بخشی از مقاله
چکیده
تعیین لیتولوژی و خواص پتروفیزیکی یک مخزن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. از مهمترین خواص پتروفیزیکی میتوان به تعیین حجم شیل، تخلخل، اشباع آب و هیدروکربن و همچنین تراوایی اشاره کرد. شناخت صحیح از وضعیت تخلخل در مخازن کربناته هتروژن برای ارزیابی پتروفیزیکی و شبیهسازی دینامیک این مخازن حیاتی میباشد. تراوایی یکی از ویژگیهای سنگ متخلخل و نشاندهنده قابلیت سنگ در انتقال شاره ها است.این پارامتر در راهبردهای تکمیل چاه، تولید و مدیریت مخزنی عاملی کلیدی به شمار میرود و برآورد دقیق آن بسیار ضروری است.
در این مطالعه به تعیین مقدار تخلخل کل، ثانویه و تراوایی با استفاده از تلفیق نتایج ارزیابی پتروفیزیکی و آنالیز نگارهای تصویری پرداخته میشود. هدف از انجام این کار بررسی میزان تطابق این پارامترها با یکدیگر در دو روش ارائه شده است تا در صورتیکه یکی از روشها در دسترس نباشد بتوان از روش دیگر استفاده کرد. در اکثر اینتروالهای مخزنی مطابقت خوبی بین دو روش ارائه شده وجود دارد و تنها در نواحی با شیل بالا این مطابقت کاهش مییابد.
در نواحی شیلی نتایج حاصل از آنالیز نگارهای تصویری قابل اعتمادتر میباشند. پس از بررسی میزان تطابق نگارها از دو روش به بررسی میزان تطابق نتایج حاصل با نتایج مغزهگیری پرداخته میشود که تطابق قابل قبولی بدست میآید. با توجه به نتایج قابل قبول بدست آمده می-توان از این پارامترها برای اهداف شبیهسازی استاتیک و دینامیک مخزن و بهبود ارزیابی پتروفیزیکی در نواحی شیلی درون مخزن استفاده کرد.
کلید واژه ها: تخلخل ثانویه، تراوایی، نگارهای تصویری، ارزیابی پتروفیزیکی.
مقدمه
مخازن کربناته به خاطر ترکیب شیمیایی کانیهای تشکیلدهنده مستعد انحلال هستند که منجر به تشکیل و گسترش تخلخل حفرهای در آنها میشود. غالباً تخلخل حفرهای با هم مرتب نبوده و تأثیر زیادی روی نفوذپذیری مخزن ندارد. مشخصه دیگر مخازن کربناته وجود شبکههای شکستگیها است که این شبکهها میتواند معابری برای حرکت سیال مخزن باشد. در این مطالعه به توضیح نحوه بدست اوردن تخلخل و تراوایی با تلفیق نگارهای چاهپیمایی و ابزار FMI میپردازیم.
الف - نحوه بدست آوردن تخلخل توس نگارهای تصویری و نگارهای مرسوم چاهپیمایی حضور همزمان تخلخل حفرهای و شکستگی در یک مخزن، منجر به بروز رفتار هیدرولیکی پیچیده در آن می-شود. عموماً در مخازن کربناته تخلخل حفرهای و شکستگیها گسترش وسیعی دارند. همچنین روشهای تعیین تخلخل در مخازن مانند نگارهای چاهپیمایی، محدود به شناسایی تخلخل کل و یا در بهترین حالت، تفکیک تخلخل اولیه و ثانویه از هم میباشد و درباره انواع تخلخلهای ثانویه موجود در مخزن اطلاعاتی نمیدهد.
از معدود روشهای تعیین انواع تخلخل در مخزن، توصیف و شمارش چشمی آنها در مقاطع نازک میکروسکوپی و یا استفاده از روشهای آنالیز تصویر در مقاطع نازک است. با توجه به اینکه مغزه و به تبع آن مقاطع نازک در چاه-های محدودی از یک میدان و همچنین در بازه عمقی محدودی از یک چاه برداشت و تهیه میشوند لذا استفاده از مقاطع نازک برای شناسایی انواع تخلخلهای مخزن، فرآیندی زمانبر بوده و محدود به بخشهای دارای مغزه و مقاطع نازک میباشد.
نگارهای تصویری دسته ای از نگارهای مدرن چاهپیمایی است که تصویر مجازی و جهتدار با قدرت تفکیک بالا از دیواره چاههای نفت و گاز برداشت میکند. تخلخل حفرهای و شکستگیها را با به کارگیری تکنیک های پردازش تصویر میتوان در نگار تصویرگر شناسایی و تفکیک کرد تا مقدار هر یک در مخزن به صورت کمی محاسبه شود. با تلفیق نگارهای چاهپیمایی و نگار Full bore که گونهای از نگارهای تصویری است، میتوان انواع تخلخل - تخلخل اولیه، ثانویه و کل - و تراوایی را در یک مخزن بدست آورد.
شناخت صحیح وضعیت تخلخل در مخازن کربناته هتروژن برای ارزیابی پتروفیزیکی و شبیهسازی دینامیک این مخازن حیاتی میباشد. انتخاب غیر واقعی مدل تخلخل یک مخزن منجر به شکست شبیهسازی و یا بدست آمدن تطابق تاریخچه غیر واقعی مخزن میشود که با واقعیتهای آن مخزن سازگاری ندارد. از طرف دیگر عدم آگاهی صحیح از سیستم تخلخل در یک مخزن منجر به انتخاب ناصحیح پارامترهای مدل اشباع آب مانند ضریب سیمانشدگی - m - و درنتیجه باعث خطای زیادی در محاسبه اشباع هیدروکربن در مخزن میشود.
در حضور شکستگی در مخزن، ضریب سیمانشدگی به سمت 1 کاهش مییابد و در صورت وجود تخلخل حفرهای، ضریب سیمانشدگی تابعی از تخلخل کل مخزن است. حال اگر شکستگی و تخلخل حفرهای به صورت همزمان در یک مخزن وجود داشته باشد، اثر تخلخل روی ضریب سیمانشدگی حالت پیچیدهای پیدا خواهد کرد. در این صورت ارتباط انواع تخلخل موجود در مخزن باید مشخص شود تا بتوان میزان تأثیر هر یک از تخلخلها روی ضریب سیمانشدگی را تعیین کرد. بنابراین در مخازن با سیستم تخلخل سه گانه ضریب سیمانشدگی ترکیبی 1 با استفاده از تئوری محی مؤثر 2 بدست میآید.
با تلفیق نگارهای چاهپیمایی و نگار FMI که گونهای ازنگار تصویرگر است، انواع تخلخل مورد نظر برای تعیین کیفیت مخزن به صورت کمی مدل میشود. نگار FMI از مدرنترین و فراگیرترین نگارهای تصویرگر است که قدرت تفکیک، درصد پوشش و دقت بسیار بالایی داشته و به فراوانی در مخازن شکافدار برای ارزیابی شکستگیها بکار گرفته میشود.
تعیین سیستم تخلخل یک مخزن کربناته شکافدار در محل چاههایی که دارای نگار تصویرگر هستند، این امکان را به کارشناسان مخزن میدهد تا از این مدل در مطالعات دیگر نظیر تفسیر پتروفیزیکی نگارها، شبیهسازی مخزن و انتخاب روشهای مناسب ازدیاد برداشت استفاده کنند. اگرچه نگارهای تصویرگر در تمامی چاههای یک میدان وجود ندارد، با این حال به دلیل دقت بالای این روش و با در نظر گرفتن ملاحظات زمینشناسی مخزن، میتوان مدل تخلخل بهدست آمده را به کل میدان تعمیم داد.
تخلخل حاصل از شکستگیهای باز با استفاده از یک تکنیک شناسایی لبه که از روشهای آنالیز تصویر است، شناسایی میشود. همچنین تخلخل حفرهای با به کارگیری روش باینریزاسیون 3 شناسایی میگردد. مساحتی که هر یک از این تخلخلها نسبت به کل مساحتFMI - در پنجرههای 10 سانتیمتری - تشکیل میدهد، مقدار تخلخل حفرهای و تخلخل شکستگی میباشد. با تفریق مجموع تخلخل حفرهای و شکستگی از تخلخل کل محاسبه شده از نگارهایهای چاهپیمایی، میتوان تخلخل اولیه را نیز با دقت در مخزن بدست آورد.
بسته به نوع شکستگیها، باز یا پرشده، این پدیدهها تباین فیزیکی شدیدی با زمینه سازند دارند که باعث میشود در نگار تصویرگر قابل شناسایی باشند. شکستگیهای باز به خاطر پرشدگی با گل حفاری رسانا، اثر4 تیره و شکستگیهای پرشده، اثر روشنی در نگار تصویرگر دارند. این تباین رنگی مبنای تشخیص شکستگی در نگار تصویرگر است. همچنین شکستگیها پدیدههای صفحهای، باریک و شیبدار هستند که این سه ویژگی معیاری برای شناسایی و تفکیک شکستگی های طبیعی از سایر پدیدههای موجود در نگار تصویرگر مانند مرز لایه بندی است.
برخلاف شکستگیها که پدیدههای صفحهای هستند، تخلخلهای حفرهای پدیدههای بیشکل هستند که کمابیش شبیه به دایره بوده و در سطح نگار تصویرگر پراکندهاند. تخلخلهای حفرهای منافذ بزرگی در دیواره چاه هستند که توس گل رسانا پر میشوند. گل حفاری - آب پایه - رسانایی الکتریکی بسیار بالایی نسبت به ماتریکس سازند دارد. همچنین اگر گل حفاری از نوع پایه روغنی باشد، رسانایی الکتریکی بسیار پایینی را نشان میدهد که در هر دو صورت تباین الکتریکی شدیدی ایجاد میشود که اثر تخلخلهای حفرهای را از ماتریکس متمایز میکند. این کنتراست مبنای شناسایی تخلخل حفرهای در نگار FMI است.
بنابراین با تلفیق نتایج بدست آمده از FMI برای تخلخل یعنی تخلخل حفرهای و تخلخل شکستگی با نتایج تفسیر نگارهای چاهپیمایی یعنی تخلخل کل، مقدار تخلخل اولیه و تخلخل ثانویه - مجموع تخلخل حفرهای و تخلخل شکستگی - با دقت بالایی بدست میآید. منظور از تخلخل اولیه تمام انواع تخلخل است که هم زمان با رسوبگذاری در سنگ ایجاد شده و تخلخل ثانویه پس از رسوبگذاری و در اثر فرآیندهای دیاژنزی و ساختاری در سنگ ایجاد شده است.
از مزایایی که برای روش پیشنهادی در این مقاله میتوان متصور شد، سرعت بالای آن در مقایسه با روشهای سنتی تعیین نوع تخلخل با استفاده از مقاطع نازک میکروسکوپی است. روش پیشنهادی از یک الگوریتم کامپیوتری برای محاسبه درصد هر یک از تخلخلها استفاده میکند که خطای آن نزدیک به صفر بوده و تنها بخشی که امکان خطا دارد، تعیین مقدار حد برش برای تفکیک تخلخل حفرهای از زمینه و تعیین صحیح پارامترهای فیلتر گرادیان برای تشخیص شکستگیها است.
این دو عامل به تجربه و دانش مفسر نگار تصویرگر بستگی دارد که با کنترل کیفیت محصولات هر مرحله می-توان از بروز این خطاها جلوگیری نمود. تغییرات محلی شدید پارامترهای مخزنی مانند تخلخل در مخازن کربناته از چالشهای دیگر مطالعه این مخازن است که بکارگیری روش پیشنهادی در این مقاله میتواند تاحدود زیادی آن را مرتفع کند. این تغییرات شدید ناشی از ماهیت هتروژن این مخازن است. به عنوان مثال تخلخل در یک نقطه نزدیک صفر و چند سانتیمتر آن طرفتر ممکن است تخلخل به30 یا 40 درصد برسد.
تعیین تخلخل در چنین محیطی با استفاده از روشی مثل نگار چاهپیمایی که میانگین تخلخل را با عمق نفوذ 0/5 تا 1 متر اندازه می-گیرد و یا استفاده از مقاطع نازک میکروسکوپی که از یک بخش از مغزه تهیه میشود، نمیتواند نماینده واقعی آن مخزن باشد. در حالیکه نگار تصویرگر، تصویری الکتریکی با پوشش جهتدار تقریبا کامل و قدرت تفکیک بالا برداشت میکند و تغییرات محلی کوچک مقیاس را ثبت مینماید که نماینده دقیقتری از مخزن میباشد.
خطای محتمل در روش پیشنهادی میتواند ناشی از خطای روشهای شناسایی و تفکیک شکستگی ها و تخلخل حفرهای و یا ناشی از ماهیت هتروژن سازند باشد. هتروژنتی عامل بسیار مهمتری است و در اصل ریشه خطای روشهای تشخیص نیز هتروژنتی سازند است. هتروژنتی سازند باعث میشود پدیدههای زمین-شناسی دیگر که در نگار FMI به صورت شکستگی یا حفره دیده میشود، به اشتباه شکستگی یا تخلخل حفرهای تشخیص داده شوند. مثال بارز این اثر وجود شیل به هر شکل - توده یا لایه - است که ممکن است روش پیشنهادی آن را به اشتباه تخلخل حفرهای تشخیص دهد. به بیانی دیگر میزان خطای روش پیشنهادی تابعی از خواص سازند بوده و در سازندهای هموژن و یکنواخت میزان خطا کم و در سازندهای هتروژن میزان خطا بالا میباشد.
نحوه بدست آوردن تراوایی با تلفیق نگارهای مرسوم چاهپیمایی و آنالیز تصویر
تراوایی یا هدایت هیدرولیکی، توانایی یک محی متخلخل برای عبور سیال است. عموما در سنگهای کربناته برخلاف ماسهسنگها، تراوایی بیش از آنکه به میزان تخلخل کلی بستگی داشته باشد، به ناهمگنیهای موجود درتوزیع حفرهها، نوع حفره ها، میزان اتصال حفره ها به یکدیگر و اندازه ذرات بستگی دارد. با مشخص شدن نفوذ پذیری، قابلیت استحصال یک آبخوان یا مخزن، تحت شرای مختلف فشار و جریان، قابل پیشبینی خواهد بود. این پارامتر در راهبردهای تکمیل چاه، تولید و مدیریت مخزنی عاملی کلیدی به شمار میرود و برآورد دقیق آن بسیار ضروری است.
در عمل نفوذپذیری سنگهای متخلخل، غالباً در آزمایشگاه، با استفاده از مغزه یا برش پلاگهای کوچک مغزه حاصل از حفاری تعیین میشود. در این روش، نفوذپذیری مغزهها در حالت اشباع کامل و یا در بعضی اشباعهای جزئی - یعنی برای نفت در حضور آب - بدست آورده میشود که برای هر مورد نیاز به آزمایشات جداگانه میباشد. با وجود دقت بالای روش فوق، نفوذپذیری با روشهای مغزهای به چند دلیل راهکار مناسبی نیست. اول آنکه این روش، هزینه بالایی به همراه دارد و دوم آنکه تهیه مغزه به طور پیوسته انجام نمیگیرد و به همین دلیل اندازهگیری پیوستهای از نفوذپذیری برای تعیین قابلیت استحصال احساس میشود.
