بخشی از مقاله
مقدمه
یک رخساره الکتریکی بصورت مجموعه ای مشابه از پاسخ لاگ های پتروفیزیکی برای تشخیص گونه ی سنگی خاص تعریف میشود تا از دیگر گونه ها متمایز گردد . رخساره های الکتریکی تحت تاثیر شرایط زمین شناسی قرار گرفته و یک یا چند رخساره سنگی را شامل میشوند. برای اثبات آن میبایست مقاطع نازک و مغزه حفاری مربوط به هر رخساره الکتریکی مطالعه شود .(Hector et al., 2003) بنابراین هر رخساره الکتریکی از لحاظ ویژگی های مخزنی با رخساره های دیگر متمایز بوده و این تمایز وابسته به هدف محقق از نوع خوشه بندی و همچنین مقدار و تنوع داده های ورودی به اجتماع خوشه بندی است .(Kadkhodaie, 2006) شناسائی رخساره های الکتریکی با استفاده از نمودار های چاه پیمایی (Lim et al., 1999, Al -Ameri and Shebl, 2011) و برای تفسیر محیط رسوبی در میدان Hassi R’Mel
الجزایر((Baouche et al., 2008، در حوضه پاریس,.(Bourquin et al 1993) و یا جهت تخمین تراوائی (Lee, and Dutta-Gupta, 1999) در حوضه بمبئی هندوستان (Sharma et al., 2011) بکار رفت. در ایران نیز مطالعاتی انجام شده است که از آن جمله می توان به (Bagheripour Haghighi et al., 2011) و (سروش نیا و همکاران، (1391 نام برد. مطالعه
کنونی سعی دارد که ارتباط میان ترکیب سنگ شناسی متفاوت در رخساره الکتریکی و تاثیر آن بر تراکم شکستگی را در مخزن آسماری میدان نفتی لالی بررسی نماید.
موقعیت زمین شناسی میدان نفتی لالی
جایگاه میدان نفتی لالی در جنوب غربی ایران، 40 کیلومتری شمال غربی مسجد سلیمان، در شمال فرو افتادگی دزفول و دردامنه خمش جبهه کوهستانی واقع شده است. میدان لالی به صورت تاقدیس نامتقارن و کشیده با
1
محوری قوسی شکل بوسیله گسل های معکوس در امتداد یال های شمالی و جنوبی آن، به شکل بلوک فرا افتاده بین میادین زیلایی وکارون قرار گرفته است( پورقاسم، :(1387 (شکل. (1 ضخامت سازند آسماری در این میدان، حدود 400 متر می باشد و به خاطر نبود آسماری زیرین این قسمت با انیدریت قاعده آسماری با سن اکی تانین مشخص می گردد (مطیعی، (1387 (شکل.(2 مهمترین ویژگی مخزن آسماری وجود سیستم شکستگی های طبیعی توسعه یافته در آن است که باعث بهره وری فوق العاده چاه ها علیرغم تخلخل
ماتریسی کم ( میانگین8 درصد) در این میدان است (مطیعی، .(1374
روش کار داده های پتروفیزیکی نمودارهای چاه پیمایی
در ابتدا پس از کنترل کیفیِ دادههایِ نمودارهای چاه پیمایی، از 8 حلقه چاه28-27-26-25-24-23- 22-20 میدان، تمام داده های نمودارهای اشعه گاما (GR)، تخلخل نوترونی (NPHI)، دانسیته (RHOB)، صوتی (DT)، اشباع آب (SW) و تخلخل ارزیابی شده (PHIE) به طور همزمان در محیط نرم افزار ژئولاگ بارگزاری و در کنار یکدیگر مورد بررسی و تفسیر قرار گرفت.
در مراحل بعد اعماق زون بندی مخزن آسماری در میدان لالی و موقعیت (طول و عرض جغرافیایی) چاه ها جهت ترسیم چارت تطابق بین چاهی به داده های بالا اضافه گردید.
استفاده از نتایج داده های آزمایشگاهی مغزه
پس از حفاری مغزه چاه، نمونه هایی از آن جهت آزمایشات مرسوم و ویژه توسط شخص زمین شناس انتخاب و به آزمایشگاه آنالیز مغزه فرستاده میشود.
یکی از آزمایشاتی که نتایج آن دراین خوشه بندی استفاده گردید، داده های
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
آزمایش فشار موئینه مغزه چاه شماره 20 میدان لالی بود که در محیط نرم افزار بارگزاری و منحنی های آن رسم شد.
بررسی مقاطع نازک و تعیین رخساره سنگی
برای تایید صحت خوشه بندی و درک ویژگی های طبیعی هر رخساره و نیز بررسی رخساره های سنگی و شرایط دیاژنزی آن ها، مقاطع نازک میکروسکوپی مربوط به هر رخساره الکتریکی بر اساس تطابق عمقی مورد مطالعه و توصیف قرار گرفت(.(Stinco, 2006 تعداد 99 مقطع نازک مربوط به مغزه حفاری چاههای 24-22-20 وجود داشت که توسط میکروسکوپ دو
چشمی در نور معمولی و پلاریزان مشاهده و برای هر رخساره الکتریکی به خاطر تنوع سنگ شناسی، تعداد یک تا نهایتا دو رخساره سنگی با بیشترین
فراوانی در نظر گرفته شد.
مطالعه نمودارهای تصویرگر و نمودار انحراف سرعت((VDL
از ویژگی مطرح نمودار تصویرگر، مشاهده مداوم و جزء به جزء تغییرات عمودی و جانبی مقاومت الکتریکی از سازند است. اندازهگیری مقاومت تابعی از تخلخل، سیال موجود در حفرات، هندسه فضایی حفرات، سیمان شدگی، میزان کانی های رسی و حتی به نوعی تحت تاثیر کانی شناسی می باشد ( Serra, .(1989 در ابتدای هر نمونه گیری ابزار جریان متمرکز شده ای را توسط هر چهار بالشتک به سازند منتقل میکند و سپس تغییرات شدت جریان الکتریکی درون سازند را توسط بازویی که زیر هر بالشتک قرار دارد، اندازهگیری میکند. ابزار طی فرایند پردازشی خود، اختلاف جریان الکتریکی اندازه گیری شده (تحت تاثیر اختلاف ریز مقاومت سازند ایجاد گشته است) را به تصاویر با کیفیت بالای رنگی تبدیل میکند(شکل .(3
پردازش نمودارهای تصویرگر FMI از چاه های 26-24-22 میدان لالی، برای رسم نمودار تراکم شکستگی در زون های مختلف مخزن آسماری و در نهایت مقایسه آن با رخساره های الکتریکی، در محیط نرم افزار ژئولاگ صورت گرفت. نمودار دیگری که در ارزیابی سازند، مطالعه انواع تخلخل در سنگ مخزن و نمایش تراکم شکستگی در زون های مخزنی کاربرد دارد، نمودار انحراف سرعت است که از تلفیق محاسباتی نمودار های تخلخل و نمودار صوتی با یکدیگر ایجاد شد (روستایی و همکاران، (1388، (Wyllie et al.,1956)
بحث تعیین رخساره های الکتریکی مخزن آسماری
در نرم افزار ژئولاگ، با روش خوشه بندی ز یر که بر اساس تنوع سنگ شناسی وخصوصیات پتروفیزیکی میدان انتخاب گردید، تمام نمودارهای چاه-پیمایی مورد مطالعه با حجم 19018 داده خوانده شده از آنها، در کنار یکدیگر تفسیر و خوشه بندی شدند.
روش خوشه بندی
مدل نقشه های خود سازمان (SOM) نقشه های خود را از بین داده-هایی با ابعاد فضایی پراکنده و چند بعدی که ارتباط غیر خطی با یکدیگر دارند، در دو بعد ایجاد میکند. سپس بر اساس تعداد واحد نقشه های دو بعدی ایجاد شده، تعداد خوشه بندی نهایی تعیین می شود. در این میدان به لحاظ تنوع سنگ شناسی محدود و عدم وجود ماسه سنگ ها (ماسه سنگ حتی، انتخاب روش خوشه بندی را تحت تاثیر قرار میدهد)، انتظار میرود که تعداد خوشهها بین 4 تا 6 خوشه باشد. لذا ابعاد نقشه ی مدل، 3×3 در نظر گرفته شد. در نهایت تعداد 9 خوشه ایجاد شده که به عنوان خوشه بندی اولیه در مراحل بعدی مورد استفاده قرار میگیرند(جدول.(1
زمستان 92، شماره 10
الف
Mountain Front Fault
میدان
ب
شکل.1 (الف) موقعیت ساختمانی میدان نفتی لالی (Sherkati and Letouzey, 2004) و (ب) نقشه خطوط تراز زیرسطحی (سازند آسماری) و موقعیت چاههای مورد مطالعه(شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب، (1388
شکل . 2 ارتباط جانبی واحدهای مختلف سازند آسماری ( Van Buchem et al., .( 2010
شکل .3 پردازش مقاومت الکتریکی به نمودار تصویرگر رنگی ( Khoshbakht et al., .(2009
2
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
زمستان 92، شماره 10
جدول .1 میانگن داده نمودارهای ورودی به مدل((SOM برای 9 رخساره الکتریکی
رخساره الکتریکی API اشعه گاما Us/f زمان سیر صوت
1 16.19 61.10
2 15.06 58.97
3 12.40 55.93
4 23.50 61.33
5 19.16 57.68
6 14.26 54.76
7 29.59 61.37
8 21.24 56.84
9 15.23 54.17
با مطالعه پیرامون ویژگی های مخزنی و پلات های موجود در محیط نرم افزاری، این نتیجه حاصل شد که پلات اشباع آب در مقابل تخلخل، بهتر میتواند گونه-های سنگی را از یکدیگر تفکیک کند(.(Francesconi et al., 2009 لذا این پلات را با 9 خوشه اولیه رنگ آمیزی نموده و توزیع و پراکندگی خوشه های اولیه بر روی پلات اشباع آب- تخلخل مشخص شد (شکل .(4 سپس نتایج آزمایشات ویژه مغزه اعم از تخلخل، فشار موئینه، اشباع آب، حجم حفرات، شماره و عمق نمونه مورد آزمایش را در محیط نرم افزار ژئولاگ بارگزاری کرده و در ادامه با مطالعه و رسم منحنی های فشار موئینه در مقابل اشباع آب و نیز رنگ آمیزی آن ها بوسیله 9 خوشه اولیه، مشاهده شد که هر کدام از خوشهها به صورت جداگانه و یا بعضی به طور مشترک در یک منحنی فشار موئینه قرار میگیرند (شکل .(5 فشار موئینه (PC) در واقع به فشاری اطلاق میشود که باعث حرکت سیال در داخل گلوگاه های تخلخل و نیز جابجایی سیال تر کننده درون خلل میشود(.(Jennings, 1987 اگر ترشوندگی مخزن ثابت و اندازه گلوگاه ها یکسان فرض شود شود، فشار موئینه لازم برای جابجایی سیال نیز تغییری نمیکند (عوض علیپور و مجیدی، .(1388 با این اوصاف اگر خوشه هایی که در پلات تخلخل - اشباع آب به صورت عمودی، در یک گستره از تخلخل وجود داشته باشند در پلات فشار موئینه- اشباع آب نیز مشاهده شوند، به نظر می رسد که در یک منحنی فشار موئینه به صورت مشترک قرار می-گیرند. بنابراین میتوان این خوشه ها را یکی دانست و با یکدیگر ادغام نمود (شکل .(6
ادغام خوشهها بر طبق تغییرات فراوانیِ لاگهایِ چاه پیمایی و وزن داده-های ورودی صورت گرفت (شکل .(7 تعداد خوشه ها از 9 به 6 کاهش یافت. در (جدول(2 ویژگی هر کدام از رخساره ها پس از ادغام مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار از میانگن داده های ورودی به مدل استفاده شد (جدول.(2 خوشه-های دیگری هستند که به لحاظ مقدار گاما بالا (بیشتر از (API25 و درصد اشباع آب حدود %100 و تخلخل نوترونی آن ها نیز بیشتر از خوشههای دیگر است. لذا این خوشه های شیلگونه نیز، بایستی با یکدیگر ادغام شوند. در نهایت خوشه بندی نهایی شکل گرفت، به طوری که حاصل آن 4 رخساره الکتریکی از مخزن آسماری می باشد، که هر کدام جداگانه رنگ آمیزی شده اند (شکل .(8
ویژگی رخساره های الکتریکی مخزن آسماری
مدل (SOM) ادغام شده برای تمام چاه های مورد مطالعه به اصطلاح نرم افزاری تکثیر یا پراکنده شد. منظور از رخساره الکتریکی، سنگ شناسی خاصی همانند آهک یا انیدریت نیست . بلکه ممکن است دو نوع متفاوت سنگ شناسی (آهک و انیدریت) به لحاظ کیفیت مخزنی، همانند یکدیگر بوده و در یک رخساره قرار گیرند .( Al- Ameri and Shebl,2011) در (جدول (3
هر کدام از رخساره ها بر اساس کیفیت مخزنی رتبه بندی شدند.
v/v تخلخل نوترونی G/c3 دانسیته v/v تخلخل ارزیابی v/v اشباع آب
0.11
2.65 0.08 0.44
0.08 2.67 0.06 0.57
0.05
2.70 0.04 0.76
0.10 2.65 0.05 0.71
0.07
2.68 0.03 0.83
0.03 2.71 0.02 0.93
0.10
2.67 0.02 0.94
0.05 2.69 0.02 0.97
0.03
2.70 0.01 0.99
در (شکل (9 میتوان درصد پراکندگی رخساره ها را در 8 حلقه چاه مورد مطالعه بر اساس وزن داده های ورودی از نمودارهای چاه پیمایی مشاهده نمود .
تعیین رخساره های سنگی
با بررسی مقاطع نازک مربوط به هر رخساره الکتریکی، تعداد یک تا نهایتا دو رخساره سنگی با بیشترین فراوانی برای هر رخساره در نظر گرفته شد.
رخساره الکتریکی شماره 1
بخاطر شرایط ناپایدار و خرد شده مغزه حفاری، نمونه مغزه این رخساره به کارگاه مقطع گیری فرستاده نمیشود. بنابراین مقطع نازکی وجود نداشت.
رخساره الکتریکی شماره 2
رخساره سنگی :1 با ویژگی بافتی تقریبا مادستون، که به صورت گل
میکرایتی کربناته، دارای کمی کوارتز در حد سیلت و بیوکلاست های خیلی ریز (کمتر از 1 درصد در هر مقطع) می باشد. رخساره سنگی : 2 وکستون با 10 تا %15 دانه های پلوئید و بلور هایی از انیدریت که بصورت سیمان ثانویه فضاهای خالی سنگ را پر نموده و عملا تخلخل سنگ را به شدت کاهش دادهاند (شکل
.(10
رخساره الکتریکی شماره 3
رخساره سنگی با ویژگی بافتی تقریبا وکستون، بخاطر وجود دانه های
بیشتر کوارتز و آشفتگی زیستی و حفر شدگی حاصل از بیوکلاست های
درشتتر (Ostracods, Miliolids.) در نظر گرفته شد. دیاژنز بیشتر به صورت تشکیل میکرو استیلولایت و سیمان های تیغه ای عمل کرده است (شکل.(11
رخساره الکتریکی شماره 4
رخساره سنگی: 1 با بافت پکستون، حاوی خرده های اکینوئید و بریوزوئر فراوان. رخساره سنگی :2 فاورینا گرین استون با زمینه سیمانی روشن مشاهده شد (شکل.(12
تعیین تراکم شکستگی ها
ابتدا داده های خام نمودار تصویرگر FMI پردازش و بصورت تصاویر ایستا و پویا آماده شدند . سپس عمده تمرکز در بکارگیری الگوریتم هایی جهت تفکیک شکستگی ها از بافت زمینه تصاویر مذکور قرار گرفت. شکستگی های باز به خاطر پرشدگی با گل حفاری رسانا، آثارجزئی تیره و شکستگی های بسته (پرشده بوسیله سیمان و یا کانی های ثانویه) اثر روشنی در نمودار تصویرگر دارند ( غفوری، .( 1384 این تباین رنگی مبنای شناسایی شکستگی ها قرار گرفت. نرم افزار ژئولاگ به طور خودکار جهت شناسایی شکستگی ها در نمودار تصویرگر FMI از فیلترهای تصویری گرادیان یا لاپلاسین استفاده میکند
(خوشبخت و همکاران، .(1386
3
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
الگوریتم شناسایی شکستگی ها در محیط نرم افزار به صورت خودکار، در سه مرحله انجام می شود (شکل (1 :(13 اثرات افقی(لایه بندی ها) از بافت در ادامه برای تخمین تراکم شکستگی ها از نمودار انحراف سرعت نیز استفاده شد (شکل .(14 بر اساس پاسخ های حاصل از نمودار انحراف سرعت، زونهای با شکستگی بالا قابل تشخیص خواهد بود( Anselmetti and Elber, .( 1999 به طوری که سرعت های منفی وکمتر از 500 نمایانگر این هستند که شکستگی ها به صورت معابر با تراوا، سرعت کمتری را نسبت به سنگهای دست نخورده ی (بدون شکستگی) اطراف خود نشان می دهند( Guadungo .(and Nunziata, 1993
نتایج
پس از رسم چارت تطابق بر اساس رخساره های الکتریکی و نمودارهای تراکم شکستگی و دیگر نمودارهای تفسیر چاه پیمایی، اعماق زون بندی مخزن وارد شد و هر کدام از رخساره ها در طول مخزن 8) حلقه چاه) مورد مطالعه قرار داده شد.
رخساره الکتریکی : 1 پراکندگی این رخساره شیل گونه در زون 7 مخزن، که زون تدریجی سازندهای آسماری- پابده میباشد، به مقدار زیاد وجود دارد. همچنین مقادیر سرعت منفی بالای 2000 در نمودار انحراف سرعت، مشاهده ریزش دیواره چاه در نمودار کلیپر و از بین رفتن وضوح تصاویر در نمودار تصویرگر FMI مشاهده شده است.
رخساره الکتریکی : 2 بین تاثیر ترکیب کانی شناسی این رخساره، بر شدت شکستگی سنگها رابطه واضحی وجود داشت. بطوری که بیشترین تراکم شکستگی ها در کربنات های متراکم رخساره سنگی 1 در زونهای 1، 2 و3
رخساره
زمستان 92، شماره 10
تصویر حذف میشود؛ (2 بر اثر فرایند نرمال سازی، شکستگی ها برجسته می-شوند؛ (3 تفکیک و شناسایی شکستگی ها از بافت زمینه تصویر.
مخزنی وکمترین تراکم در انیدریت و آهک های شیلی رخساره سنگی 2 در زون 5 مخزن آسماری ( بواسطه بخش تبخیری کلهر) دیده شد. با این وجود این دو رخساره سنگی از نظر کیفیت مخزنی یکسان بوده و این نشان میدهد که رخساره های الکتریکی بر اساس ماتریکس سنگ خوشه بندی میشوند.
رخساره الکتریکی : 3 بواسطه دامنه وسیع اشباع آب آن در اکثر زونها به صورت پراکنده وجود داشت.
رخساره الکتریکی : 4 زون مخزنی 4 به عنوان بهترین زون انتخاب شد. زیرا حدود 5 متر از رخساره سنگی 2 در آن به صورت آهک دولومیتی پیوسته وجود داشت. رخساره سنگی 1 بیشتر در زون 6 مخزن پراکنده شده و تراکم شکستگی بالاتری را نسبت به رخساره سنگی 2 نشان میدهد.
جهت شناسایی تراکم شکستگی ها، علاوه بر نمودار تصویرگر که جزئیات شکستگی را بخوبی نشان میدهد، میتوان از نمودار انحراف سرعت برای تخمین و تفکیک محدوده شکستگی ها نیز استفاده نمود. بنابراین در صورت مطلوب بودن سایر پا رامترهای کیفیت مخزن در آن بخش، در صورت داشتن ضخامت کافی، می تواند به عنوان بهترین زون انتخاب گردد.
تشکر و قدر دانی
مؤلفین بر خود لازم می دانند که صمیمانه از معاونت پژوهشی و فناوری دانشگاه شهید چمران اهواز، شرکت ملی مناطق نف ت خیز جنوب و از داوران محترم مقاله که نکات ارزشمند ذکر شده آنها در بهبود کیفیت آن نقش مهمی داشته، تشکر نمایند.
