بخشی از مقاله
مقدمه
شکستگیها در میادین نفتی حوزه زاگرس نقش اساسی در مهاجرت و تولید از مخازن هیدروکربوری به ویژه سازند آسماری دارد و مخازن کربناته ایران از این نظر دارای شهرت جهانی هستند .(Roehl, 1985) این شکستگیها عمدتاً منشأ ساختمانی داشته و در طی فازهای فشاری مربوط به کوهزایی آلپ پایانی همزمان با حرکت افقی پوسته قارهای عربستان در امتداد روند کوتاه شدگی پوسته و چین خوردگی رسوبات این حوضه به وجود آمدهاند (e.g., McQuillan, 1973,
and Nogole-Sadat, 2004; 1974; Gholipour,1998; Rezaie
2007; Khoshbakht et al., Ahmadhadi et al., 2008; Alavi,
.2009). در مخازن کربناته، بررسی و مطالعه شکستگیهااساساً از این نظر حائز اهمیت است که شکستگیها تأثیر مهمی در مقدار تخلخل و تراوایی سنگها داشته و حرکت سیالات را تسهیل میکنند (Serra, 1998; Nelson, 2001; .fossen, 2010) وجود شکستگیها حتی شکستگیهای بسیار کوچک تأثیر قابل ملاحظهای بر نفوذپذیری دارد و آگاهی و شناخت از الگوها و نحوه توزیع آنها در هر میدان امکان طراحی صحیح مکانهای حفاری چاهها را به منظور امکان افزایش تولید و بهرهوری حداکثر از مخزن و کاهش هزینهها را فراهم میکند (ساعدی،
.(1388 در مطالعه شکستگیهای مخازن هیدروکربوری، به طورکلی از اطلاعات مختلفی نظیر دادههای ساختمانی(سطحالارضی و تحتالارضی)، دادههای حفاری، نمودارهای رانده شده در چاهها، دادههای مغزهها، اطلاعات تولیدی چاهها و دادههای دینامیکی مخزن استفاده میگردد .(Tampson, 2000) بهترین روش برای تشخیص شکستگیها، تصویرگرها میباشند .(Schlumberger, 2005) این تصویرگرها عمق بررسی بسیار پایینی دارند. در گل حفاری پایه آبی از FMI
(Full-bore Formation Micro Imager) و در گل حفاری پایه روغنی از (Oil Base Mud Imager) OBMI و (Ultrasonic Borehole) UBI Imager استفاده میشود، که به طور کلی OBMI برای تعیین شیب ساختاری و ساختارهای رسوبی و UBI برای تعیین شکستگیها مناسب است . (Schlumberger, 2003) در نهایت با تلفیق اطلاعات فوقالذکر و از طریق روشهای آماری و ریاضی، ساز و کار ایجاد شکستگیها، روند عمومی و الگوی شکستگیهای غالب و تأثیر آن ها بر تراوایی مخزن تعیین میشود. این الگو در ارتباط مستقیم با رژیم تکتونیکی حاکم بر منطقه میباشد.
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
تصویرگر مقاومتی سازند پایه روغنی (OBMI) و تصویرگر مافوق صوتی دیواره چاه (UBI)
استفاده از گلهای روغنی در حفاری خطرات عملیات حفاری را به طور اساسی کاهش و بازدهی را به نحو محسوسی افزایش میدهد و در عین حال امکان کاربرد دستگاههای FMI را نیز از بین می برند. همین موضوع و اهمیت بیش از حد نوع گل حفاری باعث شده است تا دستگاههای تصویرگر جدیدی با کاربرد در گل روغنی ساخته شوند. دو دستگاه OBMI و UBI حاصل این تلاش بوده است (شکل.(1 دستگاه FMI قابلیت راندن در گل های نمکی را دارد (فاز رسانا بیشتر از 80 درصد است) بنابراین در حالتی که گل روغنی باشد از ترکیب دو دستگاه OBMI و UBI استفاده میشود . دستگاه OBMI چهار بالشتک و 40 الکترود با دقت عمودی 0.4 اینچ دارد . در دو انتهای هر بالشتک، دو الکترود قرار دارد که جریان را به درون گل ارسال میکنند. در وسط این بالشتک، دو ردیف و در هر ردیف پنج الکترود وجود دارد. این الکترودها اختلاف پتانسیل ایجاد شده در گل را بر اثر این جریان اندازهگیری میکنند . این اختلاف پتانسیل بر اساس فرمول مقاومت زیر اندازهگیری میشود .(Serra, 1998)
خروجی این دستگاه همانند دستگاه FMI به گونهای است که نواحی مقاومت بالا به صورت روشن و نواحی با مقاومت پایین به رنگ تیره مشخص میشود. باید متذکر شد OBMI همه شکستگی ها چه بسته یا باز را نشان میدهد، اما این دو شکستگی را از یکدیگر تشخیص نمی دهد . بنابراین برای تکمیل اطلاعات مربوط به شکستگیها و وضعیت دیواره چاه، باید دستگاه دیگری به نام UBI به همراه OBMI در چاه وارد میشود. این دس تگاه بر اساس ارسال موج صوتی با یک ارسال کننده دورانی (تعداد 180 پالس در هر چرخش و تقریبا 7.5 چرخش در هر ثانیه) به سمت دیواره چاه کار می کند و دامنه و زمان موج برگشتی را اندازهگیری میکند. یک شکستگی باز با مشخصه هایی از قبیل مشخصات زیر آشکار میگردد :(Schlumberger, 2003)
الف- داشتن دامنه پایین صوتی (به صورت تیره رنگ) که ساختار رسوبی را با زاویه بالایی قطع میکند.
ب- ادامه مداوم و پیوسته دارد که در آن تضاد صوتی قوی است (در نمایش به صورت تضاد رنگی تیره از روشن). این دستگاه فقط شکافهای باز را تشخیص می-دهد. بنابراین اگر شکستگی را OBMI نشان دهد، اما UBI نشان ندهد پس آن شکستگی بسته است.
موقعیت جغرافیایی میدان مورد مطالعه
این تاقدیس درحاشیه شمالی فروافتادگی دزفول واقع شده است. این تاقدیس، در ناحیه گسل خورده و پایین افتاده حد شمالی قطعه دزفول در کنار خمش بالارود قرار دارد. روند این تاقدیس نشان دهنده تاثیر زون گسلی بالارود میباشد. رخنمونهای سطحی آن سازند آغاجاری و در بعضی قسمتها سازند گچساران دیده میشود. این میدان فشردگی بیشتری را در شمال شرق و جنوب غرب خطوط کنتور زیر زمینی نشان میدهد، که معرف شیب بیشتر در دامنه جنوبی است . بر اساس نقشه UGC این میدان در افق آسماری (شکل (3 دارای طول حدود 16/5 کیلومتر و عرض متغیر است که به طور متوسط 4/7 کیلومتر می باشد . براساس نقشه لرزهای (نقشه برداری انعکاسی). بیش از 17 کیلومتر طول و 7/8 کیلومتر عرض دارد . یال جنوب غربی این تاقدیس نسبت به یال شمال شرق آن شیب بیشتری دارد امتداد محور ساختمان آن با آزیموتی نزدیک به 118
بهار 93، شماره 11
درجه، جهتی جنوب شرقی- شمال غربی دارد . این تاقدیس در اثر عملکرد گسل معکوس و زون برشی بالارود دگر ریختی شدیدی را نشان میدهد (سحابی، .(1390 حدود 1000 متر بر روی تاقدیس واقع در جنوب رانده شده است. که در بعضی مناطق برگشتگی یال حاصل از این راندگی را نشان میدهد همچنین گسل-های امتداد لغز با شیب زیاد باعث دگرریختی شدید در این میدان شدهاند. با توجه به سایر شواهد دگرشکلی و دادههای نئوتکتونیکی به نظر میرسد که راستای N20E تا N30E امتداد جابجایی یا فشردگی اصلی است که در اثر تجزیه آن میتوان مؤلفههای فشاری و مؤلفههای جابجایی راستگرد را استنباط نمود
.(Alavi, 2007)
آنالیز شکستگیها
شکستگیها ساختارهای صفحهای هستند که در امتداد آنها هیچ جابجایی ظاهری دیده نمی شود. به طور کلی این ساختارها در رژیم کششی و چرخشی دارای شیب تندتری هستند. در حالیکه در رژیم تراکمی می توانند کمتر از 30 درجه شیب داشته باشند. ممکن است دهانه شکستگیها باز باشد. یا اینکه با بعضی از کانی ها نظیر رس، کلسیت، انیدریت، پیریت و غیره پر شود .(Serra, 2004) در تصاویر OBMI، بخشهای رسانا (همانند شیل، استیلولیت یا رگههای انحلالی
پر شده با رس، تخلخل یا شکستگی باز) به صورت رنگ خاکستری تیره یا سیاه ظاهر میشوند. در صورتی که بخشهای مقاوم (مانند آهکهای متراکم، ماسه سنگ یا انیدریت) به صورت سایههای زرد روشن یا سفید دیده میشوند (شکل.(2 شکستگیهای باز به خاطر ورود گل رسانا به صورت ساختارهای خطی تیره دیده میشوند که زاویه زیادی نسبت به سطح لایهبندی دارند. شکستگیهای سیمانی شده نیز به خاطر کلسیت یا انیدریت پرکننده آنها به صورت ساختارهای خطی تیره مشاهده میشوند. فاکتورهای زیادی روی کیفیت تصاویر تأثیر می گذارند که باید قبل از تفسیر، اثر آنها را تصحیح نمود. این فاکتورها عبارتند از: تغییر سرعت
ابزار نسبت به سرعت لوله حفاری یا کابل و گیر کردن ابزار. برای افزایش جزئیات ساختارهای سازندی، تصاویر را تعدیل و نرمالیزه میکنند. دو نوع نرمالیزه استاتیک و دینامیک روی تصاویر صورت میگیرد. در کل پدهای OBMI در طی نمودار گیری، تماس خوبی با دیوارههای چاه برقرار میکنند. دادههای خام تصاویر OBMI با استفاده از نرمافزار GeoFrame پردازش شدند .(Schlumberger, 1974; Martinez et al, 2002) شناسایی و طبقهبندی شکستگیها با استفاده از یک ابزار تصویری با قدرت تفکیک بالا همانند شناسایی مستقیم آن ها از روی مغزه ممکن است. دادههای مورد مطالعه بااستفاده از ابزار OBMI در چاه 8/5 اینچی نمودارگیری شده است. شکستگیهای بسیار زیادی در تصاویر OBMI مشاهده شد که طبقهبندی آن ها بر اساس منشأ در ادامه آمده
است.
شکستگیهای حاصل از عملیات حفاری و تعیین جهت تنشهای درجا در میدان
این شکستگیها در اثرعوامـل مـرتبط بـا حفـاری، بـه صـورت مصـنوعی و در اثـر توزیـع غیریکسـان و نامسـاوی تـنشهـایمماسـی کـه بـر روی دیـواره چـاه در محـل تلاقـیبـا تـنش هـای افقـی حـداکثر (δ1) و تـنشهـای افقـی حداقل (δ3) اعمال میشود به وجود میآینـد. از نقطـه نظـر کمـی، مقـدار ایـن تنشهای محلی بر روی دیواره چاه در محل تلاقی بـا تـنش افقـی حـداکثر بـه کمترین مقدار خود میرسد. الگوهای این دسـته شکسـتگیهـا مـیتوانـد کـاملاً عمـودی (قـائم)یـا دندانـه دار و بـه دوصـورت کششـی وبرشـی باشـد .عوامـل حفاری ایجاد کننـده شکسـتگیهـای کششـی کـه بـه شکسـتگیهـای القـایی نیز معروف هستند، وزن گل بالا، بـار روی متـه، برداشـتهشـدن وزن لایـههـای بالایی از روی لایه زیـرین هنگـام حفـاری، خصوصـیات سـنگ و تـنشهـای در
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
جـای محلـی هسـتند ایـن شکسـتگیهـا ازنـوع Tensileبـوده معمـولاً بـه صورت عمودی در راسـتای تـنش افقـی حـداکثر ایجـاد مـی شـوند(شـکل .(2 آنها از نظر سازوکار ایجـاد و فـرم، مشـابه شکسـتگیهـای هیـدرولیکی هسـتند .(Serra, 1998) سازوکار ایجاد شکسـتگیهـای برشـی مـرتبط بـا حفـاری بـا نوع قبلی متفاوت اسـت ، و در اثـر گـل حفـاری سـبکایجـاد مـی شـوند. آنهـا معمولاٌ بر روی دیوارهچـاه در محـل تلاقـی بـا تـنش افقـیحـداقل (δ3) وبـه صورت دستههای متقاطع مشـاهده مـی شـوند. نیـرویاعمـال شـده بـر دیـواره چاه در تشکیل این نوع شکسـتگیهـا از نـوع فشارشـی وجهـت آنبـه مـوازات
بهار 93، شماره 11
تـنش افقـی حـداکثر (δ1) مـیباشـد (Rajabi et al, 2010; Xin Nie .et al, 2013) این دسـته شکسـتگیهـا نیمـهپایـدار بـوده بـهو مـرور زمـان دیواره چاه در این نواحی شروع بهریزش مـی کنـد و سـبب ایجـاد دو ناحیـه بـا قطر بیشتر در چاه میشوند وشـکل دهانـه چـاه را بـه صـورت بیضـوی درمـی - آورند . به این نواحی گسـیختگیچـاهگفتـه مـیشـود و رونـد آنهـا عمـود بـر رونـد شکسـتگیهـای القـایی اسـت .(Tingay et al, 2008) در شـکل( -3 الفهـای)، تـنشوارد بـر میـدان بـا توجـه بـه شکسـتگی هـای القـایی و ریـزش دیواره چاه برای چاههای مورد مطالعه آورده شده است.
الف ب
شکل.1 نمایش شماتیک دستگاه UBI (شکل الف) و دستگاه OBMI (شکل ب) به همراه ویژگیهای هر دستگاه .(Schlumberger, 2003)
لایه بندی
ریزش دیواره چاه
شکستگی باز
شکل.2 نمایش شماتیک عوارض بر روی نمودار OBMI و UBI
شکل .3 نقشه UGC میدان و وضعیت امتداد شکستگیهای القایی (شکل الف ) در مخزن آسماری که در جهت کمترین تنش وارد بر دیواره چاه ایجاد میشوند. تنش حداکثر عمود بر این امتدادها میباشد. موقعیت امتداد و آزیموت شکستگیها و لایهبندی (شکل ب)
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته بهار 93، شماره 11
عوامل کنترل کننده شکستگی ها -3 شکستگیها: لذا مشاهده مـیشـود کـه شکسـتگیهـا، انحـراف منفـی ایجـاد
عوامل اساسـی کنتـرل کننـده شکسـتگیهـا رخـدادها ی تکتـونیکی سـنگ- میکنند. علیرغمایـن حقیقـتکـه تخلخـل شکسـتگیهمیشـه بـه عنـوانیـک
شناسی و دیاژنزی هسـتند. چـینخـوردگی ،گسـلش ، نـوع لیتولـوژی، ضـخامت تخلخل ثانویه درنظـر گرفتـه شـده ومعـادل بـا سـرعت بسـیار بـالا یـا انحـراف
لایــههــا و تخلخــل از مهمتــرین ایــن عوامــل هســتند ( al, et Mohebbi مثبــت تلقــی مــیگــرد .(Schlumberger, 2003) امــا مطالعــات متعــدد
.(2007 نشان داده اسـتکـه شکسـتگیچـه در مقیـاس کوچـک وچـه بـزرگ، سـرعت
روش های تفسیر را کـاهش مـی دهنـ د .(Kamel and Mohamed, 2006) شکسـتگیهـای
به طـور کلـی نمـودارهـای تصـویرگر در بررسـی وانـدازهگیـری پارامترهـای بزرگ مقیاس، که منجـر بـه سـرعتهـای پـایینمـی شـوند. را مـی تـوانتوسـط
ابزارهای چاهپیمایی تشخیص داد.
هندسیلایـههـا، گسـلهـا و شکسـتگیهـا (امتـداد، شـیب وجهـت) ، تشـخیص
به علاوه، شکستگیهای مدفونعمومـاً بسـته یـا نامشـخصانـد بـه گونـه ای
شکستگیهای باز، نیمـه بـاز وبسـته (شـکل (4، تشـخیص بخـشهـای متـراکم
کــه نمــودار نــوترون، کــاهش چنــدانی را نشــان نمــیدهــد لــذا شکســتگیهــا
و نـــامتراکم در مخـــزن، تشـــخیص اســـتیلولایت و انیـــدریت، تعیـــین جهـــت
انحــراف منفــی ایجــاد مــیکننــد Eberli, 1999) & .(Anselmetti در
اســترسهــای محلــی و... اســتفاده مــیشــود. در ایــن مطالعــه، هــدف اصــلی
چاه شماره 3 در اکثـر اعمـاق نمـودرا انحـراف سـرعت قرائـت بیشـتر از -500 را
بررسی و تشـخیص شکسـتگیهـای بـاز درگسـتره مخـزنآسـماری (بـه صـورت
جـانبی و قــائم) تعیـین جهــت و نــوع آنهـا، دهـدنشانکـه مربـوطمـی بـه تمرکـز بـالای شکسـتگی اسـت بـه خصـوص در
ســازوکارهای ایجـاد آنهــا، تعیــین اعمــاق 1630 تــا 1700 و 1800 تــا .1850 در چــاه شــماره 4 نمــودار انحــراف
جهت استرسهـای محلـی و تعیـینبخـشهـای نـاتراوا ومتـراکم در مخـزنبـا
ســرعت در اکثــر اعمــاق قرائــت بــین +500 تــا -500 را نشــان مــیدهــد کــه
اســتفاده از نــرمافــزار Geoframe بــوده اســت. کــه ایــن مهــم بــا اســتفاده از
بیانگر غالب بودن تخلخل بین بلوری در این چاه است.
نمودارهــای تصــویرگر رانــده شــده در چــاههــا انجــام شــده اســت. در شــکل 5
تحلیل داده های هندسی نمودارهای تصویرگر و نتایج حاصله
اســتریونت و رزدیــاگرام مربــوط بــه شکســتگیهــا در چــاه شــماره 4 آورده شــده
اســت کــه بــا توجــه بــه امتــداد شکســتگیهــا نســبت بــه لایــهبنــدی دو دســته با بررسی اطلاعات هندسی شکستگیهای باز و شمارش تعداد آنها در زون-
شکستگی تشخیص داده شد. دسـته Aیـا شکسـتگهـای طـولی کـه امتـدادی های مختلف مخزنی و با تقسیم تعداد شکستگیهای ثبت شده در هر زون به
برابر با لایهبندی دارند و دسته B یا شکستگیهای مورب. ضخامت همان زون شدت تراکم شکستگی های باز برای هر زون به دست میآید،
در (شــکل 6 و (7 موقعیــت شکســتگیهــا نســبت بــه تمــام عــوارض پــلات بر این اساس مشاهده میشود که بیشترین تراکم شکستگی در زون 1 و 2-2 در
شـده بــر روی نمــودار هــای تصــویرگر در هـر دو چــاه مـورد مطالعــه آورده شــده چاه شماره 3 و زونهای 1 و سازند شهبازان در چاه شماره 4 است. همچنین شدت
اســت، کــه تمرکــز بــالای شکســتگی در هــر دو چــاه مربــوط بــه فعالیــت گســل بالای شکستگی در چاه شماره 3 منطبق بر خمیدگی یال شمالی تاقدیس در
معکوس بالارود و سه گسل امتدادلغز در میدان مورد نظر میباشد. نزدیکی گسل امتداد لغز حاصل از زون برشی بالارود میباشد (عقلی، .(1392
نمودار انحراف سرعت همچنین در این چاه خمیدگی باعث تغییر جهت نسبی امتداد لایهها نسبت به کل
نمــودار انحــراف ســرعت log) (Velocity-deviation کــه از ترکیــب منطقه شده است. که همانطور که در بالا بیان شد شکستگیها بیشتر از نوع طولی
با بازشدگی بالا میباشند. که بر اساس نمودار انحراف سرعت تاثیر بسزایی در
نمودارهای صوتی با تخلخـل نـوترون و تخلخـل جـرم مخصـوص محاسـبه مـی-
تخلخل و تراوایی مخزن دارند. میانگین شیب شکستگیهای سازند آسماری در چاه
شود، ابـزار مناسـبی جهـت بدسـت آوردن اطلاعـاتی در مـورد تخلخـل غالـب در
3 بر اساس 600 عدد قرائت شیب شکستگیهای باز ابزار FMI (مجموع
طول یک حلقه چاه میباشـد. همچنـین از ایـن نمـودار مـی تـوان رونـد تغییـرات
شکستگیها) برابر65 درجه با آزیموت 170 و 190 درجه از شمال میباشد.
تراوایی را بـه طـور نسـبی بدسـت آورد .جهـت بررسـی نـوع خلـل وفـرج غالـب
همچنین میانگین شیب ساختمانی سازند آسماری بر اساس 95 قرائت شیب لایه-
در چــاه و تشــخیص شکســتگیهــا در مخــزن آســماری و تطــابق بــا تخلخــل
بندی حاصل از تفسیر نمودار FMI برابر با 30 درجه با آزیموت 300 درجه از
ثانویــه بــا اســتفاده از دادههــای رقــومی نمودارهــای صــوتی و نــوترون نمــودار
شمال میباشد (شکل .(7 در چاه 4 میانگین شیب ساختمانی سازند آسماری بر
انحــراف ســرعت بــرای مخــزن آســماری چــاهــای )3شــکل (9 و )4شــکل (8
اساس 65 عدد قرا ئت شیب لایهبندی حاصل از تفسیر نمودار OBMI و UBI
میدان رسمبـهشدطـور. کلـی رابطـه معکوسـی بـین تخلخـل و سـرعت وجـود
برابر 25 درجه و آزیموت 210 درجه از شمال (امتداد شمال 65 درجه غرب و
دارد، یعنی سرعت با افزایش تخلخـل کـاهش مـی یابـد. در یـک نمـودار انحـراف
جنوب 65 درجه شرق) میباشد. مجموعا تعداد 210 عدد شکستگی باز، بسته و
سرعت سه زون قابل تشخیص است که عبارتند از:
احتمالی با شیب 70 درجه و آزیموت 55 درجه از شمال بر روی تصاویر نمودار
الف: زونهای با انحـراف مثبـت: کـه نشـان دهنـده تخلخـل بـالا بـوده و عمـدتاً
تعیین گردید (شک ل (8، که میتوان آنها را بر اساس ارتباط امتدادشان نسبت به
شامل تخلخلهای قالبی و درون فسیلی هستند.
امتداد لایهبندی در دودسته قرار داد. دسته اول شکستگیها با امتدادی تقریبا برابر
ب: زونهـای بـا انحـراف صـفر: کـه شـامل انحـرافهـایکوچـک مـی باشـند و
با امتداد لایهبندی هستند و بدین لحاظ از نمونه شکستگیهای امتدادی یا طولی
اغلب نشاندهنده تخلخلهای بینذرهای، بین بلوری و ریز تخلخل هستند.
میباشند. از آنجا که امتداد دسته دیگر نسبت به امتداد لایهبندی به صورت
ج: زونهای با انحراف منفی: کـه در آنهـا سـرعت نمـودار صـوتی بـه طـور غیـر
مورب است از جمله شکستگیهای مورب محسوب میگردند (شکل .(5 دراکثر
عادی پایین بوده و میتوانند در اثر سه عامل ایجاد شوندکه عبارتند از:
فواصل آمار شکستگی های طولی بیشتر از مورب است. فراوانی نسبی شکستگیهای
-1بـینظمـی یـا ریختگـی دردیـواره چــاه: کـه سـببمـیشـود نمـودار صــوتی
باز (یعنی نسبت تعداد شکستگی های باز در هر زون نسبت به فاصله حفاری شده
نتوانــد بــه خــوبی بــه دیــوارهچــاه بچســبد و بــه دلیــل ســرعت بســیار پــایین،
انحراف منفی ایجاد شود.
در آن زون بر حسب متر) نیز در زون 1 و سازند شهبازان بیشترین مقدار و در زون
2-3 کمترین مقدار را دارا میباشد (شکل .(4
-2 محتــوای بــالای گــاز آزاد: کــه تــأثیر منفــی شــدیدی روی نمــودار انحــراف
سرعت دارد زیرا به نحو مؤثری سرعت را کاهش میدهد.
