بخشی از مقاله
خلاصه
از جمله مشکلات در حفاری چاههای نفت و گاز غلبه بر لایههای شکافدار است، که به دلیل نبود اطلاعات کافی از وجود شکافها باعث بروز مشکلات بسیاری برای پیمانکار و کارفرما میشود، که این مشکلات را میتوان با استفاده از علم ژئوفیزیک اکتشافی مرتفع کرد. ژئوفیزیک اکتشافی و بویژه لرزهنگاری از اوایل قرن بیستم خود را به عنوان ابزاری کارآمد در پیجویی و اکتشاف ذخایر نفت و گاز معرفی کرده است. با توجه به اهمیت لرزهنگاری قبل از شروع عملیات حفاری، میتوان با بکارگیری این روش جدید میزان شکافهای موجود در مخازن را اندازهگیری نمود که این امر باعث مزیتهای فراوانی از جمله کاهش صدمات وارده به مخزن هنگام هرزروی کامل گل و سیمان و وقوع فوران در لایههای مختلف خواهد شد. در این مقاله تلاش بر این است تا با معرفی روش مذکور، افق های پیش روی در استفاده از لرزه نگاری در توسعه مخازن هیدروکربوری معرفی گردد.
-1مقدمه
نفت و گاز از زمانهای بسیار قدیم به صورت تراوشهای سطحی، شناخته شده و مورد استفاده بودهاند. برای مثال میتوان شعلههای آتش جاویدان را نام برد که از شیلهای نفتی نزدیک باکو نشات میگرفت. اکتشاف نفت یک دانش بسیار قدیمی و کاربردی است که با جمعآوری قیر - asphalt - از تراوشهای طبیعی سطحی - natural seepages - به قلمرو علم وارد شد. در آن زمانها، نفت برای مقاصد پزشکی و همچنین مصارف عایقکاری استفاده میشد. قدیمیترین تئوری برای اکتشاف نفت، تئوری طاقدیس - anticline theory - که به وسیله هانت - hunt - در سال 1861 معرفی شد. کاربرد این تئوری برای یافتن در قله تاقدیسها ابزار موفقی بود. این تئوری به عنوان تئوری اصلی برای اکتشافات مهم نفتی در آمریکا، ونزوئلا، آرژانتین، برمه، و به خصوص در مسجدسلیمان ایران مورد استفاده قرار گرفت. بعد از پیدا شدن نفت در سال 1880 در رسوبات دریایی پنسیلوانیا که ارتباطی با ساختمان های طاقدیسی نداشت و شکلگیری نفتگیر صرفا ناشی از تغییر رخساره رسوبات بود، مشخص شد که ذخایر نفتی میتوانند در حوضههای غیرچین خورده هم وجود داشته باشند. در نتیجه مفهوم نفتگیرهای چینهای، - stratigraphic traps - با این کشف فراگیر شد. تا اواسط دهه 1920، تهیه و استفاده از نقشههای سطحی طاقدیسها ابزار اصلی اکتشافات بود و پیدا کردن نفتگیرهای چینهایی معمولا به صورت اتفاقی رخ میداد. تا سال 1925 فقط ماسه سنگها به عنوان مخازن هیدروکربوری مورد نظر و مطالعه بودند، اما اکتشاف مخازن عظیم هیدروکربنی در کربناتها در میدانهایی نظیر مسجد سلیمان ایران، کرکوک عراق، کرتاسه مکزیک و Smackover آمریکا نشان داد که نفت میتواند در سنگهای کربناته نیز یافت شود.[2]
-2شیوههای لرزهنگاری
· لرزهنگاری انکساری: این روش به دلیل در برگیری عمق کم زمین چندان مورد استفاده قرار نمیگیرد.
· لرزهنگاری بازتابی: از این روش برای شناخت زمین در اعماق زیاد استفاده میشود و با ثبت تغییرات زمانهای دریافت امواج بازتابی از نقطهایی به نقطهایی دیگر در سطح زمین، تصویری از ساختارهای زیرزمینی آن نقطه ارائه می نمایند.
· لرزهنگاری درون چاهی: در این روش عملیات در درون چاههای اکتشافی و توصیفی اما به صورت عمودی انجام میگیرد. به این ترتیب میتوان به راحتی سرعت امواج لرزهای را در هر لایه تعیین نمود.
· روش :Cross Well
از روشهای دیگر ایجاد لرزه، روش Cross Well - درون چاهی - است که در آن چشمههای لرزهایی را درون یک چاه و ژئوفونها را در چاهی دیگر قرار میدهند. این روش تنها راه پیوسته فاصلهای - دور از محل سازندها - است که با دقت بسیار بالایی قادر به تصویر موانع تجمع نفت از جمله گسل و دگر شیبی میباشد. به دست آوردن داده در این روش گران تمام میشود و نیاز به تخصص خاصی دارد.
· روش : - VSP - Vertical Seismic Profiling
مقطع نگاری عمودی یکی از روشهای لرزهنگاری است که در آن امواج لرزهایی ایجاد شده در سطح زمین توسط ژئوفونهایی که در عمقهای مختلف چاه قرار گرفته است، ثبت میگردد. روش VSP در هر میدان نفتی به تعداد محدودی انجام میشود. از دلایل محدودیت آن میتوان Rig Time اضافی و هزینه زیاد آن را نام برد. در این زمینه نرمافزار تحقیقاتی با نام VSP وجود دارد. این نرمافزار بر اساس نظریههای انتشار امواج لرزهایی در محیطهای نامتجانس و ناهمگن کاربرد دارد و میتواند میدان انتشار امواج لرزهایی را بازسازی نماید و دادههای لرزهای را در محل دیواره چاه محاسبه نماید. همچنین برای تصویر برداری از پیرامون ساختمان اطراف چاه و یا بازسازی بین چند چاه میتوان از این روش استفاده نمود. همچنین با استفاده از اطلاعات نمودارهای سرعت سنجی و چگالی میتوان مدلهای ساختمانی زیر سطحی را تهیه نمود.[3]
-3ثبت امواج لرزهایی
به طور کلی امواج لرزهایی به دو صورت آنالوگ و رقومی ثبت میشوند. در ثبت آنالوگ، انرژی امواج دریافتی توسط دستگاهی به طور پیوسته روی کاغذ یا نوار ضبط میشود. در ثبت رقومی - digital - ، انرژی امواج به صورت دامنه موج ثبت میگردد، به طوریکه دامنه موج دریافتی توسط ژئوفون در لحظات معینی از زمان اندازهگیری میشود و مقدار عددی آن برای محاسبات بعدی به کامپیوتر داده میشود. بنابراین اطلاعات دریافت شده پس از تقویت مناسب تبدیل به ارغام شده و با نظم خاصی که به آن مالتیپلکس - Multiplex - ، میگویند روی نوار مغناطیسی ثبت میشوند و در نهایت توسط کامپیوتر قابل بازخوانی است. فاصله این نمونهگیری بستگی به ماکزیمم فرکانس دارد، یعنی طوری باید نمونهگیری انجام شود که حداقل از هر نیم پریود مثبت یا منفی یک نمونه برداشت شود. [2]
-4پردازش و آنالیز تصاویر جهت ارزیابی فضای منفذی
تکنیک آنالیز تصاویر پتروگرافی - Petrographic Image Analysis, PIA - برای تعیین روابط بین تخلخل و تراوایی و ارزیابی شکل هندسی منافذ، - Pore Geometry - استفاده میشود. تکنیک فوق میتواند با استفاده از سیستم آنالیز تصاویر همراه با SEM انجام گیرد. در این حالت تصاویر BSE مقاطع نازک صیقلی داده شده باید به کمک یک دوربین ویدیویی از SEM به صورت یک تصویر خاکستری - Grey-Scale Image - به نرمافزار Image AnalysisTM انتقال یابد، تصاویر خاکستری BSE در مرحله بعد به تصاویر دوتایی - Binary - تبدیل میشوند، در تصاویر دوتایی دانهها - به رنگ سفید - و تخلخل - به رنگ سیاه - کاملا از یکدیگر قابل تفکیکند. با تبدیل تصاویر دوتایی به اطلاعات رقومی - دیجیتالی - میتوان پارامترهای مختلف منافذ را مثل: مساحت، قطر و محیط منافذ محاسبه نمود.[2]
-5مطالعه با میکروسکوپ الکترونی - SEM - مجهز به گیرندههای BSE1 و EDS
مشاهده با میکروسکوپ الکترونی اطلاعات تصویری خوب و دقیقی از کانی شناسی اجزاء تشکیل دهنده سنگ و بافت به ما میدهد. این روش همچنین بهترین تکنیک موجود، در مطالعه سیستم منافذ مخازن است. این آنالیزها را میتوان با سرعت زیاد، بلافاصله پس از تمیز کردن نمونهها انجام داد و ظرف مدت چند ساعت تکمیل نمود. همزمان با مطالعه SEM، میتوان به کمک آنالیز - Energy Dispersive Spectroscopy - EDS نمونهها را تحت آنالیز عنصری قرار داد.پیشرفت قابل توجه دیگری که امروزه در تکنولوژی ابزاری صورت گرفته است، توسعه BSED یا Back Scattered Electron Detector است. با استفاده از این روش میتوان به صورت تصویری توزیع عناصر را در ساختمان بافتها مشاهده نمود. در مجموع، این روشها میتواند به طرق مختلف تاریخچه تحولاتی که در طی زمان بر سنگ مخزن گذاشته است را بیان نماید. شکل-1، نمای کلی یک میکروسکوپ الکترونی را نشان می دهد.[2]
