريتم تطبيق انرژي و بسته موجک استفاده کرده ايم . همچنين براي فيلتر کردن خطاهاي ايجاد شده در پيش بيني زون هاي شکافدار از نمودار اورانيوم استفاده شده است . در نهايت يک رابطه خطي بين انرژي سيگنال نمودار اشباع نفت و تعداد شکاف در هر زون شکافدار بدست آمد که بوسيله آن مي توان تعداد شکاف را در هر زون شکافدار با دقت خوبي تخمين زد. اين روش در ميدان مارون بکار برده شد.
کلمات کليدي
آشکارسازي شکاف ، مخازن شکافدار، تبديل موجک، تبديل فوريه
١- مقدمه
شکستگي ها رايج ترين رخنمـون هـاي زمـين شناسـي هسـتند کـه ممکن است در هر رخنمون سنگي وجود داشته باشند. شکستگي هـا بر روي رفتار مخازن شکافدار مانند جريـان سـيال و توليـد اثـر مـي گذارند ومي توانند به دو روش مستقيم و غير مستقيم با اسـتفاده از داده هاي لرزه نگاري ، نمودارهاي پتروفيزيکي ، چاه آزمايي ، تاريخچه هرزروي گل و توصيفات مغزه بدست آيند[١]. با اين حال ، هر يک از اين روش ها محدوديت هايي دارند که استفاده از آنها را محدود مـي کند. از اواسط سـال ١٩٨٠ بـا معرفـي ابـزار تصـويرگر ديـواره چـاه تشخيص شکستگي و توصيف خصوصيات شکاف کمتـر مشـکل سـاز شده است .به دليل اينکه اين تکنولوژي اخيرا توسعه يافته و هزينه آن در مقايسه با هزينه هاي معمول نمودارگيري چـاه بسـيار گـران مـي باشد، نمودار تصويري يک نمودار معمول براي هر چاه حفـاري شـده نيست .
تلاش هـاي بسـياري بـراي آشـکاري سـازي شـکاف در مخـازن شکافدار صورت گرفته است . Hsu و همکـاران (١٩٨٧)، Dauguii و همکارن (١٩٩٧)، Sahimi و همکـارن (٢٠٠١)، Dutta و همکـاران (٢٠٠٧)، Tokhmechi و همکارن (٢٠٠٩) از روش هـاي مختلفـي براي آشکار سازي شبکه شکاف استفاده کرده اند[٥-١].
در اين مطالعه از تبديل موجک براي تجزيه نمـودار اشـباع نفـت جهت تشخيص شکستگي استفاده مي کنيم . از نمودار اورانيـوم بـراي فيلتر کردن خطا هاي ايجاد شده استفاده ميکنيم و نتـايج در مقابـل نمودار تصويري کـاليبره مـي شـوند. ايـن تحقيـق در ميـدان مـارون (جنوب غربي ايران )، جايي که توالي زون هاي شکافدار مشاهده شده است بکار برده شد. در نهايت يک رابطه خطي بـين انـرژي سـيگنال نمودار اشباع نفت و تعداد شکاف در هر زون شکافدار به وجـود آمـد.
اين رابطه مي تواند براي تعيين تعداد شـکاف در زون هـاي شـکافدار استفاده شود. اين تحقيق در ميدان نفتي مارون ، يکي از ميادين نفتي جنوب غربي ايران ، جايي که توالي زون هاي شکافدار مشـاهده شـده است بکار برده شد. شکل ١موقعيت ميدان مارون درارتباط باميادين مجاور در فروافتادگي دزفول را نشان مي دهد. ميدان نفتي مـارون از يک طاقديس بزرگ تشکيل شده است که در امتـداد شـمال غربـي - جنوب شرقي گسترش يافته است و طـول آن حـدود ٦٥ کيلـومتر و عرض آن حدود ١٠ کيلومتر است . ميـدان مـارون از اطـراف توسـط ميدان هاي اهواز، رامين ، کوپال ، خويز، رامشير و شادگان احاطه شده است . فاصله بين ستيغ مخزن تا عميق ترين سطح تماس آب و نفـت در سازند آسماري حدود ٢ کيلومتر است .
شکل ١- موقعيت ميدان مارون در ارتباط با ميادين مجاور در فروافتادگي دزفول
٢- آناليز تبديل موجک
استفاده از تبديل هاي تجزيه سيگنال همچون فوريه و موجک کمـک شاياني به شناسايي ويژگي هاي نهفته در داده ها مـي کنـد. تبـديل موجک ويژگي هاي منحصر به فردي دارد که مطلوبيت استفاده از آن را به مراتب افزايش مي دهد و امروزه اسـتفاده از موجـک در مسـائل مختلف علوم زمين توسعه فراواني يافته است [٦].
الگوريتم هاي متعددي براي گزينش موجک مادر بهينه ارائه شده است وحتي روش هايي براي سـاخت موجکهـاي مـادر مخـتص هـر مجموعه داده ارائه شده اند که بـه نحـو بسـيار مطلـوبي مـي تواننـد موجک مادر مناسب براي تجزيه داده ها را ارائه دهنـد .بـراي مثـال روش گابور که توسط رياضيدان انگليسـي ارائـه شـده موجـک مـادر مناسب براي هر مجموعه اي از داده را پيدا مي کند[٧]. البته بـديهي است که جستجو بين موجک هاي مادر موجود و گزينش موجک مادر مطلوب براي تجزيه داد ه ها به مراتب از ساخت موجک مادر جديـد ساده تر خواهد بود.
در اين مطالعه تبديل موجک يک بعدي (DWT) مورد اسـتفاده قرار مي گيرد و جهت انتخاب موجک مادر بهينه از الگوريتم تطبيـق انرژي و بسته موجک استفاده خواهد گرديد. در اين الگـوريتم ، ابتـدا تبديل فوريه سيگنال گرفته شده و محدوده هاي بسامدي که انـرژي سيگنال در آنها غالب است ، شناسايي مي شوند. سپس سيگنال توسط موجک هاي مادر مختلف تجزيه شده و انـرژي سـيگنال در محـدوده هاي بسامدي که انرژي سيگنال حاصل از تبديل فوريه آنها غالب بود، محاسبه مي شود .بر اساس نظريه پارسوال ، موجک مادري مناسب تر است ، که در آن تطابق بهتري بين اين دو انـرژي سـيگنال محاسـبه شده وجود داشته باشد[٨]. چرا که بالا بودن انرژي سـيگنال در هـر محدوده بسامدي ، به مفهوم تمرکـز اطلاعـات در آن محـدوده اسـت .
بنابراين با توجه به بيشينه بودن قابليت تفکيک بسامدي فوريه ، تطابق عملکرد تجزيه هر موجک مادر با فوريـه بـه معنـي قابليـت تفکيـک بسامدي مطلوب آن موجک مادر خواهد بود.
شکلهاي ٢-الف و ٢-ب تبديل فوريه نمـودار اشـباع نفـت را بـه منظور يافتن محدوده بسامدي حاوي انرژي سيگنال بالا جهت اجراي الگوريتم تطابق انرژي ، به ترتيب درکل و بخشي از محدوده بسـامدي نشان مي دهند. همانطور که مشاهده مي شـود بخـش اعظـم انـرژي نمودار اشباع نفت در محدوده هاي بسامدي پايين نهفته است .
شکل ٢-الف ) تبديل فوريه نمودار اشباع آب در کل محدوده بسامدي
شکل ٢ ب ) تبديل فوريه نمودار اشباع آب در بخشي از محدوده بسامدي
در جدول ١نتايج شناسايي موجک مادر بهينه آورده شده اسـت .
با مقايسه نتايج ذکر شده ، موجک مادر sym6 به عنوان موجک مـادر بهينه انتخاب شد.
٣- نمودار اشباع نفت
اشباع نفت ، نسبت نفت به سيال مخزن تعريف مي شود. اشباع آب از معادله آرچي بوسيله رابطه (١) محاسبه مي شود[٩] و اشباع نفـت از رابطه (٢) بدست مي آيد:
اشباع آب ، Fضريب سازند به ترتيب مقاومت الکتريکي آب سازند و سنگ سازند و اشباع نفت مي باشد. در اين
تحقيق لحاظ شده است . نمودار اشباع نفت نسبت به حضور شکاف حساس است و هنگامي که شکاف وجود دارد دستخوش تغيير مي شود. دليل براي اثبات اين مطلب در زير آورده شده است :
در چاه مورد مطالعه از گل پايه نفتي براي حفاري استفاده شده است . هنگامي که از گل پايه نفتي در حفاري چاه استفاده شود نفت موجود در گل درون شکاف هاي باز نفوذ خواهد کرد که اين امر باعث افزايش مقدار اشباع نفت مي شود. براي حداکثر شدن اين جايگزيني در حدود دو روز زمان لازم است [١٠]. معمولا عمليات نمودارگيري ، حداقل دو روز بعد از تکميل حفاري بخشي از چاه انجام مي شود. به همين دليل انتظار افزايش اشباع نفت در شکاف هاي باز وجود دارد.
واضح است که شکاف هاي بسته هيچگونه اثري بر روي نمودار اشباع نفت ندارند. چاه مورد بررسي اخيرا حفر شده و اين مخزن يک مخزن شکافدار کربناته مي باشد و همانطور که انتظار مي رود جريان سيال عمدتا از درون شبکه شکاف عبور مي کند.
٤- تجزيه نمودار اشباع نفت بوسيله تبديل موجک
تبديل فوريه نمودار اشباع نفت در شکل ٢نشان داده شده است و حدود ٩٦% انرژي سيگنال در بازه فرکانس ٠تا ١٠٠ هرتز قرار دارد. به همين دليل در اين تحقيق سيگنال هاي با فرکانس پايين مورد مطالعه قرار مي گيرند. در شکل ٣تجزيه نمودار اشباع نفت با موجک مادر sym٦(موجک مادر بهينه ) در ٥سطح انرژي نشان داده شده است . همانطور که در اين شکل ديده مي شود از پايين به بالا فرکانس سيگنال کاهش مي يابد. بنابراين d1 و a5 به ترتيب حداکثر و حداقل فرکانس سيگنال را بيان مي کنند. به دليل اينکه حداکثر اطلاعات در باند فرکانس پايين قرار دارد، زون ها شکافدار بوسيله فرکانس هاي پايين (a5) بررسي شد.
شکل ٣- تجزيه نمودار اشباع نفت با موجک مادر sym6 در 5
سطح انرژي
در شکل ٤محل قرارگيري زون هاي شکافدار (بدست آمده از نمودار تصويرگر) به بخش a٥ نمودار اشباع نفت وصل شده است .
همانطور که در اين شکل ديده مي شود، نمودار اشباع نفت از عمق ٣٢٥٠ متر تا ٣٣٢٩ متر افزايش مي يابد که زون شکافدار را نشان مي دهد و از عمق ٣٧٠٥ متر تا ٣٧١٥ متر کاهش مي يابد، اين در حالي است که نمودار تصويرگر اين چاه ، اين زون را به عنوان زون شکافدار معرفي کرده است . اگرچه بطور کلي انتظار مي رود در زون هاي شکافدار ميزان اشباع نفت افزايش يابد ولي وضعيت هايي وجود دارد که اين گفته معتبر نيست . در جدول ٢اين خطاها مشخص شده است .
شکل ٤- محل قرارگيري زون هاي شکافدار روي بخش a5 شکل ٣ جدول ٢- خطاهاي ايجاد شده در مقايسه نمودار اشباع نفت با زون هاي شکافدار
