بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روش های تخمین تراوایی استفاده از مفهوم واحدهای جریانی هیدرولیکی است. یک واحد جریان هیدرولیکی، مربوط به حجمی از سنگ مخزن است که به طور عمودی و جانبی پیوسته بوده و قابل پیش بینی باشد و خصوصیات زمین شناسی و پتروفیزیکی تاثیرگذار بر روی جریان سیال در درون آن ثابت است و به طور مشخص از سایر حجم های سنگ متفاوت می باشد. هدف از بررسی ویژگی های مخزنی، مشخص کردن توزیع شاخص های پتروفیزیکی مانند، تخلخل، تراوایی و درجه اشباع است. روابط تخلخلBتراوایی می توانند در چارچوب واحدهای جریان هیدرولیکی به منظور تعیین سنگ های مخزنی ناهمگن به کار گرفته شوند. در این مطالعه از روش شاخص منطقه جریانی برای تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی استفاده می شود، در این پروژه سعی شده است که روش هایی مانند آنالیز احتمال نرمال، آنالیز هیستوگرام، آنالیز مرتبه ای - خوشه ای - و نمودار اصلاح شده ی لورنز برای تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی استفاده شود. با استفاده از شاخص میانگین مربوط به هر واحد جریان هیدرولیکی، برای کل داده ها، تراوایی جدیدی تخمین زده شده است که از نظر دقت بسیار به تراوایی مغزه نزدیک می باشد. ضریب همبستگی در روش آنالیز نرمال R 2 0.916 و در روش R 2 0.972 SSE به دست آمده که این خود نشان از انتخاب درست تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی می باشد. از این پژوهش می توان برای تخمین تراوایی در چاه های فاقد مغزه نیز استفاده کرد.
کلمات کلیدی: تراوایی، واحدهای جریان هیدرولیکی، شاخص منطقه جریانی، آنالیز احتمال نرمال، آنالیز خوشه ای
.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 هایمخزن نقش موُثری 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 گروه های سنگی در چندین میدان کشورهای خارجی توسط دانشمندان انجام شده است. در ایران نیز توسط دکتر خراط، کرامتی و آقازاده نیز مطالعاتی صورت گرفته است. در این تحقیق، 102 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
متداولترین روشی که اخیرا برای تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی 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. مسئله متغیر بودن ثابت کوزنی که در بالا به این اشاره شد را می توان به طریق زیر حل کرد. با تقسیم کردن دو طرف رابطه بالا بر تخلخل مفید و با گرفتن جذر از دو طرف رابطه 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
در مقابل بصورت لگاریتمی، خطی مستقیم با شیب واحد ایجاد خواهد کرد. مقدار شاخص منطقه جریانی را می توان از عرض از مبدا این خط در 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 ی 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 سعی شده است که روش های آنالیز احتمال نرمال، روش آنالیز خوشه ای، مجموع مربع خطا - SSE - و روش نمودار اصلاح شده لورنز جهت تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی مورد استفاده استفاده قرار گیرد که این روش ها سهم اعمال نظر و دخالت کاربر را نسبت به روش های سنتی کاهش داده و نتایج بدست آمده معتبرتر خواهد بود. در پایان مدل مورد نظر را جهت محاسبه ی میزان تراوایی در چاه های بدون مغزه بدست آوریم و تراوایی حاصل از این مدل را با تراوایی مغزه مقایسه می کنیم.
.4 ضعف روش های قبل
در حال حاضر در اکثر مواقع برای جلوگیری از هزینه های بالا از رگرسیون خطی بدست آمده از نمودار تراوایی در مقابل تخلخل جهت تخمین تراوایی در چاه های فاقد مغزه استفاده می شود. این روش که در شکل آورده شده است، برای تخمین تراوایی دارای دقت پایینی می باشد - 0.315 . - R2 دلیل این امر این است که در این روش در حقیقت کل مخزن با
