بخشی از مقاله
چکیده:
مهمترین روش تخمین پارامترهای الاستیکی دینامیکی سنگ یا سازند، استفاده از نگار صوتی است. خروجی نگار صوتی، مانند نگار DSI1 زمان گذر سرعت موج های فشاری، برشی و استنلی است. با خروجی حاصل از نگارهای صوتی میتوان ضرایب الاستیکی دینامیکی سنگ را که یکی از مهمترین خصوصیات فیزیکی مخازن یا سازندهای حفاری شده میباشد تخمین زد. با دانستن خصوصیات فیزیکی مخزن، میتوان برخی از پارامترهای مهم مخزن مانند فشار مخزن در هنگام استخراج و همچنین پایداری دیواره چاههای حفاری شده در درون مخازن را بررسی کرد.
برای بدست آوردن خصوصیات الاستیک سازند سرعت موج فشاری، موج برشی و چگالی پارامترهای ضروری میباشند. نگار DSI تنها نگاری است که از روی آن میتوان سرعت موج برشی را به صورت مستقیم محاسبه کرد. در صورتی که نگار DSI موجود نباشد میتوان سرعت موج برشی را با استفاده از روابط تجربی ارائه شده توسط متخصصین چاهنگاری و در برخی مواردی از طریق شبکههای هوشمند تخمین زد.
در این راستا، هدف از مقاله حاضر، استفاده از نگارهای چاه و روشهای هوشمند مانند ٢SVM برای تخمین سرعت موج برشی در تعیین پایداری دیوارهی چاههای حفاری شده در یکی از میدان نفتی جنوب کشور ایران میباشد. به این منظور با در نظر گرفتن دادههای چاه نگاری سرعت موج برشی برای بخش مخزنی با استفاده از روابط تجربی و ماشین برداری پشتیبان تخمین زده شد.
مقدمه :
امواج برشی یکی از پارامترهای بسیار مهم در محاسبه مدولهای الاستیکی سنگ است. مدول-های الاستیکی سنگ تمام خصوصیات فیزیکی یک سنگ را بیان مینماید. بنابراین، امواج برشی از پارامترهای تأثیر گذار بر روی محاسبه فشار منفذی، تخلخل، نفوذپذیری، تعیین لیتولوژیها، یافتن شکستگیها در هنگام حفاری و محاسبه تنشها برای پایداری چاههای حفاری شده در میادین نفتی میباشد.
امواج برشی را میتوان بصورت مستقیم و با استفاده از نگار تصویری DSI بدست آورد. در صورتی که نگار DSI که یکی از نگارهای بسیار پر هزینه در چاهنگاری است موجود نباشد نمیتوان امواج برشی را بصورت مستقیم ا ز نگارهای دیگر محاسبه کرد.
محققین بسیار زیادی مانند کاستاگنا2]،[1، گسمن[3]،بروچر[4]، کریف و همکاران[5]، آمن و همکاران[6] برای پیشبینی امواج برشی از طریق نگارهای دیگر چاهنگاری تلاش بسیار زیادی کردند که منجر به یافتن یک سری روابط تجربی شد. بیشتر این مطالعات انجام گرفته در راستای یافتن سرعت موج برشی از دیگر نگارهای چاه بر روی ماسه سنگها میباشد از آنجایی که بیشتر مخازن کربناته بخش اصلی مخازن نفت و گاز را در بیشتر نواحی دنیا تشکیل میدهد.
بنابراین، یافتن یکسری روابط تجربی متشابه برای یافتن سرعت موج برشی از روی دیگر نگارههای چاه برای این نوع مخازن ضروری به نظر میرسد. البته هر رابطه تجربی که برای یک میدان نفتی ارائه میشود، در صورت بکار بردن در میادین دیگر باید شرایط زمین شناسی مشابهای داشته و در صورت لزوم کالیبره گردد . هدف از مقاله حاضر، تعیین سرعت موج برشی با استفاده از نگارهای چاه و ماشین برداری پشتیبان برای دقت بیشتر و وقت کمتر و درنهایت ارائه یک رابطه تجربی برای یکی از مخازن کربناته در جنوب کشور ایران میباشد.
زمین شناسی منطقه:
میدان نفتی مورد مطالعه یک تاقدیس ملایم با جهت شمالی- جنوبی است که در فرو افتادگی دزفول قرار گرفته و این بخش در هنگام بسته شدن دریای نئوتتیس3 و در سومین فاز از فرآیند کوهزایی زاگرس تشکیل گردیده است. ساختار فروافتادگی دزفول شامل یک تاقدیس طولانی با جهت شمال غربی- جنوب شرقی که از خطوط فرا زمین، طبقات زیرین4 پیروی میکند. رشد ساختارها در این میدان نفتی ممکن است پیش از این در طی دوران مزوزوئیک و یا قبل از آن به مرور زمان شکل گرفته باشد .
به نظر نمیرسد که فازهای فشاری مربوط به دوران سنوزئیک نقش چندان با اهمیتی را در این تغییر شکل داشته باشد. در این میدان نفتی سازند فهلیان سازندی است که ذخایر نفتی در آن قرار گرفته است و ته نشست این سازند در دوران بریازین-والانژینین5 و در خلال یک فاز دینامیکی کم اثر اتفاق افتاده است. سازند فهلیان بخوبی در کوه-های زاگرس رخنمون دارد، که یک بخش از آن در استان فارس اندازهگیری شده است. رخساره-های اوولیتی از مشخصه بخشهای پایینی و میانی این توالی میباشد.
روش اجرای کار:
-1 نحوه تعیین سرعت موج برشی با نگارهای چاه
امواج برشی را میتوان بصورت مستقیم از طریق نگار DSI تعیین کرد. برای تعیین سرعت موج برشی با استفاده از نگار DSI میتوان زمان عبور موج برشی را معکوس کرد یعنی با استفاده از رابطه - - 1-1 محاسبه کرد.
شکل - 1 محل قرارگیری میدان نفتی مورد مطالعه
در صورت در دسترس نبودن نگار DSI میتوان از روابط تجربی متفاوت که توسط متخصصین چاه نگاری ارائه گردیده است، استفاده نمود. روابط ارائه شده توسط این متخصصین بر اساس استفاده از نگارهای متفاوت و برای سازندهای مختلف زمین شناسی در شرایط متفاوت ارائه گردیده است. بنابراین، در صورت استفاده از این روابط باید این شرایط در نظر گرفته شوند. که به عنوان مثال در قسمت زیر چند رابطه تجربی را که توسط متخصصین مختلف چاهنگاری ارائه گردیده، نشان داده شده است.
رابطه ارائه شده توسط کستاگنا و همکارانش برای لیتولوژیهای مختلف و بر اساس سرعت موج فشاری و برشی به صورت زیر میباشد.[
- 2-1 - برای سنگ آهک V s 0.05509V p2 1.0168V p 1.0305
- 3-1 - برای ماسه سنگ 0.8042V p 0.8559 V s
- 4-1 - برای دولومیت 0.583V p 0.07776 V s
- 5-1 - برای شیل 0.77V p 0.8674 V s
بروچر به بررسی محدوده عظیمی از لیتولوژیهای مختلف پرداخت و رابطه زیر را برای مرتبط ساختن سرعت موج فشاری و برشی بصورت زیر ارائه نمود.
Vs 0.7858 1.2344Vp 0.794Vp2 0.1238Vp3 0.0064Vp4 - 6-1 -
آمن و همکارانش بر اساس مطالعاتی که بر روی نمونههای برداشت شده و نگارهای به دست آمده از یکی از ذخایر کربناته انجام دادند، روابط زیر را برای سرعت موج فشاری، برشی ارائه نمودند.
