بخشی از مقاله
چکیده
شناسایی پارامترهای مخزنی نقش بسیار مهمی در ارزیابی اقتصادی، روشهای مدیریت وتوسعه مخزن دارد. یکی از اهداف مطالعات پتروفیزیکی نیز برآورد دقیق پارامترهای مخزن با استفاده از دادههای لاگ و مغزه است. فاکتورهای مختلفی وجود دارند که می توان بر اساس آنها واحدهای جریان را در گروههای مختلفی قرار داد. در این پروژه از روش هایی مانند آنالیز احتمال نرمال، آنالیز هیستوگرام، آنالیز مرتبه ای - خوشه ای - ، مجموع مربع خطاها - SSE - و نمودار اصلاح شده لورنز برای تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی استفاده و در این میان بهترین روش برای تعیین تعداد واحدهای جریان مشخص گردیده است. با بررسی روش های نامبرده روش مجموع مربع خطاها به عنوان کم خطاترین روش برای تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی انتخاب گردید. به منظور تفکیک دقیق دادهها میتوان از روش آنالیز خوشهای استفاده کرد که هدف آن قرار دادن یک مجموعه از دادهها در گروههایی است که خوشه نامیده میشوند، به طوری که داده ها در درون هر یک از این گروهها اختلاف چندانی با یکدیگر نداشته، همگن باشند و نسبت به گروه های دیگر ناهمگن باشند.
آنالیز خوشهای دادهها را در گروههایی قرار میدهد که معنادار و مفید باشند. در این مطالعه دادهای از روش مجموع مربع خطاها - SSE - و آنالیز خوشه ای - k-means - استفاده شده است. با استفاده از این روش دادههای لاگ و مغزه به طور جداگانه خوشهبندی میشوند. در این پروژه ابتدا با استفاده از روابط موجود، پارامترهای لازم اندازه گیری شده، سپس با استفاده از نرم افزار های Excel و Matlab خوشه بندی انجام شده است. در این پروژه با استفاده از روش K-means داده ها در یک تا ده خوشه قرار داده شده و سپس برای محاسبه مجموع مربع خطاها، خطا در هر خوشه محاسبه و در نهایت با ترسیم نمودار مجموع مربع خطاها در مقابل تعداد خوشه ها، تعداد واحدهای جریانی بهینه حاصل شده است. در این پروژه تعداد 6 واحد جریان هیدرولیکی بهینه حاصل شده است. با تجزیه و تحلیل و مقایسهی خوشههای به دست آمده، و ترسیم نمودارهای متفاوت صحت نتایج مورد بررسی قرار گرفته شده است. از نتایج این پروژه می توان برای تعیین تعداد واحدهای جریان در یک مخزن، محاسبه تراوایی جدید در آن مخزن و در نهایت تخمین تراوایی در چاه های فاقد مغزه در آن میدان استفاده نمود.
کلمات کلیدی: تراوایی، واحدهای جریان هیدرولیکی مخزن، شاخص منطقه جریانی، آنالیز احتمال نرمال، آنالیز خوشه ای، آنالیز پلات اصلاح شده نرمال
.1 مقدمه
با تعیین واحدهای جریانی هیدرولیکی میتوان بخش های مخزنی را از غیرمخزنی تفکیک کرد. هر کدام از این واحدهای جریانی براساس رابطه بین تخلخل و تراوایی بخش های مختلف مخزن تعریف شده و گویای کیفیت مخزنی این بخش ها می باشند. 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.
یک واحد جریانی هیدرولیکی شامل توده ای از سنگ با گلوگاه های حفرات تقریبا مشابه می باشد. این واحد ها می توانند تقسیم کننده مخزن به بخش هایی با ویژگی های متفاوت از لحاظ ذخیره - تخلخل - و تولید - تراوایی - باشند . - Soto, Garcia,2001 - کوزنی - Kozeny, 1927 - و کارمن - Carman, 1937 - فضای متخلخل را بصورت دسته ای از لوله های موئین در نظر گرفتند که در آنها حرکت سیال در لوله از قانون پویزویله - Poiseuille - و حرکت سیال در فضای خالی متخلخل از قانون دارسی تبعیت می کند. ارتباط بین پارامترهای پتروفیزیکی و زمین شناسی - لیتولوژی - موضوعی بوده که از سال 1995 تا کنون به وفور مطالعه شده است. در این تحقیق، برای تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی از 134 نمونه مغزه برای چاه مورد مطالعه در یکی از مخازن کربناته جنوب غرب ایران - سازند سروک - محاسبه شده است. سازند سروک توالی ضخیمی از سنگ های کربناته به سن آلبین - تورونین بوده و دومین سنگ مخزن مهم در مناطق نفتی جنوب غرب ایران به حساب می آید. 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 گونه های سنگی مخزن است. با استفاده از گونه 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 مدنظر 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.
.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. 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 روش های تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی
در حال حاضر روش های تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی شامل: هیستوگرام، نمودار - پلات - احتمال نرمال، مجموع مربع خطاها و روش لورنز وآنالیز خوشه ای است. در این پژوهش بدلیل خطای بالا در آنالیز هیستوگرام، چهار روش بر روی داده های میدان مورد مطالعه اعمال شده و بهینه ترین حالت برای تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی،
