بخشی از مقاله
چکیده
تراوایی یکی از مهمترین پارامترهای سنگ مخزن میباشد که بیانگر چگونگی تولید یک مخزن میباشد .به طور معمول تراوایی با استفاده از داده های مغزه و نگاره های چاه پیمایی محاسبه می شود، اما به دلیل بالا بودن هزینه عملیات مغزه گیری، تهیه مغزه از تمامی چاه های یک میدان امکان پذیر نمی باشد.
در سال های اخیر، استفاده از روش واحدهای جریان هیدرولیکی جهت تخمین پارامترهای مخزن، پیشرفت های بسیار چشمگیری داشته است. دراین مطالعه ابتدا با کمک داده های پتروفیزیکی مقدار شاخص زون جریانی محاسبه شده و سپس با استفاده از روش آنالیز پلات احتمال نرمال تعداد واحدهای جریانی تعیین و سپس با استفاده از میانگین شاخص زون جریانی در هر واحد جریان، تراوایی جدیدی تعریف می شود که در مقابل تراوایی مغزه رگرسیون بیشتر از 0,91 را نشان داده که این خود نشان از دقت بالای کار می باشد. اهمیت این کار در تعیین تراوایی در چاه های فاقد مغزه می باشد. این مدل را می توان جهت محاسبه تراوایی در چاه های فاقد مغزه در عمق های متناظر با عمقی که عملیات صورت گرفته استفاده کرد.
-1 مقدمه
محاسبه صحیح خصوصیات و سرشت نمایی لایه های مخزنی نفت و گاز در تخصص مهندسین نفت می باشد. در بین این خصوصیات، محاسبه و پیش بینی تراوایی بسیار مشکل است. تراوایی یکی از مهم ترین پارامترهای مخازن نفتی است که در بسیاری از محاسبات و مدل سازی های مخزن نقشموُثری ایفا می کند.
تعیین تراوایی به روش های مختلفی نظیر آزمایش های چاه، استفاده از داده های چاه نگاری و آزمایش مغزه انجام می شود. دقیق ترین و البته پرهزینه ترین روش تعیین تراوایی انجام آزمایش مغزه است. به همین دلیل مطالعات زیادی با هدف یافتن روش های دیگری جهت تعیین تراوایی با استفاده از سایر عوامل توسط محققان انجام می شود
روابط تخلخل- تراوایی می توانند در چارچوب واحدهای جریان هیدرولیکی به منظور تعیین سنگ های مخزنی ناهمگن به کار گرفته شوند.
بهره برداری صحیح از مخازن هیدروکربوری مستلزم بررسی دقیق رفتار مخزن و سیالات موجود در آن است. اولین مرحله پیش بینی رفتار مخزن طی تولید، تعیین گروه های سنگی مخزن است. با استفاده از گروه های سنگی مخزن می توان بخش های مخزنی را از بخش های غیر مخزنی تفکیک کرد. در روش سنتی تعیین گروه های سنگی مخزن سه عامل لیتولوژی، هندسه فضاهای خالی و میزان تخلخل و تراوایی مد نظر قرار می گرفت. در این روش زمان بر، مغزه ها داده های اصلی مورد نیاز هستند.
تهیه مغزه ها بسیار پر هزینه بوده و لذا تنها تعداد معدودی از چاه های هر میدان را بدین روش می توان بررسی کرد. این در حالی است که نمودارهای پتروفیزیکی از همه چاه های یک میدان، تهیه شده و امکان بررسی جامع تری را فراهم می کنند. نمودارهای چاه پیمایی ثبت پیوسته ای از پارامترهای سازند نسبت به عمق را به دست می دهند که کاربرد زمین شناسی بسیار مفیدی دارند.
ترکیب سازندها به کمک نمودارهای چاه پیمایی - نظیر چگالی، نوترون و اشعه گاما - می تواند به صورت کانی و یا عناصر شیمیایی بیان شود. بنابراین بین پارامترهای پتروفیزیکی و ترکیب سنگ رابطه ای وجود دارد. اطلاعات حاصل می تواند منجر به تفسیر بهترجهت اکتشاف و تولید و اختصاصات پیشرفته مخزن شود. مبنای واحدهای جریان هیدرولیکی بر پایه ارتباط بین تخلخل و تراوایی است که در اصل در سال 1927 توسط کارمن و کوزنی پیشنهاد شد.
پس از آن در سال 1993 امافوله معادله مربوط به شاخص منطقه جریانی را برای تعیین واحدهای جریان هیدرولیکی بیان کرد. در سال های اخیر تعیین تعداد واحدهای جریان در چندین میدان کشورهای خارجی توسط دانشمندان انجام شده است. در ایران نیز توسط دکتر خراط، کرامتی و آقازاده نیز مطالعاتی صورت گرفته است .[1-6] در این تحقیق، 110 نمونه مغزه در یکی از چاه های مخازن کربناته در جنوبغرب ایران که در عمق های متناظر داده های لاگ آن ها نیز حاصل شده است.
-2 روابط تخلخل-تراوایی
متداولترین روشی که اخیرا برای تعیین تعداد واحدهای جریان در نظر گرفته شده است، روش شاخص منطقه جریانی می باشد. در این روش برخلاف بقیه روش ها کاربر نقشی در تعیین نتایج ندارد و همه مراحل اساس مدل های ریاضی انجام می شود. کوزنی - 1927 - یکی از بنیادی ترین و مشهورترین روابطی که تراوایی را به عنوان تابعی از تخلخل و سطح مخصوص بیان می کند استخراج کرده است .[7-9 ] فرم تعمیم یافته رابطه کوزنی- کارمن به صورت زیر می باشد:
مسئله متغیر بودن ثابت کوزنی که در بالا به این اشاره شد را می توان به طریق زیر حل کرد. باتقسیم کردن دو طرف رابطه - 1 - بر تخلخل مفید و با گرفتن جذر از دو طرف رابطه خواهیم داشت:
که K برحسب میکرومتر مربع است.
اگر تراوایی را برحسب میلی دارسی نشان دهیم، می توان پارامتر زیر را معرفی کرد:
که RQI به عنوان شاخص کیفیت مخزنی شناخته می شود. این شاخص تقریبی از میانگین شعاع هیدرولیکی در سنگ مخزن می باشد و کلیدی برای واحدهای هیدرولیکی بوده که تخلخل، تراوایی و فشار مویینگی را به هم مرتبط می سازد.
FZI به عنوان شاخص منطقه جریانی در نظر گرفته می شود:
با لگاریتم گیری از دوطرف خواهیم داشت:
شاخص منطقه جریانی باعث ارتباط بین گلوگاه حفره، پیچ و خم و سطح ویژه موثر بر طبق خصوصیات بافتی مدل رسوب گذاری همچون نوع پراکندگی رسی حفرات، هندسه سیستم حفره و اثرات دیاژنزی می شود.
واحدهای جریانی سیال می تواند بر پایه مقادیر شاخص منطقه جریانی شناسایی شوند. فرض شده است که مقادیر مشابه شاخص منطقه جریانی در واحدهای جریانی هیدرولیکی قرار گیرند بنابراین برای نمونه هایی با FZI مشابه، ترسیم RQI در مقابل Z بصورت لگاریتمی، خطی مستقیم با شیب واحد ایجاد خواهد کرد. مقدار شاخص منطقه جریانی را می توان از عرض از مبدا این خط در Z 1 بدست آورد. نمونه هایی که دارای مقادیر مختلف شاخص منطقه جریانی هستند، خطوط موازی دیگری می سازند. تمام نمونه های واقع شده بر روی یک خط، دارای خواص گلوگاهی یکسان هستند و بنابراین یک واحد جریانی را تشکیل می دهند. خطوطی با شیب بزرگتر از یک نشان دهنده سازندهای شیلی می باشد .
داده های مورد استفاده در این روش تخلخل و تراوایی می باشد. از دیگر مزیت های این روش، تعیین مدلی جهت تخمین تراوایی در چاه های فاقد مغزه می باشد. با این تفاسیر می توان گفت شاخص منطقه جریانی همراه با متغیرهای مهمی همچون تخلخل مستقیما جهت تخمین تراوایی در یک منطقه می تواند به کار رود.
-3 تخمین تراوایی با استفاده از واحدهای جریان هیدرولیکی
هدف اصلی در این مطالعه دستیابی به یک مدل قابل قبول جهت محاسبه تراوایی در چاه های فاقد مغزه می باشد که می بایست ابتدا تعداد واحدهای جریان را مشخص نمود. پس از مطالعه کلیه خصوصیات میدان داده های مورد نیاز را جهت استفاده در مدل مورد استفاده - روش FZI - ، استخراج می کنیم. در این مطالعه روش آنالیز پلات احتمال نرمال جهت تعیین تعداد واحدهای جریان مورد استفاده قرار گرفته و سپس تراوایی جدید برای هر واحد جریان تعریف شده و در پایان مدل مورد نظر جهت تخمین تراوایی در چاه های فاقد مغزه بکار برده شده و تراوایی حاصل از این مدل با تراوایی مغزه مقایسه شده است.
-4 تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی
در حال حاضر روش های تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی شامل: هیستوگرام، نمودار - پلات - احتمال نرمال، روش k-means ، مجموع مربع خطاها و روش لورنز است. در این پژوهش ما از روش آنالیز احتمال نرمال استفاده نموده ایم و بهینه ترین حالت برای تعیین تعداد واحدهای جریانی هیدرولیکی برای داده های مورد مطالعه بدست آمده است.
-4-1 آنالیز احتمال نرمال
طبق اصول واحدهای جریان هیدرولیکی آنالیزاحتمال نرمال، لگاریتم شاخص منطقه جریانی در هر واحد جریان هیدرولیکی به صورت توزیع خطی است. این روش از این اصل استفاده کرده و تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی را تعیین می کند. در این روش، آنالیز احتمال نرمال بر روی داده های لگاریتم شاخص منطقه جریانی انجام شده و 6 توزیع خطی بدست می آید که نشان دهنده 6 واحد جریان هیدرولیکی می باشد
جدول:1 محدوده لگاریتم شاخص منطقه ای جریان، واحدهای جریانی با توجه به پلات احتمال نرمال
شکل :1 روش آنالیز احتمال نرمال و تعیین 6 واحد جریان هیدرولیکی در
داده های مورد مطالعه
پس از تعیین و دسته بندی واحدها، مقدار میانگین شاخص منطقه جریانی را برای هر واحد محاسبه می کنیم،
جدول :2 مقدار FZI - mean - برای هر واحد
