ارزیابی روش های تعیین سطح تماس سیالات در مخزن(مرحله۱)

چکیده

یکی از مسائل مهم در ارزیابی پتروفیزیکی مخزن تعیین سطح تماس سیالات در مخزن می باشد. تعیین موقعیت دقیق سطح تماس آب و نفت [۱]  و سطح تماس نفت و گاز[۲]  از پارامترهای مهم در عملیات تکمیل چاه می باشد. روش های رایجی که در صنعت نفت برای تعیین سطح تماس سیالات در مخزن استفاده می شود عبارتند از: لرزه نگاری سه بعدی[۳]، استفاده از لاگ های چاه پیمایی مانند لاگ­های مقاومت و رادیواکتیو، تست­های فشار مویینگی[۴] و تست های تولید[۵].  امروزه روش های دیگری نیز برای تعیین دقیق سطح تماس سیالات در مخزن استفاده می شود. در این پروژه روش های تعیین موقعیت سطح تماس سیالات معرفی و همچنین ویژگی­های هر یک از آنها مطالعه و بررسی می شود.

[۱] Water-Oil Contact

[۲] Gas-Oil Contact

[۳] ۳D Seismic

[۴] Capillary Pressure Test

[۵] Production Test

از مسائل مهم در صنعت نفت، تعیین موقعیت دقیق سطح تماس سیالات در مخزن است. این پارامتر در محاسبه میزان نفت درجا بسیار اهمیت دارد. محاسبه ضخامت ستون نفت ارتباط مستقیم با سطح تماس سیالات در مخزن دارد. در عملیات تکمیل چاه موقعیت دقیق سطح تماس سیالات جهت انجام عملیات مشبک کاری[۱] ضروری است. عملیات مشبک کاری که به درستی صورت نگیرد و در ناحیه آبده و یا کلاهک گازی صورت بگیرد، باعث وارد شدن صدمات زیادی به مخزن می شود. درهنگام تولید نیز کنترل و بررسی موقعیت سطح تماس سیالات، جهت جلوگیری از تولید آب و یا گاز اضافی لازم است. عدم دقت و توجه به این موضوع ممکن است باعث زیان های اقتصادی و هزینه های گزاف در تولید شود. حتی سطح تماس سیالات ممکن است در نوع حفاری نیز اثرگذار باشد. حفاری مخازنی که ضخامت لایه نفتی آن ها نازک است، عموما به صورت انحرافی و یا افقی صورت می گیرد. دراین نوع حفاری موقعیت سطح تماس سیالات فاکتوری کلیدی است. علاوه بر موارد گفته شده در شبیه سازی مخزن نیز حتما باید موقعیت سطح تماس سیالات مشخص باشد. در غیر این صورت سبب بروز خطا در محاسبات می شود. بنابراین با توجه به آنچه که گفته شد، تعیین موقعیت سطح تماس سیالات در مخزن عملیاتی بسیار با اهمیت و مهمی است که می تواند تمام مراحل اکتشاف، حفاری، تولید و بهره برداری را تحت تاثیر قرار دهد.

در این پروژه می کوشیم که ضمن معرفی روش های تعیین سطح سیالات در مخزن، مزایا و معایب هر روش نیز توضیح داده شود. این پروژه در چهار فصل تنظیم شده است که هر فصل به یک روش خاص اختصاص داده شده است. در پایان به عنوان نتیجه گیری بین روش های گفته شده، مقایسه ای صورت گرفته می شود و مزایا و معایب هر یک بررسی می شود.

[۱] Perforation

مراحل آموزش:

مرحل اول: استفاده از نیروی موئینگی درتعیین سطوح تماس سیالات درمخزن
مرحله دوم: استفاده از لرزه نگاری اکتشافی در تعیین سطوح تماس سیالات در مخزن
مرحله سوم: استفاده از نمودارهای چاه پیمایی در تعیین سطوح تماس سیالات در مخزن
مرحله چهارم: ریز آرایش متمرکز: میکرولاترولاگ(MLL)، ریز آرایش کروی کانونی (MSFL)
مرحله چهارم: نمودارهای رادیو اکتیویته
مرحله پنجم: روش های جدید تعیین سطوح تماس سیالات در مخزن
مرحله ششم: نتیجه گیری

[accordions direction=”vertical” handle=”arrows” space=”no” icon_color=”#c74c4c” icon_current_color=”#ffa507″ accordions type=”toggle” ]

نیروی موئینه عامل اصلی بالا آمدن سیال در یک لوله موئینه است. این نیرو نقش مهمی در صنعت نفت ایفاء می­کند. هنگامی که نفت از سنگ منشاء به وجود می آید از لایه های نفوذپذیر به طرف بالا شروع به حرکت نموده و می تواند به سطح زمین برسد مگر اینکه مانعی در سر راه حرکت رو به بالای قرار بگیرد و بتواند در ساختاری به نام تله انباشته شود. دریک نفتگیر طاقدیسی  بالاترین بخش آن قله[۱] و پایین ترین نقطه آن نقطه فرار[۲] می باشد که منطبق بر سطحی است که یک نفتگیر پایین تر از آن قادر به نگهداری هیدروکربن نیست. فاصله قائم از بالاترین نقطه نفتگیر تا نقطه فرار را کلوژر[۳] گویند. یک نفنگیر ممکن است دارای نفت، گاز و با مخلوطی از هر دو باشد که در این شرایط سطح تماس آب-نفت (WOC) و گاز-نفت (GOC) نیز به وجود آید. مرز بین آب و نفت ممکن است بسیار مشخص یا تدریجی باشد. مرز ناگهانی مشخصه مخازن تراوا است و مرز تدریجی مشخصه مخازن با تراوایی پایین و فشار موئینه بالاست. در زیر زون هیدروکربن دار آب زیرین[۴] و آب حاشیه ای[۵] در مجاورت مخزن قرار می­گیرد. سطح تماس سیالات عموما مسطح است و اگر این گونه نباشد شناخت آن سطح برای ارزیابی ذخیره و روش مناسب تولید ضروری است. عوامل مختلفی برای توجیه مورب شدن سطح تماس سیالات وجود دارد که یکی از عمده ترین آن ها وجود جریان های هیدرودینامیک در آب زیرین است.

از آنجایی که نیروی موئینه نقش مهمی در تعیین سطح تماس سیالات در مخزن ایفاء می کند، در این فصل سعی شده است ضمن بررسی مفهوم نیروی های موئینه با تعریف دقیق سطح تماس آب-نفت  و سایر مفاهیم بنیادی مرتبط مطالبی ارائه گردد تا در فصول بعدی این موضوع شفاف باشد

[۱] crest

[۲] spill point

[۳] closure

[۴] bottom water

[۵] edge water

 

 

 

-[فشار در فاز ناتر]=[فشار موئینگی]

m-1

مقدار فشار موئینگی تابعی از اشباع سیالات می باشد. به طور کلی، در مخازن هیدروکربوری سه نوع فشار موئینگی وجود دارد:

  • فشار موئینگی آب-نفت (Pcwo)
  • فشار موئینگی گاز-نفت (Pcgo)
  • فشار موئینگی گاز-آب (Pcgw)

بنابراین با استفاده از معادله فوق این سه نوع فشار موئینگی را می توان به صورت ریاضی چنین تعریف نمود:

m-2-4

Pg، Po و Pw به ترتیب فشارهای گاز، نفت و آب می باشند. با ترکیب این سه نوع فشار موئینگی، می توان رابطه بین آن ها را چنین بیان کرد:

m-5

با توجه به شکل ۱-۱، اختلاف فشار بین سطح تماس نقاط ۱ و ۲ فشار موئینگی خواهد بود، یعنی:

m-6

فشار فاز آب در نقطه ۲ معادل فشار در نقطه ۴ منهای فشار ناشی از ستون آب می باشد. بنابراین:

m-7

همچنین مقدار فشار در بالای نقطه ۱ معادل فشار هوا می باشد:

m-8

فشار در نقطه ۴ (درون لوله موئینه) با فشار نقطه ۳ (بیرون از لوله) برابر می باشد. بنابراین با جایگزینی معادلات P1 و P2 در معادله Pc می توان نوشت:

m-9

Δρ اختلاف دانسیته فازهای تر و ناتر می باشد.

معادله فوق بر حسب آحاد مهندسی به صورت زیر تبدیل می شود:

m-10

که در آن Pc فشار موئینگی برحسب psi، h صعود موئینگی بر حسب ft، Δρ اختلاف دانسیته بر حسب Ib/ft3 می باشد.

برای سیستم آب-نفت معادله به صورت زیر تبدیل خواهد شد:

m-11

و برحسب آحاد مهندسی این معادله به صورت زیر می باشد:

m12

سیستم گاز-مایع:

m-13

و در نتیجه:

m-14

که در آن ρw دانسیته آب برحسب gr/cm3، σgw کشش سطحی گاز-آب برحسب dynes/cm، r شعاع موئینگی بر حسب cm، θ زاویه تماس، h ارتفاع صعود موئینگی برحسب cm، g شتاب ثقلی برحسب cm/sec2، و Pc فشار موئینگی برحسب dynes/cm2 می باشد.

سیستم نفت-آب:

m-15-16

sh-1-1

 

مشابه پدیده ای که در لوله موئینه اتفاق می افتد در یک محیط متخلخل که دارای خلل و فرج به هم پیوسته می باشد نیز رخ می دهد. مقدار فشار موئینه ای که در یک محیط متخلخل بین دو سیال غیر قابل امتزاج وجود دارد تابعی از کشش بین سطحی و میانگین سایز خلل و فرج  (که کنترل کننده انحناء سطح تماس بین این دو فاز است) می باشد. از طرفی، این انحناء خود تابعی از توزیع اشباع سیالات می باشد.

برای شبیه سازی نیروهای جابجایی در یک مخزن و تعیین مقدار نیروهای موئینگی و در نتیجه توزیع اشباع سیالات و اشباع آب همزاد می توان از برخی از آزمایشات استفاده نمود. یکی از این آزمایشات، روش فشار موئینه اعاده ای[۱] می باشد که در ابتدا به منظور تعیین مقدار اشباع آب همزاد[۲] مورد استفاده قرار می گرفت. نمونه ای از وسایل و نحوه انجام این آزمایش در شکل ۱-۲ نشان داده شده است.

[۱] restored capillary pressure technique

[۲] connate water

sh-1-2

به طور خلاصه دستور العمل انجام این آزمایش را می توان چنین تشریح نمود: ابتدا نمونه­ای از سنگ مخزن (مغزه) را بصورت ۱۰۰ درصد با آب مخزن اشباع نموده و سپس آن را بر روی یک غشاء متخلخل که ۱۰۰ درصد با اشباع شده و تنها در برابر آب نفوذپذیری می باشد قرار داده می شود. در مدت زمان انجام آزمایش، این نمونه سنگ باید تحت یک سری افت فشارهای متوالی قرار گیرد. ابتدا هوا را از طریق مجرای ورودی به درون محفظه مغزه وارد می نمایند تا در اثر افزایش فشار ناشی از ورود هوا، آب از میان غشاء متخلخل و شبه نفوذپذیر[۱] جابجا شده و به درون ظرفی که در پایین محفظه قرار داده شده است، ریخته شود. فشار اعمال اعمال شده باید تا هنگامی که دیگر هیچ آبی از غشاء خارج نشود ثابت نگه داشته شود. پس از اطمینان از عدم خروج آب از غشاء مغزه را از درون محفظه  خارج نموده و با وزن کردن مقدار آب خارج شده و مقدار آب باقیمانده درصد اشباع آب را تعیین می کنند. سپس دوباره مغزه را درون محفظه قرار داده و دستورالعمل فوق را دوباره و این بار با اعمال فشار بیشتر از فشار مرحله قبل تکرار می کنند. این دستورالعمل باید آن قدر تکرار شود تا اینکه با افزایش فشار، دیگر هیچ گونه آبی از مغزه خارج نشود. با رسم داده های فشار و اشباع آب حاصل از آزمایش مذکور، شکلی مشابه شکل ۱-۳ حاصل خواهدشد. با توجه به اینکه فشار مورد نیاز برای جایجا نمودن فاز تر (آب) از مغزه دقیقا معادل نیروهای موئینگی نگهدارنده آب باقیمانده در مغزه می باشند. می توان فشارهای اعمال شده در مراحل مختلف این آزمایش را معادل فشار موئینگی در نظر گرفت. در شکل ۱-۳ می­توان دو پدیده مهم را مشاهده کرد. یکی از این دو پدیده، مقدار فشاری است که بایستی اعمال شود تا مقداری آب از مغزه خارج شده و درصد اشباع آب مغزه به کمتر از ۱۰۰ درصد برسد. این حداقل فشار را فشار جابجایی Pd می نامند. این فشار، حداقل فشار مورد نیاز برای جابجا کردن فاز تر از بزرگترین خلل و فرج به حساب می­آید. زیرا هر چه اندازه خلل و فرج ها کاهش یابد فشار بیشتری برای جابجا نمودن فاز درون آن ها مورد نیاز خواهد بود.

با استفاده از منحنی فشار موئینگی می توان میانگین شعاع خلل و فرج را محاسبه نمود. اگر Pc به عنوان میانگین فشار موئینگی در نظر گرفته شود، میانگین شعاع موئینگی را می توان چنین محاسبه نمود:

m-17

sh-1-3

[۱] semi-permeable

درشکل ۱-۴ نمونه ای از منحنی های فشار موئینگی برای سیستم نفت-آب نشان داده شده است. در این شکل، فشار موئینگی بر حسب اشباع آب برای چهار نمونه سنگ با نفوذپذیرهای مختلف رسم شده است. با استفاده از این شکل می توان مشاهده نمود که در یک اشباع آب مشخص، با کاهش نفوذپذیری، فشار موئینگی افزایش می­یابد. این مسئله نشان دهنده اثر اندازه خلل و فرج می باشد. زیرا خلل و فرج دارای قطر کمتر، از نفوذپذیری کمتری نیز برخوردار می باشند. علاوه بر این، همان گونه که انتظار می رود، برای هر نمونه سنگ مخزن، با کاهش اشباع آب مقدار فشار موئینگی افزایش می یابد. این مسئله نیز یکی از اثرات شعاع انحناء سطح تماس آب و نفت می باشد. (T.Ahmed, Handbook,2001)

sh-1-4

 

در مهندسی مخزن، پذیرفته شده است که در فضای خالی سنگ های مخزن در حالت اولیه به وسیله آب پر شده بودند و پس از ورود نفت به درون مخزن، مقادیری از این آب جابجا شده و در نتیجه این جابجایی، میزان اشباع آب سنگ مخزن به مقدار اشباع باقیمانده کاهش یافته است. به همین دلیل، هنگام اکتشاف مخازن نفتی، خلل و فرج سنگ آنها به طور مشترک به وسیله آب همزاد و نفت پر شده اند. روش های آزمایشگاهی مختلفی برای بررسی تاریخچه میزان اشباع مخزن وجود دارد. فرآیند جابجایی فاز تر (آب) به وسیله فاز ناتر (نفت با گاز) که منجر به ایجاد منحنی فشار موئینگی می شود با نام فرآیند ریزش[۱] معروف است. این فرآیند، مشابه فرآیند تغییر اشباع سیالات از ابتدای عمر مخزن تا لحظه اکتشاف آن می باشد. یکی دیگر از فرآیندهای جریانی در مخزن، فرآیندی است که عکس فرآیند ریزش می باشد و در طی آن جابجایی فاز ناتر (گاز با نفت) به وسیله فاز

[۱] Drainage

تر (آب) انجام می شود که به آن فرآیند آشام[۱] گفته می شود. منحنی هایی که از این فرآیند حاصل می شوند منحنی های آشام نامیده می شود. مجموع فرآیندهای ریزش و آشام (فرآیندهای اشباع کردن و تخلیه نمودن مغزه) را چرخه موئینگی[۲] می نامند.  در شکل ۱-۵ نمونه ای از منحنی های ریزش و آشام نشان داده شده است. همان گونه که مشاهده می شود، منحنی های فشار-اشباع در این دو فرآیند یکسان و مشابه نمی باشد. این تفاوت در منحنی های آشام و ریزش تقریبا به دلیل تفاوت در پیشرفت زاویه تماس سیالات بر روی سطح جامد می باشد. در یک سیستم نفت-آب، زاویه تماس یا ترشوندگی نسبت به زمان تغییر می کند. بنابراین، اگر یک نمونه سنگ که بوسیله یک حلال سبک تمیز شده است، تا یک مدت زمان مشخص در معرض نفت خام قرار داده شود، رفتار تر شوندگی آن مشابه سنگ هایی خواهد بود که نفت دوست شده اند. همچنین، اگر این نمونه سنگ پس از تمیزسازی در معرض آب قرار داده شود، مشابه سنگی رفتار خواهد نمود که آب دوست شده است. امروزه یکی از مسائل پیچیده در مهندسی مخازن که به صورت لاینحل باقیمانده است همین رفتار تر شوندگی سنگ مخزن است.(T.Ahmed, Hanbook,2001)

[۱] Imbibition

[۲] capillary hysteresis

sh-1-5

یکی دیگر از مکانیزم های مورد بحث در چرخه موئینگی که اولین بار در سال ۱۹۵۵ توسط McCardell معرفی گردید، پدیده گلوگاه[۱] است. این پدیده را می توان دریک لوله موئینه که دارای شعاع یک نواخت نمی­باشد مشاهده نمود. یک لوله موئینه با تقارن محوری که دارای تغییرات پیچشی در شعاع می باشد را در نظر بگیرید. هنگامی که انتهای پایینی این لوله در آب غوطه­ور شود، آب به اندازه ای در این لوله بالا خواهد آمد که فشار ناشی از ستون هیدرواستاتیکی سیال با فشار موئینگی برابر شود. اگر این لوله تا یک سطح بالاتر درون آب بلند شود، مقداری از آب درون لوله ریزش نموده و یک سطح تعادلی جدید در لوله به وجود خواهد آمد. هنگامی که سطح محدب آب به قسمت گلوگاه می رسد، از این گلوگاه به صورت جهشی عبور نموده و وارد قسمت باریک سطح بعدی می شود.

[۱] ink-bottle effect

 

یکی از مهمترین موارد کاربرد مفهوم فشار موئینگی مربوط به توزیع سیالات در یک مخزن قبل از شروع تولید ازآن می باشد. داده های فشار موئینگی-اشباع را می توان به داده های ارتفاع-اشباع تبدیل نموده و با استفاده از معادلات حاصله، رابطه ای برای ارتفاع بالاتر از سطح آزاد آب (h) بدست آورد:

m-18

که در آن Pc فشار موئینگی برحسب psi، Δρ اختلاف بین دانسیته های فازهای تر و ناتر Ib/ft3 و h ارتفاع بالای سطح آزاد آب ft می باشد.

درشکل ۱-۶ توزیع اشباع آب به عنوان تابعی از میزان فاصله از سطح آزاد آب در یک سیستم نفت-آب نشان داده شده است. بر اساس این شکل چهار مفهوم معرفی شده اند:

  • ناحیه انتقالی[۱]
  • سطح تماس آب و نفت (WOC)
  • سطح تماس گاز و نفت(GOC)
  • سطح آب آزاد (FWL)

[۱] Transition Zone

sh-1-6

درشکل ۱-۷ یک حالت ایده آل از توزیع گاز، نفت و آب در یک مخزن نشان داده شده است. در این شکل می­توان مشاهده نمود که اشباع آب به صورت عمودی از مقدار ۱۰۰ درصد تا مقدار ثابت اشباع آب کاهش نیافتنی (Swc) کاهش می یابد. این ناحیه عمودی را ناحیه انتقالی با گذرا می نامند. مشابه این مطلب را می توان در مورد اشباع کل مایع (یعنی نفت و آب) در مخزن مشاهده نمود. اشباع کل مایع نیز از مقدار ۱۰۰ درصد در ناحیه نفتی تا مقدار اشباع آب همزاد در گنبد گازی کاهش می یابد.

sh-1-7

مفهوم سطوح تماس سیالات را نیز می توان با استفاده از شکل ۱-۶ توضیح داد. سطح تماس آب و نفت  عبارتست از بالاترین عمقی که در آن اشباع آب ۱۰۰ درصد می باشد. سطح تماس گازو نفت  نیز عبارتست از پایین ترین عمقی که در آن اشباع کل مایع (نفت+آب) ۱۰۰ درصد است.

در بخش A از شکل ۱-۸ نمونه ای از یک مغزه اشباع شده با آب (فاز تر) را که خلل و فرج آن دارای پنج سایز مختلف می باشد، نشان داده شده است. با اعمال فشار، نفت (فاز ناتر) را به مغزه مورد نظر تزریق نموده، تا مقداری آب از مغزه جابجا شود (یعنی تا رسیدن به فشار جابجایی Pd). این مقدار آب، از بزرگترین خلل و فرج مغزه خارج شده است. با افزایش فشار تزریقی، آب موجود در مغزه به تدریج و به ترتیب بزرگی خلل و فرج از آن­ها خارج خواهد شد. (بخش های B و  C درشکل ۱-۸)

sh-1-7

قابل ذکر است که بین سطح آزاد آب  و عمقی که در آن ۱۰۰ درصد آب موجود است تفاوت دارد. از نظر مهندسی مخازن، در سطح آزاد آب مقدار فشار موئینگی صفر می باشد. بدیهی است که چنانچه خلل و فرج­ها به اندازه ای بزرگ باشند که هیچگونه صعود موئینگی در آن ها رخ ندهد سطح آزاد آب  با سطح تماس آب و نفت  برابر خواهد بود. این مفهوم را می توان به صورت ریاضی چنین بیان نمود:

m-19

که در آن Pd فشار جابجایی بر حسب psi، Δρ اختلاف دانسیته سیالات بر حسب Ib/ft3، FWL سطح آب آزاد بر حسب ft و  WOCسطح تماس آب و نفت بر حسب ft می باشد.(T.Ahmed,Hanbook,2001)

sh-1-8

علاوه بر تفسیم بندی گفته شده، همان طور که در شکل۱-۹ دیده می شود، مرزهای مختلفی در یک ستون نفتی تعریف می شود. بالاترین بخش یا بخش تولید کننده ۱۰۰ درصد نفت، فقط نفت تولید می کند. اگرچه این بخش از مخزن ممکن است حاوی درصدی آب نیز باشد، ولی به دلیل اینکه تراوایی نسبی نفت بسیار بیشتر از آب است، لذا تولید از این بخش صرفا نفت خواهد بود. بخش گذرا، قسمتی از ستون نفت است که هم تولید نفت می کند و هم تولید آب. ناحیه انتقالی، خود قابل تقسیم به دو بخش اقتصادی و غیر اقتصادی است. بخش سوم یا بخش تولید کننده ۱۰۰ درصد آب، بخشی است که فقط تولید آب می کند. در این بخش اگرچه ممکن است نفت بخشی از خلل و فرج را اشغال کرده باشد، ولی به دلیل اینکه تراوایی نسبی نفت نسبت به آب بسیار کم است، لذا تولید از این بخش صرفا آب است. مرز نفت آزاد[۱]، مرزی است که در آن اشباع شدگی نفت در حدی است که اجازه تولید نفت را به صورت ۱۰۰ درصدی می دهد. مرز نفت آزاد بر روی ناحیه انتقالی قرار دارد و معمولا بخشی است که اشباع شدگی نفت بیش از ۷۰ درصد است. مرز آب-نفت اقتصادی[۲] مرزی است که از آن به بالا نفت به اندازه کافی و اقتصادی تولید می­شود. این مرز معمولا منطبق بر نفت اشباع شدگی بیش از ۵۰ درصد است. مرز تولید آب-نفت[۳] مرزی است که تولید نفت از آن اقتصادی نیست. این مرز معمولا منطبق

[۱] free-oil level

[۲] economic water-oil contact

[۳] productive water-oil contact

بر نفت اشباع شدگی ۱۵ تا ۲۰ درصد می باشد. بخش تولید کننده ۱۰۰ درصد آب که زیر مرز آب-نفت تولیدی قرار دارد و صرفا آب تولید می کند، دارای اشباع شدگی بسیار کم نفت است. در مرز آب آزاد[۱] اشباع شدگی مخزن از آب ۱۰۰ درصد است.(M.R Rezaee,2001)

[۱] free water level

sh-1-9

لازم به ذکر است که ضخامت ناحیه انتقالی برای مخازن مختلف متفاوت است. با در نظر گرفتن معادله صعود موئینگی می توان پی برد که ارتفاع بالاتر از سطح آب آزاد با کاهش اختلاف دانسیته ها (Δρ) افزایش خواهد یافت. از نقطه نظر علمی، این مسئله به این معنا است که در مخازن گازی که در مخازن گازی دارای سطح تماس گاز و آب، ناحیه انتقالی به دلیل بزرگ بودن مقدار Δρ بسیار کوچک خواهد بود. همچنین، چنانچه همه عوامل به صورت نا متغییر در نظر گرفته شوند، در مخازن نفتی که دارای سطح تماس آب و نفت می باشند، ناحیه انتقالی در مخازن دارای نفت با API کم، بزرگتر از مخازن دارای نفت با API بالا خواهد بود. Cole در سال ۱۹۶۹  این مفهوم را به صورت نموداری که در شکل ۱-۱۰ نشان داده شده است، تشریح نمود.

sh-1-10

علاوه بر این، معادله صعود موئینگی این مسئله را نیز بیان می کند که با افزایش سایز خلل و فرج، مقدار h کاهش خواهد یافت. بنابراین، مخزنی که سایز خلل و فرج سنگ آن کوچک می باشد، ناحیه انتقالی بزرگتری نسبت به مخزنی که سنگ آن از خلل و فرج بزرگ تشکیل شده است، خواهد داشت.

sh-1-11

نقش سایز خلل و فرج سنگ یک مخزن در کوچک یا بزرگ بودن ناحیه انتقالی را می توان به نفوذپذیری سنگ مخزن نیز منسوب نمود. به عبارتی دیگر، می توان اظهار داشت که ناحیه انتقالی در مخزن با نفوذپذیری بالا کوچک تر از ناحیه انتقالی در مخازن با نفوذپذیری کم خواهد بود. این مطلب به صورت نمودار در شکل ۱-۱۱ نشان داده شده است.

sh-1-12

همان گونه که توسط Cole (درشکل ۱-۱۲) نشان داده شده، یک سطح تماس آب و نفت مورب بدلیل تغییرات نفوذپذیری در سرتاسر مخزن به وجود می آید. به عبارتی دیگر، عمده دلیل مورب بودن سطح تماس آب و نفت در یک مخزن، تغییرات سایز خلل و فرج سنگ این مخزن می باشد.

Cole در سال ۱۹۶۹ اثرات غیر یکنواختی سایز خلل و فرج (نفوذپذیری) بر نحوه توزیع اشباع سیالات در یک سازند را مورد بررسی قرار داد. در شکل ۱-۱۳ یک مخزن دارای هفت لایه مختلف فرض گردیده است. این لایه­ها دارای دو نوع سایز خلل و فرج (نفوذپذیری) در نظر گرفته شده اند. اگر همه لایه ها دارای نفوذ پذیری یکنواخت باشند، نمودار فشار موئینگی برای این مخزن به صورت قسمت A خواهد بود. ولی چنانچه فرض شود که این لایه ها به صورت یکی در میان دارای نفوذپذیری غیر یکنواخت باشند، منحنی فشار موئینگی بر حسب اشباع آب مشابه قسمت B خواهد بود. اگر چاهی در نقطه ای که در قسمت B نشان داده شده است حفاری گردد، لایه ۱ و ۳ آب تولید نخواهند کرد ولی لایه ۲ که بالانر از ۳ قرار دارد به دلیل قرار گرفتن در ناحیه انتقالی، آب تولیدخواهد نمود.

sh-1-13

پروفایل اشباع چاه های شماره ۱ و ۲ درشکل ۱-۱۲ مطابق با مخازنی هستند که تراوایی پایین دارند و این مخازن زمانی تولید خوبی دارند که دارای شبکه های شکستگی باز با تراوایی بالا باشند. این ماتریکس ها دارای تراوایی ضعیفی هستند اما تخیلخل بالایی دارند که می توانند منطقه ای غنی از نفت بالای سطح آب ایجاد کنند که توسط شبکه های شکستگی می توانند تولید نفت را تامین کنند. بعضی از میدان بزرگ تولید نفت در جهان این گونه عمل می کنند.

یکی از ویژگی ها مهم شبکه های شکستگی دراینجا اشاره می شود. این شکستگیها به عنوان سوراخ های باز که ضخامت آن ها تا چند صد میکرون ممکن است برسد، نشان داده می شوند. در نتیجه، نیروی موئینگی دیگر وجود نخواهد داشت و سطح تماس آب و نفت مطابق با سطح آب آزاد می باشد. در این گونه مخازن دو سطح سطح تماس آب-نفت متفاوت دیده می شود که گاهی اختلاف این دو به چند ده متر هم می رسد و این مطابق با دو ناحیه متخلخل با خواص پتروفیزیکی متفاوتی است که درون مخزن وجود دارد. (شکل ۱-۱۴). از آنجایی که شکستگیها تنها بخش اندکی از محیط متخلخل را به خود اختصاص می دهند، بنابراین نفت کمی را در خود جای می دهند که شناسایی آن توسط آنالیزهای نمودار چاه پیمایی امکان پذیر نیست. در برخی از مخازن که ماتریس آن از آب اشباع شده است، اگر شکستگیها چاه تولیدی را قطع کرده باشند، تولید خیلی خوب نفت را خواهیم داشت به شرط آن که شبکه های شکستگی توسط نفت تامین و تغذیه شوند.(B.Zinszner,2007)

sh-1-14

درشکل ۱-۱۵ نمونه هایی از نفتگیرهای هیدرودینامیکی را در لایه های تراوا که دارای شیب از سمت چپ به راست هستند نشان می دهد. مشاهده می شود که در حالت ۱ کلوژر عمودی به صورت کامل نیست و نفت در شرایط نرمال به تله نمی افتد. حرکت رو به پایین آب زیرزمینی از لایه های تراوا از حرکت رو به بالا و فرار نفت جلوگیری می کند. نفت در این حالت در بخش خمیده لایه با یک کج شدگی در سطح تماس آب-نفت به تله می افتد. در حالت ۲ از شکل ۱-۱۵ لایه تراوای چین خورده دارای کلوژر است و لذا می تواند به صورت طبیعی نفت را در خود جای دهد. دراین حالت جریان آب از بالا به پایین باعث افزایش ظرفیت نگهداری نفتگیر می­شود و در صورتی که جریان آب از پایین به بالا باشد، ظرفیت نفتگیر کاهش می یابد. تله های صرفا هیدرودینامیکی مشابه حالت ۱ بسیار نادرند، اگر چه میدان هایی وجود دارند نظیر حالت ۲، که در آن سطح تماس آب-نفت به صورت کج شده است و به تله افتادن نفت تحت تاثیر ترکیبی از عوامل ساختمانی و نیروهای هیدرودینامیکی است. جربان های هیدرودینامیکی عموما با مطالعه فشار مخزن در طول یک میدان تعیین می شود. تشخیص وضعیت سطح تماس آب- نفت (WOC) در یک مخزن بسیار با ارزش است.(M.R. Rezaee,2001)

sh-1-15

اگر در هر یک از زون های نفت و گاز یک چاه داشته باشیم و عمق و فشار هر یک از این چاه ها را بدانیم، با توجه به شکل ۱-۱۵می­توان برای محاسبه عمق محل تماس آب-نفت (WOC) و گاز-نفت (GOC) روابطی بر حسب عمق و فشار دو چاه حفاری شده نوشت: (M.Masihi, Handbook,2007)

m-20-22

m-23-26

sh-1-16

[/accordions]

2178

پایه‌ریزی یک منبع آموزشی و علمی فارسی هدفی است که لحظه‌ای از آن غافل نبوده‌ایم. (فوق لیسانس رشته علوم کامپیوتر - پردازش تصویر)

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

توسط
تومان