بخشی از مقاله
چکیده
فشار مویینگی سنگهای مخزن بر جریان و توزیع سیال در مخزن اثرگذار میباشد. تعیین این پارامتر یکی از با اهمیتترین اندازهگیریهایی است که باید در آزمایشگاه انجام شود زیرا ارتباط بین سنگ مخزن و خصوصیات سیال مخزنی با استفاده از آن برقرار میشود. شدت فشار مویینگی در آزمایشگاه، در ارتباط با ارتفاع بالای سطح آزاد آب در مخزن میباشد. روشهای مختلفی برای تعیین فشار مویینگی در آزمایشگاه وجود دارد که از جمله این روشها میتوان به روش تزریق جیوه اشاره کرد. در این مقاله با استفاده از نمونههای یک چاه واقع در میدان هیدروکربوری مورد نظر، با استفاده از روش تزریق جیوه منحنیهای فشار مویینگی به دست آمد سپس با استفاده از نتایج آن منحنی توزیع اندازه فضای گلوگاهی برای هر نمونه محاسبه گردید. در پایان این آزمایش مشخص گردید که هیچ ارتبط منظمی بین تراوایی نمونهها و اشباع آب ذاتی وجود ندارد.
-1 مقدمه
نیروهای مویینه در مخازن هیدروکربوری در نتیجهی ترکیب اثر کششهای سطحی و سطح تماسی سنگ و سیالات، هندسه و اندازه منافذ و خصوصیات ترشوندگی سیستم به وجود میآیند. انحنای سطحی دو سیال امتزاج ناپذیر تمایل دارد در کوچکترین مساحت ممکن در واحد حجم تشکیل شود - هر دو سیالی، خواه آب و نفت، نفت و گاز و آب و گاز - . اگر دو سیال امتزاج ناپذیر در تماس باشند، در فشار بین آنها یک ناپیوستگی وجود دارد که به انحنای سطح تماس جداکنندهی دو سیال بستگی دارد. این اختلاف فشار را فشار مویینگی میگویند و با نشان داده می شود.[1] جابه جایی یک سیال با سیال دیگر درون منافذ یک محیط متخلخل با نیروهای سطحی فشار مویینگی، بسته به شرایط، تقویت و یا تضعیف میشود. نتیجه آنکه برای اینکه یک محیط متخلخل به صورت جزیی از یک سیال غیرتر اشباع شود، فشار سیال غیرتر باید بزرگتر از فشار سیال تر باشد با در نظر گرفتن فشار فاز تر به صورت و فشار فاز غیر تر به صورت فشار مویینگی به صورت زیز تعریف میشود:
- 1 - فشار اضافی سیال غیر تر فشار مویینگی و تابعی از درجه اشباع میباشد. تعریف بالا تعریف فشار مویینگی در محیط متخلخل میباشد.[2] روشهای مختلف آزمایشگاهی برای شبیه سازی نیروهای جابه جا کننده در یک مخزن، برای تعیین بزرگی نیروهای مویینگی آن و همچنین توزیعات درجهی اشباع و درجهی اشباع آب محتوایی ارائه شدهاند، از جمله این روشها، روش تزریق جیوه میباشد.
-2 روش تزریق جیوه
در روش تزریق جیوه ابتدا نمونه خشک میشود و سپس حجم جیوهای که به همراه افزایش فشار به نمونه وارد میشود اندازهگیری می شود - شکل - . - - 1 بسته به نفوذپذیری نمونه مورد استفاده منحنی فشار مویینگی که از این آزمایش حاصل میشود، چند ساعت زمان میبرد تا کامل شود. این روش بیشتر برای نمونه های با شکل نامنظم مانند خردههای حفاری مناسب میباشد. شکل - : - 1 نمایی از انجام آزمایش تزریق جیوه[2]
استفاده از روش تزریق جیوه برای اولین بار توسط پورسل در سال 1949 ارائه شد.[3] پورسل نشان داد که میتوان بین فشار مویینگی جیوه و فشار مویینگی هوا- آب ارتباط برقرار کرد. او یک روش را برای تخمین نفوذپذیری با استفاده از اندازهگیری جیوه معرفی کرد. رز و بروس رابطهای بین خواص مویینگی آستانه سنگ و نفوذپذیری آن را ارائه نمودند.[4] تامر از پارامترهای منحنی فشار مویینه برای تعیین نفوذپذیری در سنگها استفاده کرد.[5]
-3 منحنیهای تزریق جیوه
دادههای فشار موئینه و منحنی های تزریق جیوه توسط بسیاری از محققین برای شناسایی ویژگیهای شبکه منفذی و هندسه گلوگاه های سنگ مخزن مورد استفاده قرار گرفته اند.[6] برای اولین بار تامیر در سال 1960، فشار موئینه را با معادلات ریاضی معرفی کرد و سپس دادههای تزریق جیوه را در مقابل هم به صورت یک منحنی نشان داد. با استفاده از نتایج آزمایشهای تزریق جیوه دست یابی به پارامترهای با ارزشی مانند، اندازه، جورشدگی، و پراکندگی اندازه گلوگاهها و به طور کلی ویژگیهای هندسه منفذی امکانپذیر است. هندسه کنونی گلوگاهها برآیند اثر فرآیندهای رسوبگذاری و دیاژنز است.[7] بنابراین منحنیهای تزریق جیوه پل تعیین منحنیهای فشار مویینگی و توزیع اندازه فضای گلوگاهی به روش تزریق 201 ارتباطی بین ویژگیهای رسوبشناسی دیاژنزی و هندسه منفذی هستند. در شکل زیر یک نمونه از انواع کلی منحنیهای تزریق جیوه برای شناسایی و معرفی شکل آنها آورده شده است که نحوه تغییرات آنها و اثر آن در تفسیر هندسه گلوگاهها را نشان می دهد - شکل . - - 2 - شکل - : - 2 نمونه هایی از اشکال اصلی منحنی های تزریق جیوه[7] منحنی هایی که دارای یک خط افقی در فشارهای پایین هستند یا به عبارتی شیب قسمت اصلی آنها بسیار کم است نشان دهنده ی جورشدگی خوب و کیفیت مخزنی بالای شبکه میباشند - منحنی های 1، 2 و . - 6 منحنی هایی که خط افقی میانی در آن ها در حال حذف شدن است و شیب زیادی دارند، نشاندهنده جورشدگی ضعیف یک شبکه منفذی و گلوگاه ها هستند. این عدم جورشدگی موجب میشود که برای ورود جیوه فشار بیشتری از نمونههای قبل مورد نیاز باشد که این شرایط موجب افزایش گرادیان منحنیهای تزریق جیوه میشود - منحنی های 7، 8 و . - 9 منحنیهای پلهای یا دارای دو سطح افقی نشاندهنده دو فراوانی در شعاعهای متفاوت گلوگاها هستند - منحنی های 3 و . - 4 منحنی 5 نیز نشاندهنده پیوستگی بد منافذ و گلوگاهها به دلیل شعاع کم یا مسدود شدن آنها است.
-4 پراکندگی اندازه گلوگاهها
پراکندگی اندازه گلوگاهها در سنگ با استفاده از نتایج آزمایشهای تزریق جیوه اندازه گیری میشود. این پارامتر در مطالعات ویژگیهای ساختار و کیفیت شبکه منفذی بسیار با ارزش است که به صورت منحنی های پراکندگی شعاع گلوگاهها مورد استفاده قرار میگیرد. این منحنیها شامل فراوانی نرمال شده هر شعاع در مقابل اندازه شعاع است. با استفاده از این منحنی ها، پارامترهایی مانند فراوانترین شعاع در شبکه منفذی و جورشدگی این شبکه قابل مطالعه است. این منحنی ها در بازتاب تغییرات شبکه منفذی و خصوصیات گلوگاه های آن بسیار با اهمیت هستند. برای تخمین این پارامتر از از رابطه زیر استفاده میشود:[8] × - 2 - در این رابطه v حجم منفذی اشباع از جیوه و r شعاع گلوگاه ها میباشد. در این مقاله فشار مویینگی برای نمونه های گرفته شده از یک چاه در یکی از میدانهای هیدروکربوری واقع در خلیج فارس با استفاده از روش تزریق جیوه اندازهگیری و در نتیجه منحنی های فشار مویینگی حاصل شد. با استفاده از این نتایج منحنیهای مربوط به توزیع اندازه منافذ گلوگاهی به دست آمد.
