بخشی از مقاله
مقدمه مانند نرمافزارهای PETREL و RMS در جهت حل مشکل یاد شده و همچنین
علم زمین آمار اولین بار توسط ماترون (Matheron)در سال 1962 میلادی
و در مرکز ریاضیات مونولوژی فرانسه مطرح شد (خواجه و آقابیگی، .(1387 با مطالعه دقیق تر مخازن هیدروکربنی ارائه شده است. با استفاده از این روشها،
پیشرفت این علم روشهای زمینآماری به طور روز افزون و با سرعت بسیار زیادی شکلهای مختلفی از میادین هیدروکربنی ساخته می شود که از جمله این شکلها
در مطالعات و مدلسازی مخازن هیدروکربوری مورد استفاده قرار گرفت. یکی از می توان به نحوه توزیع خواص پتروفیزیکی در سه بعد اشاره کرد که به دنبال آن
علل این رشد سریع به ماهیت دادههای مخازن برمیگردد، دادههای پتروفیزیکی می توان عواملی را که باعث کاهش یا افزایش کیفیت مخزنی میشوند را مورد
مخازن مانند تخلخل و تراوایی، دادههایی هستند که در فضای مخزن ارتباط و مطالعه دقیق تر قرار داد (پیامنی، .( 1391 روش های مدلسازی سهبعدی زمین-
همبستگی فضایی و به زبان زمینآمار، از خود ساختار فضایی نشان میدهند آماری خواص پتروفیزیکی تاکنون توسط پژوهشگران متعددی مورد مطالعه قرار
.(Deutch and Journal , 1992) این همان نوع متغیرهایی میباشد که زمین- گرفته است.ماترون بنیانگذار متغیرهای ناحیه ای و علم زمینآمار میباشد. تلفیق
آمار در مورد آن ها عمل می کند، پس در زمین آمار به بررسی آن دسته از کارهای ماترون را میتوان در کارهای(( hiles and Dellinner, 1999 مشاهده
متغییرهایی پرداخته میشود که ساختارهای فضایی از خود بروز میدهند (حسنی کرد. تهیه نقشههای قطعیتگرا در کاربردهای نفتی را میتوان در (Hass and
پاک، .(1389 در حال حاضر علم زمینآمار ترکیب عظیمی از روشهای مختلف Viallix, 1974) و (Hass and Jousseline, 1976) مشاهده کرد. پیشرفت
است که جهت حل اغلب مسائل و مشکلات علوم زمین به کار گرفته میشود. یکی مدل سازی احتمال گرای سهبعدی مخزن بر پایهی شبیهسازی را می توان در سال-
از این مشکلات که همواره زمینشناسان و مهندسین مخازن هیدروکربنی با توجه های میانی دههی 1980 تا 1990 در (Journel, 1998) مشاهده کرد. به دنبال
به داده های کم مخزن در مقایسه با حجم مخزن در پی یافتن راه حل آن هستند، آن کارهای زیادی برای پیشرفت علم زمینآمار و مدل سازی صورت گرفته است که
عبارت است از روشی جهت تخمین توزیع فضایی پارامترهای پتروفیزیکی در از آن جمله می توان به کارهای (Omre , 1997) و (Dubrule, 1998) و
فضای مخزن. امروزه روشهای زمینآماری نوین مانند روشهای مدلسازی سه کارهای((Hohn, 1998 و(2002 (Deutsch,اشاره کرد (سفیداری، .(1391
بعدی خواص پتروفیزیکی از طریق زمین آمار و در قالب بستههای نرمافزاری متنوع
20
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
زمینشناسی میدان گازی پارس جنوبی
میدان گازی پارس جنوبی، بزرگترین میدان گازی و دور از ساحل (Offshore)در جهان است (خان محمدی و شرکتی، ( 1389 که بر روی خط مرزی مشترک ایران و قطر در خلیج همیشگی فارس قرار دارد و به صورت طاقدیسی با ابعاد تقریبی 160×65 کیلومتر(کاهکش و روشناییزاده، (1382 و
دارای مساحت 9700 کیلومتر مربع می باشد که 3700 کیلومترمربع آن در آب-های سرزمینی ایران و 6000 کیلومترمربع آن در آب های کشور قطر قرار دارد.
ساختمان پارس جنوبی در واقع تداومی از پلانچ شمال خاوری ساختمان بسیار عظیم گنبدی شکل در شمال خاوری شبه جزیره قطر است که با عنوان گنبد شمالی قطر شناخته میشود )(North Dome Qatar)نجمآبادی ، .(1372 این ساختار عظیم که دارای امتداد شمال شرقی - جنوب غربی و یالهای ملایم می-
باشد، خود یکی از برجستگی های موجود از بالاآمدگی ناحیه ای موسوم به کمان
قطر – فارس را تشکیل می دهد. از نظر زمینشناسی ساختمانی، ساختار پارس
جنوبی گنبدی و از نوع رویشی به شمار می آید و عامل اصلی رویش آن برخاستن
پی سنگ در کمان قطر – فارس میباشد(.(Kelemme, 1984 واحدهای اصلی
مخزنی این میدان را سکانسهای کربناته دریایی کم عمق سازندهای کنگان و
دالان با سن پرمین میانی تا تریاس زیرین تشکیل می دهند. حضور این سکانس-های عظیم کربناته که از زمان پیشروی دریا در پرمین بر روی سنگهای پالئوزوئیک زیرین نهشته گردیده اند همراه با وضعیت مطلوب ساختمان منطقه و حضور گستره وسیعی از سنگهای منشا غنی با سن سیلورین و همچنین نهشته شدن سا زند دشتک به عنوان پوشسنگ، زمینه سازهای اصلی تشکیل این مخزن عظیم هیدروکربنی در منطقه میباشند. همچنین اتصال هیدرولیکی واحدهای مخزنی دو سازند کنگان و دالان سبب شده است که به طور پیوسته به عنوان یک مخزن گازی در نظر گرفته شوند و تنها بر مبنای ویژگیهای مخزنی و سکانس استراتیگرافی به چهار واحد مخزنی K1 ،K2،K3 و K4تفکیک میگردند. مطالعات انجام گرفته حکایت از آن دارد که تغییرات ضخامت و لیتولوژی این واحدهای مخزنی در جهت افقی ناچیز بوده و پارامترهای مخزنی به شدت تحت کنترل دیاژنزهای قبل از تدفین به ویژه آبشویی و دولومیتی شدن قرار دارند. از طرف
دیگر سیمان شدگی منافذ و شکستگی ها با انیدریت نیز نقش مهمی در کاهش
کیفیت مخزنی این واحدها ایفا می نمایند. به طور کلی در میان عوامل زمین-
ساختی مؤثر در شکل و موقعیت منطقه خاورمیانه به نظر میرسد که ساختمان اولیه و اصلی پیسنگ ب یشترین اثر را در پیدایش ساختار پارس جنوبی داشته و سایر عوامل همچون جنبش های نمک و حرکات کوهزایی میوسن میانی (کوهزایی زاگرس) ضعیفتر عمل کردهاند (خانمحمدی و شرکتی، .(1389
روش کار
به دلیل پیچیده بودن سیستم های طبیعی، فهم و درک کامل آنها بسیار
مشکل میباشد. مدل سازی کوششی برای ساده نمودن این پیچیدگیهاست. در
سالهای اخیر استفاده از روشهای مدلسازی به صورت یکی از ارکان اصلی در مطالعات جامع مخازن هیدروکربنی تبدیل شده است و در اکثر شرکتهای نفتی
دنیا به آن پرداخته می شود. در این پژوهش با استفاده از اطلاعات چاهنگاری و
آنالیز مغزه ها و با استفاده از روش شبیهسازی گوسی پی در پی، مدلسازی
همزمان خواص پتروفیزیکی (تخلخل، تراوایی) در میدان گازی پارس جنوبی صورت پذیرفت. روش شبیهسازی زمینآماری گوسی پی در پی ( Sequential (Gaussian Simulation که به اختصار SGS نامیده میشود یکی از روش-
پاییز 92، شماره 9
های شبیهسازی تصادفی می باشد که از قوانین زمین آمار برای پیشبینی و شبیه-
سازی پارامترهای پتروفیزیکی مخزنی در سه بعد استفاده می کند، این روش ساده،
انعطاف پذیر و کارآمدی قابل قبولی دارد. برای اعمال و استفاده از این روش باید
مراحلی طی شود، که این مراحل شامل (مراحل انجام شده در این پژوهش):
– 1 ارزیابی اولیه داده های مورد استفاده: در مرحله ارزیابی و آمادهسازی دادهها،
ابتدا میبایست دادههای )Nullمقادیر -999/25 در دادههای رقومی نمودارهای
چاه پیمایی) و Bad Hole flag (فواصلی که تفاوت مقادیر نمودار کالیپر و قطر
سر مته در آن ها بیشتر از 1/5 اینچ است، که این فواصل نشاندهنده نواحی
ریزشی در دیواره چاه اند) حذف شوند. سپس به منظور پردازش صحیح دادهها،
قبل از هر عملی باید دقت شود که نگارهای موجود کاملاً واسنجی (کالیبره) و
نسبت به محیط، تصحیح شده باشند و در ادامه ابتدا عمل تطابق عمق بین
نمودارها Shifting) (Depth و همچنین تطابق عمق بین نمودارها و مغزه
(Depth Matching)صورت گیرد. در این پژوهش تمامی تصحیحات محیطی و تطابق عمق بین نمودارهای چاهپیمایی با استفاده از نرمافزار ژئولاگ انجام پذیرفت.
2 – محاسبه تخلخل و تراوایی با استفاده از داده های حاصل از آنالیز مغزهها و
نگارههای پتروفیزیکی مختلف در محل هر کدام از چاههای مورد مطالعه.
3 – ترسیم نمودار نیمه لگاریتمی تخلخل – تراوایی برای هر کدام از زونهای
مخزنی و تعیین ضریب همبستگی و نحوه ارتباط پارامترهای تخلخل و تراوایی در زونهای مخزنی میدان گازی پارس جنوبی.
4 – ساخت مدل چاههای میدان.
5 – مدل سازی ساختمانی مخزن و شبکهبندی آن.
6 – تعریف یک سری ویژگی یا به طور کلی آنالیز دادهها که شامل مراحل؛
درشتنمایی، نرمالسازی، حذف روند و تعریف ساختار فضایی (ترسیم واریوگرام)
برای دادهها میباشد.
7 – تهیه مدل سه بعدی تخلخل و تراوایی در میدان هیدروکربنی مورد مطالعه با
استفاده از روش شبیهسازی گوسی پی در پی.
8 – تهیه نقشه های میانگین توزیع تخلخل و تراوایی در میدان گازی مورد
مطالعه.
9 – صحتسنجی مدل های سه بعدی ترسیم شده (تطابق بین نتایج حاصل از
مدلسازی با دادههای موجود در چاهها).
در ادمه به تشریح مهمترین مراحل انجام شده در این پژوهش پرداخته می شود،
البته لازم به ذکر است که چون ورود تفصیلی حتی به یکی از موضوعات ارائه شده
در ذیل، متضمن آنچنان وسعتی می باشد که به هیچ وجه در قالب چنین مقالاتی
نمی گنجد، لذا در نهایت چارهای نبود جز اینکه ارائه مطالب مورد نظر به صورت
اختصار و کاربردی مطرح شود. بدیه ی است ضرورت دارد که علاقهمندان به دانش
زمین آمار و پتروفیزیک، در مراجعه به منابع مختلف معلومات مورد نیاز را بیشتر
کسب نمایند.
محاسبه تخلخل و تراوایی در محل چاههای مورد مطالعه
تخلخل و تراوایی از پارامترهای بسیار مهم مخزنی می باشند که تعیین دقیق
آن ها در میادین و مخازن هیدروکربنی از جایگاه ویژه ای در پروژههای اکتشاف،
بهره برداری و توسعه این میادین برخوردار است. در این مطالعه با استفاده از داده-
های حاصل از آنالیز مغزه ها، میزان دقیق تراوایی در محل چاه های مورد مطالعه در
میدان گازی پارس جنوبی محاسبه شد. همچنین با استفاده از نگارهای چاهپیمایی
و توسط نرمافزار های ژئولاگ و پترل، میزان دقیق تخلخل در محل هر کدام از
21
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
چاه ها محاسبه شد. تخلخل یکی از دو پارامترضروری برای یک سنگ مخزن هیدروکربنی است. که معمولاً با حرف لاتین نشان داده می شود و عبارت است از نسبت حجم فضاهای خالی به حجم کل سنگ. در مخازن هیدروکربنی حجم فضاهای خالی توسط سیالاتی نظیر گاز، نفت و آب اشغال شده است. بیشتر مخازن تخلخلی در محدوده 5 تا 30 درصد دارند، تخلخل های کمتر از 5 درصد به ندرت انباشته ی اقتصادی ایجاد میکنند و تخلخل بیشتر از 35 درصد خیلی نادر است (رضایی ، 1384 ).به طور معمول برای تعیین تخلخل دو راه وجود دارد، روش اول اندازه گیری مستقیم تخلخل با انجام آزمایشات بر روی مغزههاست که روشی
دشوار، پیچیده و پرهزینه میباشد. روش دوم که روشی غیر مستقیم است استفاده
از نگارهای چاهپیمایی است. برای محاسبه تخلخل از نگارهای تخلخل یعنی
نوترون، چگالی و سونیک استفاده میشود. تخلخل را می توان از یک نگار و یا
ترکیبی از نگارهای مختلف به دست آورد.به طور کلی برای محاسبه تخلخل باید
تصحیحات ؛ -1 محیطی، -2 هیدروکربن و -3 شیل صورت گیرد. به علت
نامشخص بودن نوع ماتریکس عملاً نمیتوان از یک نگار، تخلخل را به طور دقیق مشخص کرد. در عوض با به کارگیری دو نگار میتوان تا ثیر لیتولوژی را تا حدودی مرتفع کرد. برای این کار با رسم دو پارامتر در مقابل هم و ترسیم خطوط مربوط به لیتولوژی رایج (ماسه، آهک و دولومیت) کراس پلاتهایی حاصل میشود که علاوه بر لیتولوژی میتوان تخلخل را نیز محاسبه کرد.در این پژوهش اندازهگیری تخلخل با استف اده از کراس پلات نوترون ـ چگالی انجام شده است (شکل.(1 این
کراس پلات مهمترین و دقیقترین کراس پلاتی است که برای تعیین تخلخل به
کار می رود. برای حل گرافیکی تخلخل با استفاده از این چارت کافی است چگالی
را در مقابل نوترون ترسیم کنیم. محل قرارگیری نقطه با توجه به فاصله نقطه از خطوط ماتریکس، نشانگر درصد لیتولوژی است که با رسم خطوط هم تخلخل که از وصل شدن تخلخل های یکسان در روی خطوط ماتریکس به دست میآید، می-
توان سه گروه خطوط هم تخلخل را تشخیص داد؛ -1 خطوط هم تخلخل مربوط به ماتریکس آهک و ماسه.
-2 خطوط هم تخلخل مربوط ب ه ماتریکس آهک و دولومیت. -3 خطوط هم تخلخل مربوط به ماتریکس ماسه و دولومیت.
با ترسیم این خطوط مشاهده میشود که هر سه گروه تقریباً موازی هستند. موازی بودن خطوط نشانگر عدم وابستگی تخلخل به لیتولوژی است (رضایی و چهرازی ، .( 1385 وجود هیدروکربن به ویژه گاز در سازند باعث میشود که نقاط به قسمت شمال غرب کراس پلات انتقال پیدا کنند. این انتقال در مسیری خطی به موازات خطوط هم تخلخل صورت میگیرد، بنابراین تا ثیر آن بر تخلخل ناچیز است ولی در محاسبه لیتولوژی خطا ایجاد می کند. همچنین وجود شیل در سازند باعث انتقال نقاط به جنوب شرق کراس پلات می شود. بنابراین قبل از استفاده از کراس پلات لازم است هر دو نگار از نظر شیل و هیدروکربن تصحیح شوند. در نهایت نتایج حاصل از کراس پلات نوترون – چگالی در محل چاههای مورد مطالعه نشان میده د که میانگین تخلخل در سازند کنگان برابر با 7/32 درصد، میانگین تخلخل در بخش بالایی سازند دالان (زونهای مخزنی (K3,K4 برابر با 12/78 درصد و با توجه به نتایج به دست آمده میانگین تخلخل در میدان گازی پارس
پاییز 92، شماره 9
جنوبی در محل چاه های مورد مطالعه برابر با 10/51 درصد میباشد ( شکل(2 (نتایج محاسبه تخلخل برای هر یک از زونها در جدول شماره 1 ارائه شده است).
همچنین بر اساس نتایج حاصل از آنالیز مغزه ها در میدان گازی پارس جنوبی میزان تراوایی در محل چاه های مورد مطالعه در سازند کنگان برابر با 18 میلی-دارسی، میزان تراوایی در بخش بالایی سازند دالان برابر با 60 میلیدارسی و میانگین تراوایی سنگ مخزن میدان گازی پارس جنوبی در محل چاههای مورد مطالعه برابر با 49 میلیدارسی میباشد (جدول.(1
جدول .1 میانگین تخلخل و تراوایی محاسبه شده در محل چاههای مورد مطالعه.
میانگین تراوایی میانگین تخلخل (درصد) میانگین ضخامت (متر) زون
(میلیدارسی)
11 7/15 110 K1
62 8/47 40 K2
50 8/41 146 K3
61 16/02 120 K4
49 10/51 416 Total
ارتباط تخلخل و تراوایی
هر چند که سازندها عموماً خیلی یکنواخت و همگن توصیف میشوند، ولی به طور خاص یک رابطهی مشخص بین مقادیر تخلخل و تراوایی وجود ندارد. ارتباط بین تخلخل و تراوایی به صورت کیفی است و یک رابطه کمی مستقیم یا غیر مستقیم به هیچ وجه بین آن ها وجود ندارد. ممکن است که یک نمونه با تخلخل خیلی بالا فاقد هرگونه تراوایی باشد مانند توفهای آتشفشانی یا برخی از شیلها و رسها. رابطه تخلخل و تراوایی در سنگهای کربناته به اندازه دانهها، ماتریس سنگ، اندازه فضای بین ذرهای منافذ، میزان شکستگیها، حفرههای انحلالی و
وجود یا عدم وجود حفرهها ی مرتبط بستگی دارد و اگر چه تخلخل ایجاد شده
توسط شکافهای طبیعی نا چیز است (کمتر از 3 درصد) ولی تخلخل مؤثر و به
دنبال آن میزان تراوایی افزایش چشمگیری خواهد یافت (قاسمالعسکری، .(1390
در این پژوهش به منظور یافتن رابطه ای بین تخلخل و تراوایی، نمودار نیمه
لگاریتمی که تراوایی را بر حسب تخلخل نشان می دهد با استفاده از نرمافزار اکسل
+ 1 = شد. در واقع وقتی تابع مشخصی مانند
برای زونهای مخزنی مورد مطالعه ترسیم
2 در اختیار داریم، به راحتی با قرار دادن مقادیر مختلف در Xمقادیر
مختلف برای Y را به دست می آوریم، اما مواردی پیش میآید که به فرآیندی
برعکس نیاز داریم. یعنی مجموعه ای از X و Y را در اختیار داریم و میخواهیم
بدانیم چه رابطه ای به صورت فرمولی میتوان بین آنها برقرار کرد (مروج ،
.(1390 به این منظور ابتدا نمودار داده های تخلخل و تراوایی را توسط نرمافزار
اکسل رسم کرده و سپس نوع برازشی که انجام می شود (نوع فیت کردن) مشخص
میشود. در این پژوهش به منظور تعین رابطه ی (ضریب همبستگی (R2 بین
22
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته پاییز 92، شماره 9
تخلخل و تراوایی از روش برازش نمایی (Exponential) استفاده شده است. لگاریتمی میتوان به نتایج زیر رسید:
ضریب همبستگی 2) ) عددی است بین صفر و یک و هرچه این عدد به یک – 1 تجمع نمونه هایی که دارای تخلخل نزدیک به صفر و تراوایی کم (کمتر از 0/1
نزدیکتر باشد، درصدRخطا کمتر و رابطه ی بین دو متغیر قویتر میباشد. همانطور میلیدارسی) هستند، نشان دهنده حضور انیدریت در میدان مورد مطالعه می
که در نمودارهای ترسیم شده ملاحظه میشود (شکل(3، خطی که کشیده شده باشد.– 2 در نمونههایی که با افزایش تخلخل، تراوایی نیز افزایش پیدا میکند،
است از تمام نقاط عبور نکرده است و دادهها نسبتاً پراکنده هستند و در تمام زون- نشان دهنده تخلخل های مرتبط (Connected Porosity) میباشد.– 3 نمونه-
های مخزنی مورد مطالعه ارتباط مستحکمی بین دادههای تخلخل و تراوایی دیده هایی که دارای تخلخل ثابت و تراوایی افزاینده هستند، وجود تخلخلهای کانالی،
نمی شود به طوری که در تمام زون های مورد مطالعه، ضریب همبستگی به دست ریز شکستگیها و یا شکستگی ها را نشان میدهند.– 4 در نمونههایی که با افزایش
آمده بین تخلخل و تراوایی نسبتاً پایین می باشد. این ضرایب همبستگی نشان می- تخلخل، تراوایی ثابت مانده است نشان دهنده تخلخلهای جدا افتاده مانند
دهد که ارتباط تخلخل و تراوایی در میدان مورد مطالعه، ارتباطی نسبتاً ضعیف تخلخلهای قالبی میباشد (جهانی و همکاران ، .(1388
