بخشی از مقاله
چکیده
واحدهای جریان هیدرولیکی در واقع یک روش برای طبقه بندی نوع سنگ ها و پیش بینی خواص جریانی بر مبنای پارامترهای زمین شناسی و فیزیک جریان در مقیاس منافذ و حفرات است. در این پژوهش از روش آنالیز احتمال نرمال و نمودار اصلاح شده لورنز برای تعیین واحدهای جریانی موجود در مخزن مورد مطالعه استفاده شده است.
با استفاده از داده های مغزه و لاگ در میدان مورد مطالعه، شاخص زون جریانی را محاسبه و با استفاده از نرم افزار Matlab پلات احتمال نرمال حاصل شد سپس با استفاده از EXCEL، نمودار اصلاح شده ی لورنز رسم گردید. در هر دو روش کاربر با استفاده از تمرین مکرر و تجربه تعداد واحدهای جریان را بر اساس شیب موجود در نمودار تشخیص می دهد. در تحقیق انجام شده در هر دو روش 6 واحد جریان مشاهده شده که می توان از این تحقیق برای تخمین تراوایی در چاه های فاقد مغزه استفاده نمود.
-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 های مخزن نقشموُثری 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
مسئله متغیر بودن ثابت کوزنی که در بالا به این اشاره شد را می توان به طریق زیر حل کرد. باتقسیم کردن دو طرف رابطه - 1 - بر تخلخل مفید و با گرفتن جذر از دو طرف رابطه خواهیم داشت:
متداولترین روشی که اخیرا برای تعیین تعداد واحدهای جریان 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. کوزنی - 1927 - یکی از بنیادی ترین و مشهورترین روابطی که تراوایی را به عنوان تابعی از تخلخل و سطح مخصوص بیان می کند استخراج کرده است .[ 6-9 ] فرم تعمیم یافته رابطه کوزنی- کارمن به صورت زیر می باشد:
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 اگر تراوایی را برحسب میلی دارسی نشان دهیم، می توان پارامتر زیر را
ای از پارامترهای سازند نسبت به عمق را به دست می دهند که کاربرد معرفی کرد:
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 واحدهای جریان در چندین میدان کشورهای خارجی توسط دانشمندان انجام شده است. در ایران نیز توسط دکتر خراط، کرامتی و آقازاده نیز مطالعاتی صورت گرفته است .[1-5] در این تحقیق، 110 نمونه مغزه در یکی از چاه های مخازن کربناته در جنوبغرب ایران که در عمق های متناظر که RQI به عنوان شاخص کیفیت مخزنی شناخته می شود. این شاخص تقریبی از میانگین شعاع هیدرولیکی در سنگ مخزن می باشد و کلیدی برای واحدهای هیدرولیکی بوده که تخلخل، تراوایی و فشار مویینگی را به هم مرتبط می سازد.
FZI به عنوان شاخص منطقه جریانی در نظر گرفته می شود:
-2 روابط تخلخل-تراوایی
با لگاریتم گیری از دوطرف 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 RQI در مقابل Z بصورت لگاریتمی، خطی مستقیم با شیب واحد ایجاد خواهد کرد. مقدار شاخص منطقه جریانی را می توان از K عرض از مبدا این خط در Z 1 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 سازندهای شیلی می باشد .K 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 که K برحسب میکرومتر مربع است
-3 تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی
در حال حاضر روش های تعیین تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی شامل: هیستوگرام، نمودار - پلات - احتمال نرمال، روش k-means ، مجموع مربع خطاها و روش لورنز است. در این پژوهش ما از روش آنالیز احتمال نرمال استفاده نموده ایم و بهینه ترین حالت برای تعیین تعداد واحدهای جریانی هیدرولیکی برای داده های مورد مطالعه بدست آمده است.
-3-1 آنالیز احتمال نرمال
طبق اصول واحدهای جریان هیدرولیکی آنالیزاحتمال نرمال، لگاریتم شاخص منطقه جریانی در هر واحد جریان هیدرولیکی به صورت توزیع خطی است. این روش از این اصل استفاده کرده و تعداد واحدهای جریان هیدرولیکی را تعیین می کند. در این روش، آنالیز احتمال نرمال بر روی داده های لگاریتم شاخص منطقه جریانی انجام شده و 6 توزیع خطی بدست می آید که نشان دهنده 6 واحد جریان هیدرولیکی می باشد - شکل. - 1
جدول:1 محدوده لگاریتم شاخص منطقه ای جریان، واحدهای جریانی با توجه به پلات احتمال نرمال
شکل :1 روش آنالیز احتمال نرمال و تعیین 6 واحد جریان هیدرولیکی در
جدول:3 مقدار FZI - mean - برای هر واحد جریان هیدرولیکی
-4 محاسبه تراوایی با استفاده از روش احتمال نرمال
مقدار تراوایی را می توان برای هر نمونه با توجه به واحد جریان هیدرولیکی آن و مقدار شاخص منطقه جریانی میانگین در آن واحدهای جریانی هیدرولیکی از رابطه زیر محاسبه نمود:
برای چک کردن دقت مدل در نظر گرفته شده برای محاسبه تراوایی، ابتدا مقدار تراوایی را با استفاده از داده های تخلخل بدست آمده از آنالیز مغزه محاسبه کرده و با داده های تراوایی حاصل از آنالیز مغزه مقایسه می کنیم شکل . - 2 - در این شکل نمودار تراوایی محاسبه شده با استفاده از تخلخل مغزه در مقابل تراوایی همان مغزه آورده شده است. با توجه به شکل داده ها بر روی یک خط با شیب 45 درجه قرار گرفته اند که بیانگر دقت بالای مدل در تخمین تراوایی می باشد
