بخشی از مقاله
چکیده
سرعت امواج برشی و تراکمی کاربردهای زیادی در مطالعات پتروفیزیکی و ژئومکانیکی مخازن نفتی دارند. با استفاده از نسبت سرعت امواج تراکمی و سرعت امواج برشی میتوان نسبت پواسون را که یکی از پارامترهای الاستیک میباشد، تخمین زد. نسبت پواسون با پایداری دیواره چاه نسبت مستقیم دارد. سرعت امواج تراکمی توسط نگارهای صوتی به راحتی قابل محاسبه است،امّا سرعت امواج برشی فقط توسط نگار صوتی دوقطبی و روابط تجربی قابل محاسبه میباشد. هدف این مطالعه تخمین سرعت امواج برشی با استفاده از نگار صوتی دوقطبی و مقایسه آن با سرعت موج برشی به دست آمده توسط روابط تجربی در یکی از مخازن جنوب ایران میباشد. نتایج حاصله موفقیت آمیز بودن روش تخمین سرعت موج برشی و نسبت پواسون جهت تعیین پایداری دیواره چاه توسط نگار صوتی دوقطبی را نشان میدهد.
-1 مقدمه
به طور کلی امواج صوتی به سه نوع تقسیم میگردند که عبارتند از : امواج تراکمی - طولی - ، امواج برشی - عرضی - و امواج استونلی. در امواج تراکمی دامنه ارتعاش ذرات هم راستا با جهت انتشار موج میباشد، در حالی که در امواج برشی دامنه ارتعاش ذرات عمود بر راستای انتشار موج است. امواج تراکمی در تمام محیطها منتشر میشوند، در حالیکه امواج برشی درگازها و مایعات منتشر نمیشوند. سرعت امواج تراکمی و برشی از مهم ترین پارامترها در بررسی های اکتشافی صنعت نفت و گاز می باشند. که شناخت کامل آنها در شناسایی ساختمان زمین و سنگهای تشکیل دهنده آن و توصیف مخازن هیدروکربنی از اهمیت ویژهای برخوردار است. در واقع با استفاده از سرعت امواج لایهها میتوان پارامترهای ژئومکانیکی سازند نظیر مدول برشی، مدول بالک، نسبت پواسون و مدول یانگ را تعیین نمود. از آن جایی که سرعت موج برشی از پارامترهای مختلف سنگ - مثل سرعت موج فشاری، سیال منفذی و غیره - تأثیر میپذیرد، می تواند بیانگر خصوصیات مکانیکی سنگ باشد. تعیین خواص مکانیکی سنگها از قبیل ضرایب الاستیک مانند نسبت پواسون در بسیاری از مسائل مرتبط با مخازن هیدروکربونی از قبیل شکست هیدرولیکی، تخمین میزان ذخیره، ارزیابی ماسهدهی در چاههای نفتی و ناپایداری دیواره چاه ضروری است .[1] برای تخمین سرعت امواج برشی روشهای گوناگونی وجود دارد. یکی از روشهای محاسبه مستقیم سرعت موج برشی، اندازهگیری در آزمایشگاه از روی نمونه مغزه می باشد، این روش دشوار، وقت گیر و پرهزینه است و همچنین تعداد چاههایی که در یک میدان مغزهگیری میشوند، بسیار محدود هستند. با توجه به عملی نبودن مغزه گیری در نواحی شکسته و ناپایدار روشهای دیگری برای تعیین سرعت امواج برشی به کار میرود. از روشهای دیگر تخمین سرعت موج برشی میتوان به روشهای تجربی اشاره کرد .[2]
× -2تخمین سرعت موج برشی با استفاده از روابط تجربی
در سال1985 کاستانگا و همکاران یک سری روابط تجربی با استفاده از رگرسیون چند درجه بر اساس دادههای مغزه و نگارههای چاه بر اساس لیتولوژی های مختلف برای تخمین سرعت موج برشی ارائه نمودند .[3]
- 1 - × ×رابطه - 1 - برای سنگهای آهکی صدق میکند. - 2 -
رابطه - 2 - برای سنگهای دولومیتی صدق میکند. - 3 -
رابطه - 3 - برای سنگهای ماسه سنگی صدق میکند.
- 4 - ×رابطه - 4 - برای سنگهای شیلی صدق میکند.
پیکت در سال 1963 براساس مطالعات آزمایشگاهی انجام داده بر روی مخازن کربناته به این نتیجه رسید که سرعت امواج برشی در سنگهای مختلف ضریب ثابتی از سرعت امواج تراکمی در آن ها است. وی روابط زیر را برای دولومیت و سنگ آهک ارائه داده است .[4] - 5 - ⁄ تخمین سرعت موج برشی با استفاده از نگار صوتی دوقطبی 131
رابطه - 5 - برای سنگهای آهکی صدق میکند. - 6 - ⁄ رابطه - 6 - برای سنگهای دولومیتی صدق می کند.
-3 تخمین سرعت موج برشی توسط نگار صوتی دوقطبی
در گذشته ابزارهای صوتی معمولی فقط قادر به تخمین سرعت امواج تراکمی بودهاند، امروزه ابزار چند منظوره جدید صوتی دوقطبی - DSI - علاوه بر تخمین سرعت موج تراکمی، سرعت موج برشی را بهصورت مستقیم تخمین میزند.
-1-3 معرفی ابزار صوتی دوقطبی
ابزار صوتی دوقطبی در اثر پیشرفت ابزار صوتی معمولی به وجود آمدهاست. این ابزار بهترین روش برای تخمین زمان کند شدگی - زمان گذر - امواج تراکمی، برشی و استونلی می باشد. امواج استونلی از فرستنده تک قطبی با فرکانس پایین و امواج برشی و تراکمی از فرستنده تک قطبی با فرکانس بالا ایجاد میشوند.[5] برای تخمین سرعت امواج تراکمی و برشی به ترتیب از روابط - 7 - و - 8 - استفاده مینماییم.
⁄ - 7 - ×
⁄ - 8 - ×
در روابط - 7 - و - 8 - ، زمان کندشدگی - زمان گذر - موج تراکمی و ، زمان کندشدگی - زمان گذر - موج برشی میباشد.
شکل - 1 - نشان دهنده شماتیک ابزار صوتی دوقطبی و قسمتهای مختلف ابزار میباشد.
