بخشی از مقاله
چکیده
تعیین نوع سیال سازندی و نحوه گسترش آن در مخازن نفت و گاز از اهمیت بهسزایی برخوردار است. روشهای متنوعی برای مشخص کردن نوع سیالات سازندی بهصورت کیفی و کمی وجود دارد. یکی از این روشها استفاده از روابط موجود در مدلهای فیزیک سنگ مانند مدل کریف است. بر اساس مدل کریف میتوان توان دوم سرعت امواج فشاری و برشی را در یک دستگاه مختصات کارتزین مقابل یکدیگر رسم کرده و براساس آن نوع سیال سازند، لیتولوژی و تخلخل مخزن را تشخیص داد.
در این مطالعه برای کل دادههای اینتروال مخزن این کراسپلات رسم شده و خط برازش رگرسیون دادهها محور Y را بین نقطه نفت و گاز قطع میکند. با توجه به نتایج حاصل از مغزهگیری و گزارشات حفاری، سیال سازندی نفت با حضور گاز در برخی مناطق گزارش شده است. همچنین وجود گاز بر کیفیت تصاویر حاصل از نگارهای تصویری تاثیر گذاشته و باعث تیره شدن یا مبهم شدن تصویر تولید شده در این نواحی میشود.
بنابراین برای تایید وجود گاز در نواحی که کیفیت تصاویر حاصل از نگارهای FMI پایین آمده است، دادههای سرعت امواج فشاری و برشی کراسپلات مورد بحث در مدل کریف را مقابل یکدیگر رسم کرده که با ادامه دادن خط برازش، نوع سیال سازندی گاز تشخیص داده میشود. بنابراین با تلفیق دو روش بررسی کیفیت تصویر حاصل از نگارهای FMI و کراسپلات مدل کریف، نوع سیال سازندی در ناحیه مورد بحث گاز تشخیص داده میشود که با گزارشات حاصل از حفاری و مغزهگیری مطابقت دارد. از این روش تلفیقی میتوان برای تشخیص نواحی گازدار در مخازن نفت و گاز استفاده کرد.
-1 مقدمه
نقش دادههای صوتی در فرآیند سرشت نمایی مخازن نقشی غیرقابل انکار است. در سال 1956 وایلی و همکارانش معادله زمان متوسط را که یک رابطه خطی بین تخلخل و زمان عبور صوت یا آهستگی موج فشاری است، ارائه دادند . - Krief et al., 1990: 335-360 - مقادیر حاصل از رابطه وایلی با اطلاعات به دست آمده از آزمایشگاه اختلاف داشتند و این اختلاف در مناطقی که تخلخل بالایی دارند، بیشتر مشاهده میشود . - Wyllie et al., 1956 : 41-70 - در سال 1980 ریمر و همکارانش دو رابطه جدید برای تخلخل و موج فشاری یکی برای تخلخلهای پایین و دیگری برای تخلخلهای خیلی بالا ارائه دادند و برای مناطق با تخلخل بین دو حد یاد شده از روش درونیابی بین دو رابطه مذکور استفاده کردند
با توجه به اهمیت اطلاعات مربوط به سرعت موج تراکمی و سرعت موج برشی در مطالعات فیزیک سنگ، هر گونه عاملی که باعث تغییر آنها در شرایط مخزن گردد، میتواند یک مسئله قابل توجه برای متخصصین فیزیک سنگ باشد. از جمله مهمترین عوامل تاثیرگذار میتوان به نوع لیتولوژی، درجه و شکل تخلخل، سیال درون منفذی، میزان رس، درجه سیمان شدگی، ژرفای تدفین، سن، فشار و درجه حرارت اشاره نمود . - Sheriff and Geldart, 1995 - بدون شک ترکیب این عوامل با یکدیگر میتواند به مقدار زیادی مطالعات فیزیک سنگ را پیچیده نماید. لذا در برخی موارد میتوان با استفاده از سادهسازیهای منطقی، این پیچیدگی را تعدیل نمود.
بنابراین سرعت موج برشی میتواند بیانگر خصوصیات فیزیکی سنگ باشد. یکی از مهمترین ویژگیهای موج برشی این است که از سیالها عبور نمیکند. بنابراین در توصیف ویژگیهای مخزن نقش عمدهای دارد. از این رو، سرعت موج برشی در تعیین نوع لیتولوژی سازند
- براساس جدول 1 نسبت سرعت موج تراکمی به برشی - Vp/Vs - برای سنگشناسیهای مختلف میزان مشخصی است - ، سیال منفذی و تعیین پارامترهای ژئومکانیکی سازند نظیر مدول برشی، مدول حجمی - Ameen et al., 2009 : 430-444 - ، مطالعات ژئوفیزیکی مانند تغییر دامنه با دور افت - AVO - و غیره کاربرد دارد. همچنین میتوان به نقش ویژه این روشها در مطالعه و شناسایی شکستگیهای مخزن اشاره کرد.
جدول نمونه شماره-1 نسبت سرعت موج تراکمی به برشی - Vp/Vs - برای سنگشناسیهای مختلف
به دلیل مشکلات تکنولوژیکی و هزینه بالا،غالباً اندازهگیریهای محدودی از سرعت موج برشی در دست است. از این رو امروزه روشهای بسیاری برای برآورد این داده، با توجه به سایر اطلاعات موجود از مخزن گسترش یافته است . این روشها دامنهای از روشهای تجربی تا روشهای هوشمند را شامل میشود. مهمترین روشهای تجربی، اندازهگیریهای آزمایشگاهی مغزهها، تفسیر اطلاعات حاصل از چاهآزماییها و تحلیلهای رگرسیونی است. این روشهای سنتی که به محاسبات سخت معروف شدهاند، اگرچه دقیق هستند ولی روشهای مناسبی برای توصیف کامل مخزن به حساب نمیآیند. از جمله معایب این روشها میتوان به محدود بودن تعداد متغیرهای ورودی، هزینه بالا، زمان بر بودن، عدم تعمیم پذیری و از همه مهم تر عدم کارایی در روابط غیرخطی و پیچیده اشاره نمود.
در سال 1963 پیکت مشاهده کرد که برای طیف وسیعی از دادهها، نسبت آهستگی موج فشاری به آهستگی موج
برشی - - t P هنگامی که سازند اشباع از گاز باشد، ثابت است و این نسبت زمانی که همان سازند اشباع از آب گردد با تخلخل تغییر میکند
آردیتی از قانون وایلی برای آهستگی موج فشاری و یک رابطه تجربی برای سرعت موج برشی استفاده کرد. آنها توانستند نمودار متقاطع غیر خطی آهستگی موج فشاری - t P - در مقابل آهستگی موج برشی - W S - همراه با منحنیهای سنگشناسی را که نسبت به تخلخل کالیبره شدهاند، ارایه دهند
تاکنون نظریههای زیادی در ارتباط با سرعت امواج صوتی در محیطهای متخلخل، منتشر شده و بیشتر آنها سرعت امواج صوتی را به خواص الاستیک یا ویسکو الاستیک مرتبط میدانند. رابطه بین سرعت صوت، ضریب بالک - K - و ضریب برشی یک سازند به وسیله نظریه کشسانی داده شده است و این ضرایب به صورت تابعی از تخلخل با استفاده از ضریب بایوت بیان میشوند و میتوان رابطه ای برای سرعت امواج فشاری و برشی به صورت تابعی از ضرایب بالک، برشی، بایوت و تخلخل به دست آورد و در آخر به طور تجربی ضریب بایوت را به تخلخل مرتبط کرد
وجه مشترک همه این مطالعات ارائه روابط مختلف برای لیتولوژیهای مختلف است. شکل -1الف دادههای آزمایشگاهی سرعت امواج فشاری و برشی را برای سنگ آهک اشباع از آب نشان میدهد.
شکل -1الف- روابط کاستاگنا و پیکت برای سنگ آهک
شکل -1ب- روابط کاستاگنا و پیکت برای ماسه سنگ اشباع از آب با استفاده از داده های آزمایشگاهی آب
با استفاده از داده های آزمایشگاهی این دادهها توسط پیکت - Pickett, 1963: 650-667 - و کاستاگنا و همکاران - Castagna et al., 1985: 57-81 - مطالعه و بررسی شده اند. مهمترین روابط ارائه شده برای سنگ آهک، یعنی روابط کاستاگنا و پیکت در این شکل مشخص شده است. به همین ترتیب برای لیتولوژیهای دیگری همچون ماسهسنگ، دولومیت و شیل نیز روابطی ارائه شده است که به عنوان نمونه در شکل -1ب برای لیتولوژی ماسه سنگ آن آورده شده است.
یکی دیگر از کاربردهای نگارهای سرعت موج طولی و برشی تعیین سیال سازندی، لیتولوژی و تخلخل مخزن توسط مدل کریف میباشد. در مدل کریف - Krief - بر اساس رابطه بین مربعات سرعت امواج فشاری و برشی میتوان پارامترهای ذکر شده را تعیین کرد. اصول این مدل نیز به صورت علمی - تجربی بنا نهاده شده است. بر این اساس اگر نمودار متقاطع مربعات سرعت امواج فشاری و برشی را برای دادههای موجود حاصل از یک سازند تمیز در یک دستگاه مختصات کارتزین رسم کنیم، مشاهده خواهیم کرد که بین این دادهها یک رابطه شبه خطی مناسبی وجود دارد. ارایه رابطه شبه خطی بین مربعات سرعت امواج فشاری و برشی توسط کریف سبب ایجاد نمودار متقاطع جدیدی شد که برای تشخیص ترکیبات سنگشناسی و نوع سیال ابزار بسیار مفیدی است
