ارزیابی روش های تعیین سطح تماس سیالات در مخزن(مرحله۲)

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” ]

مطالعات ژئوفیزیکی از روش های متداول اکتشاف مواد هیدروکربنی است. هدف اصلی این نوع مطالعات، یافتن ساختارهای زمین شناسی مناسب برای تجمع نفت و گاز است. در بین روش های لرزه نگاری به خصوص نوع انعکاسی از اهمیت ویژه ای برخوردار است، به طوری که پیشرفت روز افزون این شاخه مدیون اکتشاف مواد هیدروکربنی است. قبل از یک کار لرزه ای باید ابتدا ناحیه از نظر زمین شناسی سطحی بررسی شود. در صورت مناسب بودن شرایط ابتدا روش مغناطیس سنجی و ثقل سنجی در منطقه انجام می گیرد تا حدود تقریبی ساختارهای زیر زمین مشخص گشته و کار اصلی اکتشاف به نقاط خاصی محدود می شود. در انتها از روش لرزه نگاری انعکاسی برای شناسایی ساختارهای مناسب تجمع هیدروکربن ها استفاده می شود.

۲-۱-۱-انتشار امواج لرزه ای[۱]: درک یک ارتعاش لرزه ای طبیعی بسیار مشکل است زیرا به صورت ترکیبی است. تکنیک های صحرایی و ابزار تفسیر بر پایه مدل های ساده طراحی شده اند که برای درک ارتعاشات به کار می روند. وقتی به یک جسم کشسان به طور ناگهانی تنش وارد شده و یا آزاد شود تغییر مکان های حاصل از آن به صورت موج لرزه ای منتشر می شود. موج لرزه ای وسیله اساسی اندازه گیری در اکتشافات لرزه ای است.

۲-۱-۲-جبهه ها و پرتوهای موج[۲]: وقتی یک منبع انفجاری و یا ارتعاشی، انرژی لرزه­ای تولید می کند این انرژی به شکل کره­ای که همیشه در حال انبساط است منتشر می شود و بزرگترین لیه آن جبهه موج [۳] نامیده می شود (شکل ۲-۱). انتشار به صورت سه بعدی است. موج در راستای عمود بر جبهه موج حرکت می کند. به خطی که راستای حرکت انرژی موج را مشخص می کند پرتوی موج [۴]می­گویند.

[۱] Seismic Wave Propagation

[۲] Wave Front and Rays

[۳] Wave Front

[۴] Wave ray

sh1

۲-۱-۳-تئوری امواج: تئوری امواج، زمان سیر موج، شکل و اندازه آن را شرح می دهد. به کارگیری این تئوری برای انرژی لرزه ای زمین بسیار پیچیده است اما در مدل های ساده شده قابل درک، کاربرد فراوانی دارد.

مدل ساده نشانگر زمین هم جنس، نامحدود و جامد الاستیکی است که از مکعب های بسیار کوچک تشکیل شده است، به طوری که نیروها و تغییر شکل ها برای هر مکعب مطالعه شده و انتقال موج از هر مکعب به مکعب دیگر به وسیله معادله موج کنترل می شود. تمام موج های مورد بررسی در ارزه نگاری از نوع برشی و یا تراکمی/کششی می باشد. امواج لرزه ای به دو دسته کلی امواج سطحی [۱]و امواج پیکری یا حجمی[۲] تقسیم می شوند. از امواج سطحی می توان امواج لاو[۳] و امواج ریلی[۴] نام برد. امواج پیکری به دو دسته طولی یا اولیه و امواج عرضی یا ثانویه تقسیم می شوند. در امواج طولی یا اولیه(P) جهت ارتعاش ذره در امتداد انتشار موج است(شکل۲-۲). این امواج از تمام مواد (جامد، مایع و گاز) عبور می کنند و در جامدات با افزایش چگالی سرعت امواج طولی بیشتر می شود. امواج طولی چون سرعت آن ها از امواج دیگر بیشتر است و اولین موج دریافتی هستند به آن ها امواج اولیه می گویند. در امواج عرضی یا ثانویه(S) جهت ارتعاش ذره عمود بر امتداد انتشار موج است(شکل ۲-۲). این امواج تنها از مواد جامد عبور می کنند و سرعت آن ها تقریبا نصف امواج اولیه است و دومین موج دریافتی هستند به آن ها امواج ثانویه می گویند.

[۱] surface wave

[۲] body wave

[۳] love wave

[۴] Rayleigh wave

sh2

۲-۱-۴-سرعت امواج الاستیک: فاکتور اصلی تغییرات سرعت در سنگ ها تغییرات چگالی است که با تخلخل ارتباط تنگاتنگی دارد. چگالی متوسط سنگ ها تغییرات کمی دارد و بیشتر تحت تاثیر تخلخل تغییر می یابد تا کانی شناسی. فاکتورهای دیگر موثر بر روی سرعت سیر امواج، عبارتند از: کانی شناسی سنگ، سیمان، سیال نفوذی، اندازه دانه ها، درجه حرارت و فرکانس موج. در بیشتر سنگ ها که مرحله دیاژنز را طی کرده اند نسبت سرعت امواج P به S بین ۱٫۵ تا ۲ است.

۲-۱-۵-انعکاس[۱]: وقتی یک موج الاستیک به سطح جدایش دو محیط با چگالی و سرعت امواج صوتی متفاوت، برخورد می کند، قسمتی از آن تحت عنوان موج عبوری[۲] در همان جهت برخورد حرکت خود را ادامه می دهد و قسمتی نیز تحت عنوان موج انعکاسی[۳] منعکس می شود (شکل۲-۳). مقدار انرژی انعکاسی به اختلاف مقاومت صوتی[۴] (Z) درمحیط بستگی دارد. مقاومت صوتی به چگالی سنگ و سرعت امواج در آن بستگی دارد (Z=ρV). مقاومت صوتی بیشتر به اختلاف سرعت در محیط وابسته است تا تغییرات چگالی سنگ ها، زیرا تغییرات چگالی در سنگ ها ناچیز است. اگر اختلاف مقاومت صوتی دو محیط مجاور کم باشد، امواج برخوردی بیشتر به صورت امواج عبوری از میان آن ها عبور می کند. با افزایش اختلاف مقاومت صوتی و یا به عبارت دیگر افزایش اختلاف در ویژگی های سنگی که سبب ایجاد تباین صوتی در لایه فوقانی و زیرین می شود، نظیر کانی شناسی، تخلخل و نوع سیال، امواج برخوردی بیشتر به صورت انعکاسی خواهند بود.

[۱] Reflection

[۲] transmitted ray

[۳] reflected ray

[۴] acoustic impedance

sh3

ضریب انعکاس[۱] (Rc) که بیانگر میزان انعکاس امواج الاستیک از سطح جدایش دو محیط است، در مطالعات لرزه نگاری انعکاسی بسیار مهم است:

[۱] Reflection Coefficient

m1

  • اگر ضریب انعکاس برابر صفر باشد، سرعت در دو محیط یکسان است و Z1=Z2 بوده و هیچ انعکاسی رخ نداده است.
  • اگر Rc=±۱ باشد سرعت در دو محیط یکسان نیست و Z1#Z2 بوده و تمام انرژی انعکاس یافته و هیچ موجی وارد محیط دوم نمی شود. اگر Rc=-1 باشد سرعت لایه زیرین کمتر از لایه بالایی است و Z1>Z2 و ضریب انعکاس منفی شده است و موج انعکاسی ۱۸۰ درجه تغییر فاز می دهد، یعنی موج تابشی متراکمی به صورت موج کششی انعکاس می یابد. اگر Rc=+1 باشد سرعت لایه زیرین بیشتر از لایه بالایی است و Z1<Z2 بوده و ضریب انعکاس مثبت شده و موج انعکاسی تغییر فاز نمی دهد. این حالت اکثرا با افزایش عمق لایه ها در طبیعت رخ می دهد.

پدیده پراش[۱] در امواج الاستیک نقش مخرب در مطالعات لرزه ای دارد. امواج الاستیک با رسیدن به یک لبه یا تیغه مثل گسل، ناهمواری، سنگ آهک حفره دار، توپوگرافی بر آمده پی سنگ و تراس­های آبرفتی، پراکنده می شود و مثل یک منبع انرژی عمل کرده باعث انعکاس در تمام جهات می­شود (شکل۲-۴). دامنه موج پراشی نسبت به فاصله از منبع شدیدا کاهش می یابد.

امواج پراشی اغلب در اکتشافات لرزه ای روی لرزه نگاشت ثبت می شود و امواج بازتابی را به طور قابل ملاحظه ای تار می کند. پدیده پراش در تشخیص بازتاب کننده هایی که تخت و یا پیوسته نیستند (مثل گسل و گنبد نمکی) بسیار مهم است زیرا شکل خاصی را در مقاطع زمانی لرزه نگاری ایجاد می کنند.

 

[۱] diffraction

sh4

۲-۱-۶-کسب اطلاعات لرزه ای[۱]: کسب و ضبط اطلاعات لرزه ای را توسط دستگاههای مخصوص مستقر در صحرا در مسیرهایی که با توجه به اطلاعات موجود زمین شناسی برنامه­ریزی شده است عملیات صحرایی یا کسب اطلاعات لرزه ای نامند. این عمل اولین مرحله در یک کار اکتشافی لرزه ای است. در این مرحله اطلاعات مورد نیاز به وسیله یک سری دستگاههای مخصوص مستقر در محل ثبت و ضبط می گردد و محصول نهایی آن در محل به صورت نگاشت لرزه ای[۲] قابل مشاهده است. پارامترهای مورد نیاز در یک بررسی لرزه ای عبارتند از:

  • جدایش حداکثر[۳]: فاصله منبع انرژی تا دورترین گیرنده
  • جدایش حداقل[۴]: فاصله منبع انرژی تا نزدیکترین گیرنده
  • فاصله گروه[۵]: فاصله بین آرایش های گیرنده ها
  • فاصله ضربه یا شوت[۶]: فاصله بین دو ضربه یا شوت متوالی
  • مقدار پوشش یا برداشت لا یا تا[۷]: تعداد زمان های بررسی شده یک نقطه در زیر زمین به وسیله منبع ها و گیرنده های مختلف یا تعداد برداشت های حاصل از یک نقطه عمقی مشترک[۸] (CDP)
  • فاصله نمونه[۹]: فاصله زمانی بین شمارش نمونه های سیگنال که به ماکزیمم فرکانس بستگی دارد. این فاصله بین ۱ تا ۴ میلی ثانیه متغییر است.
  • انتخاب نحوه آرایش منبع و گیرنده[۱۰]
  • تعداد کانال های ثبت کننده[۱۱]

کسب اطلاعات لرزه ای خشکی شامل موارد زیر است:

  • شناسایی مقدماتی مسیر: در این مرحله توسط عکس های هوایی، مشاهدات صحرایی و استفاده از منابع مختلف اطلاعاتی (از قبیل مقالات، گزارشات و …) محل و مسیر کار، شناسایی می شود.
  • نقشه برداری: در این مرحله ضمن نقشه برداری مسیر، ایستگاههای محل منبع ها و گیرنده ها علامت گذاری شده و فواصل و ارتفاع آن ها روی نقشه مشخص شده و شماره گذاری می شود.
  • حفاری و کارگذاری منبع تولید انرژی: دراین مرحله در صورت نیاز (مثلا وجود لایه هوازده سطحی) باید چاله ای حفاری کرد. در منطقه هوازده، دو پدیده مهم رخ می دهد که باعث محو شدن شکل اصلی اولیه ساختمان های زیر زمینی می شود. این دو پدیده عبارتند از بازتاب تکرار یا انعکاسات چندگانه[۱۲] و شبح[۱۳] (شکل ۲-۵).

[۱] Acquisition of Seismic Data

[۲] seismic record

[۳] maximum offset

[۴] minimum offset

[۵] group interval

[۶] shot interval

[۷] fold coverage

[۸] Common Depth Point

[۹] sample interval

[۱۰] choice array

[۱۱] number of recording channels

[۱۲] multiple reflection

[۱۳] ghost

sh5

به طور کلی منبع ایده آل  باید ارتعاشی[۱] و فرکانس و دامنه بالا تولید کند و در عین حال بی خطر، ارزان و قابل تکرار باشد. منبع های لرزه ای خشکی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند که شامل منبع های لرزه ای ضربه ای یا انفجاری [۲]و منبع های لرزه ای غیر انفجاری یا پخش شونده [۳]است. از مهمترین و متداول ترین منبع های لرزه ای یا انفجاری می توان دینامیت ها را نام برد. از مثال های منبع های لرزه ای سطحی غیر انفجاری می توان لرزنده[۴]، داینوسیز[۵] و وزنه انداز یا تامپر[۶] را نام برد.

  • کارگذاری گیرنده یا آشکار ساز لرزه ای: هدف اصلی کارگذاشتن گیرنده ها در یک منطقه، بالا بردن نسبت امواج بازتابی به امواج پارازیتی است تا در نتیجه کیفیت نگاشت لرزه ای بالا برود. امواج سطحی و یا پدیده پراش تولید نوفه[۷] می کند که دامنه بزرگتری دارد و باعث تخریب امواج انعکاسی می­شود. بنابراین بهترین راه برای از بین بردن نوفه حاصله (که بیشتر حرکت افقی دارند)، توزیع چندین گیرنده در یک مسافت افقی که با طول موج نوفه معادل باشد یعنی فاصله گروه با طول موج نوفه یکی باشد. در نتیجه با طراحی مناسب فاصله گروه می توان نسبت سیگنال به نوفه را بالا برد و کیفیت انعکاس را زیاد کرد (شکل ۲-۶).

[۱] pulse

[۲] impulsive

[۳] distributed

[۴] vibroseis

[۵] dinoseies

[۶] weight-dropping or thumper

[۷] noise

sh6

همان طور که می دانیم امواج سطحی بیشتر حرکت افقی دارند و امواج انعکاسی حرکت قائم. از طرفی گیرنده های مورد استفاده در خشکی به علت ساختمان درونی و نحوه قرارگیریشان اکثرا حرکات قائم را ثبت می کنند. بنابراین می توان با اتصال سری گیرنده ها و انتخاب گروه بندی مناسب برای گیرنده ها (طرح ژئوفونی مناسب) امواج سطحی را حذف کرد و امواج انعکاسی را به طور همزمان به گیرنده ها رسیده و ثبت می شوند را با هم جمع کرد و تقویت نمود. در نتیجه نسبت سیگنال به نوفه (S/N)را بالا برد. البته تعداد گیرنده ها، نوع و آرایش آن ها بستگی به مشخصات نوفه منطقه مورد مطالعه دارد. بنابراین باید قبل از کارگذاری گیرنده ها عملیات تست نوفه را انجام داد.

  • ثبت امواج لرزه ای: به طور کلی امواج لرزه ای به دو دسته آنالوگ و دیجیتال ثبت می شود. در ثبت آنالوگ، انرژی امواج دریافتی توسط دستگاهی به طور پیوسته روی کاغذ با نوار صبط می شود. در ثبت دیجیتال، انرژی امواج به صورت دامنه موج ثبت می گردد، به طوریکه دامنه موج دریافتی توسط ژئوفون در لحظات معینی از زمان اندازه گیری می شود و مقدار عددی آن برای محاسبات بعدی به کامپیوتر داده می شود.

۲-۱-۷- باز خوانی اطلاعات لرزه ای[۱]: پس از اتمام کار عملیات و ثبت داده ها بر روی نوار مغناطیسی، نگاشت لرزه ای حاصله به مرکز بازخوانی یا داده آمایی[۲] می رود تا در نهایت پس از تجزیه، تحلیل و تصحیحات کامپیوتری نگاشت لرزه ای[۳] به یک بخش لرزه ای[۴] قابل تعبیر و تفسیر تیدیل می شود. در حقیقت بازخوانی مرحله دوم کار اکتشاف لرزه ای است و نتیجه آن در تفسیر زمین شناسی منطقه بسیار مهم است.

۲-۱-۸- تعبیر و تفسیر داده های لرزه ای[۵]: تعبیر و تفسیر بخش های لرزه­نگاری از مراحل نهایی و پایانی کار اکتشاف می باشد. پس از آنکه نتیجه کارهای انجام شده بر روی اطلاعات جمع آوری شده از صحرا در مرکز بازخوانی به صورت بخش لرزه ای به روی کاغذ چاپ شد و یا بر روی مانیتور قرار گرفت، عمل تفسیر و تعبیر بخش لرزه ای آغاز شده و در نهایت نقشه های زمانی، عمقی و بخش های زمین شناسی در امتدادهای مورد نظر تهیه می شود. در این مرحله اطاعاتی که بدست می آید سه نوع است:

  • اطلاعات ساختمانی
  • اطلاعات چینه شناسی
  • اطلاعات محتوای سیال سازند

برداشت لرزه ای به همراه تصحیحاتی که بر روی آن ها انجام می گیرد به صورت مقیاسی از بخش های زمانی لرزه ای هستند. برای تهیه نقشه های ساختمانی زیر سطحی باید عمق ها را داشته باشیم. بنابراین با اندازه­گیری سرعت در سنگ ها می توان بخش های زمان لرزه ای را به عمق بخش تبدیل کرد. برای این منظور روش های متعددی وجود دارد که در زیر اشاره ای به آن ها می شود.

  • روش گلوله بررسی[۶]: دقیق ترین روش برای تعیین سرعت میانگین است. در این روش گیرنده ها را در اعماق مشخص سازندهای درون چاه نصب می کنند و سپس با ایجاد یک انفجار در سطح زمین و مجاور چاه سرعت را در سازندهای مختلف به دست می آورند. به طوری که با داشتن فاصله منبع تا سر چاه و عمق گیرنده و زمان دریافت موج توسط گیرنده می توان سرعت را به راحتی محاسبه کرد. در اغلب اوقات از نمودارهای چند چاه دور از هم میانگین گرفته و منحنی رسم شده را برای منطقه به کار می­برند.
  • روش نمودار صوتی[۷]: در این روش با استفاده از نمودارهای صوتی سرعت متوسط لایه ها محاسبه می­شود.
  • روش سایموگرام مصنوعی[۸]: در این روش با استفاده از نمودارهای چاه می توان سایسموگرام مصنوعی ساخت که بسیار شبیه به اثرهای لرزه ای است. اهمیت این روش در این است که چون از نمودارهای چاه با عمق مشخص استفاده می شود، می توان با مقایسه آن با بخش های لرزه ای، زمان را تبدیل به عمق نمود.

قبلا بیان شد که اختلاف مقاومت صوتی دو محیط متفاوت، سبب بازتاب امواج الاستیک می شود. میزان بازتاب بستگی به شدت اختلاف مقاومت صوتی دو محیط و یا مقدار ضریب انعکاس دارد. مقاومت صوتی وابسته به سرعت امواج صوتی و چگالی است. این دو پارامتر به سهولت از طریق نمودارهای سونیک و چگالی چاه قابل کسب است. برای ساختن سایموگرام مصنوعی مراحل زیر انجام می شود:

  • برای محاسبه مقاومت صوتی، مقادیر سرعت امواج صوتی و چگالی در هم ضرب می شوند.
  • باداشتن مقاومت صوتی، ضریب انعکاس محاسبه می شود.
  • با داشتن ضرایب انعکاس موجک ها ساخته می شود.

نرم افزارهای متعددی برای ساختن سایسموگرام مصنوعی وجود دارد.شکل ۲-۷ مراحل مختلف ساخت یک سایسموگرام مصنوعی را نشان می دهد.

[۱] Seismic Data Processing

[۲] processing center

[۳] seismic record

[۴] seismic section

[۵] Seismic Data Interpretation

[۶] check shot

[۷] Sonic Log

[۸] Synthetic Seismogram

sh7

 

  • اطلاعات ساختمانی: اطلاعات ساختمانی اصلی که از اطلاعات لرزه ای به دست می آید در جهت شناسایی ساختارهای زیر سطحی و به منظور جستجوی نفگیرهای ساختمانی همانند طاقدیس ها است. عمده تعبیر و تفسیرهای ساختمانی بر روی بخش های زمانی لرزه ای صورت می گیرد و نقشه ساختمانی-زمانی[۱] برای نشان دادن شکل هندسی برخی از انعکاس ها توسط کانتورهای همزمان ایجاد می شود. نقشه کانتوری ساختمانی نیز پس از تبدیل زمان انعکاس به عمق، قابل ترسیم است.

اطلاعات ساختمانی که ازلرزه شناسی سه بعدی کسب می شود، دید بسیار دقیق تری نسبت به ساختارهای زیر سطحی می دهد (شکل۲-۸). از ویژگی های مهم لرزه شناسی سه بعدی، ایجاد برش های زمانی[۲] از تصاویر سه بعدی است که با استفاده از آن ها ساختارها را به دقت می­توان از بالا نظاره کرد (شکل۲-۹).

[۱] time structure map

[۲] time slice

sh8-9

 

  • اطلاعات چینه شناسی: اطلاعات چینه شناسی حاصل از بررسی لرزه ای در چارچوب چینه­شناسی لرزه ای[۱] بیان می شود. در چینه شناسی لرزه ای، بخش­های لرزه ای به سکانس های لرزه ای مشخصی تقسیم می شود. این سکانس ها توسط الگوهای انعکاسی نظیر آنلپ[۲]، دانلپ[۳]، تاپلپ[۴]، و سطوح فرسایشی[۵] مشخص می شود (شکل ۲-۱۰ و ۲-۱۱).

[۱] seismic stratigraphy

[۲] onlap

[۳] downlap

[۴] toplap

[۵] erosion

sh10-11

بعد ازتفکیک یک بخش لرزه ای به سکانس ها، هر سکانس را می توان بر اساس ساختار و الگوی داخلی انعکاس هایش تجزیه و تحلیل کرد. کاربرد ساختار و الگوی داخلی انعکاس ها را برای تعبیر و تفسیر رخسارهای رسوبی، آنالیز رخسارهای لرزه ای[۱] می نامند. رخسارهای لرزه ای شامل انواع موازی، نیمه موازی، واگرا، سیگموئید، مایل و پشته ای است. هرکدام از آن ها بیانگر شرایط خاص رسوبگذاری است. بدیهی است که تشخیص محیط رسوبی و پیش بینی رخساره های سنگی در بخش های لرزه ای اهمیت به سزایی در کارهای اکتشافی دارد و ما را قادربه شناسایی مکان های پتانسیل برای سنگ منشا، مخزن و پوش سنگ می نماید.

دامنه[۲]: دامنه شدت نسبی پیک و تراف ها در نیمرخ لرزه ای است (شکل ۲-۱۲). رسوبات کربناته با لایه بندی خوب، معمولا دامنه قوی را نشان می دهد. این حالت در محیط های کربناتی خالص یا  محیط هایی که کربناته ها با لایه های تبخیری یا شیلی و مارنی همراهند دیده می شود. برخلاف آن بخش های داخلی ریف ها اغلب خصوصیات لرزه ای با دامنه گم رانشان می دهد.

[۱] seismic facies analysis

[۲] Amplitude

sh12

 

فرکانس[۱]: فرکانس در واقع تعداد بازتاب های لرزه ای واحد زمان رفت و برگشت امواج لرزه ای است (شکل ۲-۱۳). فرکانس نسبت به عمق کاهش می یابد و به طور کلی، کربنات ها با فرکانس کم نسبت به رسوبات آواری نسبت به رسوبات آواری مشخص می شود که بیشتر بخاطر سرعت بالای امواج صوتی درآن ها است. در رخسارهای عمیق، شاید بخاطر عمق تدفین، فرکانس کاهش می یابد. در تمامی حالات محیط های رسوبی، رخساره پیشرونده دارای فرکانس متفاوت است. فرکانس های بالا در محیط های پلاتفرمی یافت می شود، لذا حد تفکیک[۲] درونی بالایی داشته و ساخت های ظریف آن ها دربخش های لرزه ای قابل تشخیص است.

[۱] Frequency

[۲] resolution

sh13

پیوستگی[۱]: پیوستگی در نیمرخ های لرزه ای بیانگر تداوم جانبی لرزه ای است (شکل ۲-۱۴) هیچ محیطی قابل مقایسه با پلاتفرم های کربناته از نظر پیوستگی بازتاب لرزه ای نیست. تداوم و پیوستگی در آثار لرزه ای نیز می تواند در محیط های عمیق دیده شود. در مقابل، محیط های شیب فلات قاره معمولا دارای بازتاب کوتاهتر هستند که بخاطر وقایع رسوب گذاری مانند ریزش و لغزش رسوبات است. درنهایت محیط های رسوبی کربناته نظیر پلاتفرم کربناته، حاشیه پلاتفرم، شیب قاره و بخش های عمیق حوضه داری ویژگی های لرزه ای مشخصی بوده که در شناسایی آن ها کمک می نماید و لذا می تواند راهنمای خوبی برای مکان های دارای پتانسیل هیدروکربنی است.

[۱] continuity

sh14

  • اطلاعات محتوی سیال سازند: تجمع مواد هیدروکربنی را بعضی مواقع می توان بر روی بخش­های لرزه ای توسط انعکاس های قوی غیرمعمول به نام نقاط روشن[۱] تشخیص داد. این انعکاس های با دامنه قوی (شکل ۲-۱۵) به ضریب انعکاس های بسیار بالای زون گازدار در مخازن هیدروکربنی نسبت داده می شود. وجود گاز سبب تباین بسیار قوی در مقاومت صوتی لایه ها می شود. در صورت عدم وجود نقاط روشن، سطح سیالات مخازن ممکن است توسط نقاط صاف[۲] که نسبت شیب لایه ها افقی هستند، مشخص شود.(R.Rezaee ,2001)

در ادامه در مورد این موضوع بیشتر توضیح داده خواهد شد.

[۱] bright spot

[۲] flat spot

sh15

 

۲-۲-تعیین گاز با استفاده از اطلاعات لرزه نگاری

وجود گاز در مخازن معمولا با یک پاسخ مناسب در لرزه نگاری قابل شناسایی است و برای تفسیر کننده از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در ادامه معیارهای اصلی تشخیص گاز توضیح داده خواهد شد.

اثر بر روی مقاومت صوتی[۱] : پارامترهایی که در پاسخ از یک مخزن دخیل هستند عبارتند از مقاومت صوتی گاز درون مخزن، پوش سنگ و ضخامتی از مخزن که با گاز پر شده است. اگر ستون گاز به اندازه کافی ضخیم باشد و بین گاز و نفت و یا گاز و آب اختلاف مقاومت صوتی باشد، انعکاس از این بخش از مخزن اصطلاحا نقاط صاف[۲] نامیده می شود. به صورت حساب سرانگشتی، نقاط صاف عموما در سنگ های کربناته و ماسه سنگهای متخلخل تاحدود اعماق ۵/۲ کیلومتر به پایین یافت می شود. شکل ۲-۱۶ به صورت خلاصه نشان دهنده رابطه بین اختلاف مقاومت صوتی اعماق و اشباع نفت وگاز است. توجه داشته باشید این شکل نمایشی برای  درصد پایین اشباع گاز می باشد. زیر این عمق تاثیر گاز بر روی سرعت کم است وتغییرات انعکاس بخاطر گاز، کاهش می یابد. نقاط صاف همیشه به صورت ضریب انعکاس مثبت بر روی لرزه نگاری توسط قطبش نرمال اس.ای.جی[۳] و یا بصورت پیک در بخش قطبش معکوس[۴] ظاهر می شوند. (شکل ۲-۱۷)

[۱] Acoustic Impedance

[۲] Flat spot

[۳] SEG normal polarity

[۴] Reverse polarity

sh16

screenshot-90

عموما سطح تماس گاز با سیالات در موازات با راستای افق می باشد اما به علت فشار پایین و سرعت کمتر در محدوده گازی در نمودار زمان، همیشه به صورت افقی ظاهر نمی شود. (شکل ۲-۱۸)

نقاط صاف شاید بهترین شناساگرها باشد. اما سایر تغییرات مقاومت تشخیصی بین پوش سنگ و منطقه گازدار مخزن، باعث تاثیرگذاری در قطبش و مقاومت بر روی انعکاس از قسمت فوقانی مخزن می شود.

ناهنجاری های دامنه در دو بخش زیر تقسیم می شوند:

۱-ناهنجاری های خیلی بلند که معمولا بصورت نقاط روشن[۱] می باشد.

۲-ناهنجاری های کوتاه که معمولا به صورت نقاط کم نور[۲] می باشد.

[۱] Bright spot

[۲] Dim spot

sh18-2

تفسیر کننده باید به منطقه تغییر قدرت انعکاس که مربوط به منطقه اصلی زمین شناسی نمی شود، توجه کند. نقاط روشن معمولا وابسته به مناطق ماسه سنگی متخلخل می باشد. در دنباله ماسه – رس، از سمت رس به ماسه انعکاس مثبت تر و قدرت متوسط برای سنگ با تخلخل ضعیف، اشباع شده با آب یا نفت می باشد. ضریب انعکاس ضعیف تر یا منفی تر با افزایش تخلخل حاصل می شود. اما اگر سنگ بسیار متخلخل باشد و حاوی گاز باشد، ضریب انعکاس به شدت منفی خواهد شد. که به صورت نقاط روشن ظاهر می شود. (شکل ۲-۱۹) این در صورتی است که نقاط روشن بخاطر کاهش ضریب انعکاس در مخازن با تخلخل کم و ماسه سنگی فشرده و یا مخازن کربناته معمول هستند. در این موارد سنگ رس/ ماسه سنگ فشرده یا سنگ رس/کربناته معمولا ضریب انعکاس مثبت شدیدتری دارند. گاز معمولا باعث کاهش ضریب انعکاس بخاطر تضعیف دامنه و نقاط تاریک می­شود (شکل ۲-۲۰). ناهنجاری های دامنه معمولا همراه با تغییرات مربوط به قطبش می باشد. این تاثیرات قظبش در شکل ۲-۲۱ خلاصه شده است. برگشت قطبش انعکاس دهنده در سطح تماس گازونفت و یا گازوآب از خصوصیات معمول نقاط روشن است.

sh19-2

sh20-2

sh21-2

اثر سرعت: اگر ستون گاز به اندازه کافی ضخیم باشد ممکن است انعکاس اجبار به پایین[۱] دیده شود. برای ایجاد اجبار به پایین که احتمال وجود ستون گازرا بررسی می کند، وجود اختلاف سرعت لازم است. اگر سرعت محاسبه شده برای یک فاصله زمانی که اجبار به پایین را ایجاد می کند، نامعقول باشد برای مثال ۱۰۰۰ m/s (3300 ft/s) در این سرعت اشتباهی رخ داده است و این اثر مربوط به وجود گاز نمی باشد.

اثر سایر پارامترها: از بین رفتن فرکانس گاهی در زیر نقاط روشن دیده می شود. این به خاطر جذب بیشتر امواج لرزه نگاری در منطقه گازدار نسبت به منطقه آب دار است. این جذب به صورت انتخابی باعث ناپدیده شدن امواج با فرکانس های بالاتر می شود. هم افزایش و هم کاهش دامنه، گاهی اوقات همراه با نقاط روشن مشاهده می شود. میزان از دست رفتن در اثر انتقال[۲] در مخازن اشباع با گاز در حالت پیش بینی در مقایسه با داده های تجربی اندازه گرفته شده بسیار کمتر است. کاهش دامنه در هر دو حالت بالا و پایین نقاط روشن ممکن است بخاطر اثر افزایش به صورت خودکار[۳] –باز خوانی که برای متعادل کردن دامنه در مراحل لرزه نگاری- و پاسخ به دامنه های بسیار بلند نقاط روشن باشد. افزایش دامنه در زیر نقاط روشن می توان گفت تقریبا بخاطر افزایش سطح سیگنال همراه با نقاط روشن چندگانه است. در هر صورت اگر سایه فقط زیر نقاط روشن و نه در بالای آن مشاهده شود ممکن است به خاطر از دست رفتن در اثر انتقال در مخازن متعدد گازی باشد.

پراش ها در جایی که سیگنال های جانبی در تضاد با مقاومت صوتی باشد توسعه می یابند که معمولا در کناره های نقاط روشن دیده می شوند. این در جایی که ضخامت گاز به تدریج کاهش می یابد، انتظار نمی رود که وجود داشته باشد.

ابرهای گازی[۴] اطلاعات ضعیفی بالای ساختار منطقه زون گازدار هستند که معمول و مشخص اند (شکل ۲-۲۲). اطلاعات ضعیف مناطق تصور می شود که به خاطر پراکندگی انرژی های لرزه نگاری توسط خروج گاز از پوش سنگ بالای مخازن گازی می باشد. نشست گاز[۵] به داخل پوش سنگ می تواند علت این پدیده باشد، مانند نشست در راستای صفحات گسل، شکستگی و یا فشار بیش از حد سنگ های فشرده شده[۶]. اگرچه ابرگازی یک راه ساده برای تشخیص امکان وجود ساختار گازی می باشد اما اشکالی که دارد این است که اگر میدان گازی زیر ابرگازی یافت شود، ممکن است در تفسیر تفسیرکننده ای که نقشه لرزه نگاری مخزن را تهیه می کند باعث خطا شود.

[۱] Push-down

[۲] transmission losses

[۳] automatic gain effect

[۴] Gas chimney-Gas clouds

[۵] Gas leakage

[۶] seal rock

sh22-2

عوامل چالش[۱]: توجه به هریک از اثراتی که در بالا توضیح داده شد برای استنتاج وجود ناحیه گازی باید صورت بگیرد. گاهی اوقات ممکن است چند اثر با هم جمع شوند و پاسخی شبیه ناحیه گازی را به ما بدهند. به هر حال تمام اثرات قابل توسعه نیستند و تعدادی از عوامل چالش وجود دارد.(E.Badly,1987)

۱- اشباع گاز[۲]: متاسفانه اشباع گاز در حدود ۵% است که می تواند دامنه قابل تشخیص در ماسه سنگ های متخلخل ایجاد کند (Domenico 1973). ماسه سنگ ها با درصد اشباع پایین گاز هنگامی می توانند بر روی دامنه اثر داشته باشند که فقط آب درون چاه جریان داشته باشد.

۲-ناهنجاری های دامنه[۳]: تمام نقاط روشن به خاطر وجود گاز نمی باشد. کربنات ها، ساختارهای آذرین و لایه های نازک در مقایسه با لایه های ضخیم همه این ها می توانند ضریب انعکاس با ناهنجاری بالا را تولید کنند (شکل ۲-۲۳). در سنگهای کربناته، ساختارهای آذرین و سایر سنگها با مقاومت صوتی بالا، ضریب انعکاس مثبت خواهد شد (گاز باید ضریب انعکاس شدیدا منفی داشته باشد)، که بروی صفحه قطبش قابل شناسایی است. اگرچه ناهنجاری های دامنه ی لایه های ضخیم همراه با لایه های نازک متخلخل ماسه سنگی می تواند هم دامنه بلند و هم ضریب انعکاس منفی را ایجاد کند. لایه های ذغال سنگی همچنین می توانند دامنه بلند تولید کنند، اما انعکاس قطبش آن منفی است. آنچه که واضح است باید در تشخیص ناهنجاری های دامنه دقت لازم را داشت.

۳-نقاط صافی که به دلیل اثر دیاژنز می باشند که در ادامه توضیح داده خواهد شد.

[۱] Pitfalls

[۲] Gas saturation

[۳] Amplitude anomalies

sh23-2

شکل ۲-۱۶ نشان می دهد که افزایش در اشباع نفت باعث کاهش تدریجی در مقاومت صوتی می شود. این اثر معمولا در اعماق کم قابل مشاهده است. هر چند این اثرات خیلی محسوس نیستند و تشخیص وجود نفت در بخش لرزه نگاری مشکل است. با وجود این، نقاط صاف در بعضی از میدان ها در محل سطح تماس نفت و آب قابل رویت است (شکل ۲-۲۴). مکیل و نت (Meckel & Nath 1977) نشان دادند که در لرزه نگاری مصنوعی[۱] دریای شمال نقاط صاف در مرز سطح تماس آب و نفت توسعه یافته است. در بسیاری از موارد نقاط صاف همراه با سطح تماس آب و نفت به خاطر وجود نفت مقاومت صوتی کاهش نمی یابد. اما در مخازن دیاژنز که پدیده سیمانی شدن در مخزن در حال رشد است به خاطر وجود نفت این کاهش مقاومت مشاهده می شود (Hancock&Taylor,1978). بسیاری از میدان های دریای شمال این موضوع را تایید می کنند. در ماسه سنگهایی که دارای کربناته هستند، ذرات به خوبی توسط سیمان به هم چسبیده نشده اند اما در زیر سطح تماس نفت و گاز سنگها به خوبی توسط کائولین و ایلیت به یکدیگر متصل شده اند.  (De’ath&Schuleman,1981). اثر سیمانی شدن[۲] بر روی مقاومت صوتی می تواند به اندازه کافی بزرگ باشد که انعکاس سطح تماس نفت و گاز را نشان دهد به طوری که ممکن است هنگام حفاری نقاط صاف که انتظار داریم گاز داشته باشیم بجای آن نفت بیابیم.

[۱] Synthetic seismic

[۲] Cementation

sh24-2

 

در شرایط مناسب آب همراه با گاز طبیعی که عمدتا شامل متان است می تواند یج ببندد. در این حالت بجای اینکه کریستال های آب هگزونال باشد در فرم مکعب ایجاد می شود که می تواند مولکول های گاز را در خود به دام بیندازد. هیدرات گاز در شرایط دما و فشار مشخص و محدود پایدار است (شکل ۲-۲۵). مک لود (Macload,1982) در مورد فاکتورهایی که وقوع هیدرات  را منجر می شود، تحقیق کرده است. به انعکاس از مکان پایه و محتوی هیدرات گازی تا کف دریا در نقشه توپوگرافی BSRs[1] گفته می شود. هیدرات گازی برای تفسیر کننده بسیار مهم است زیرا تضاد مقاومت صوتی بین هیدرات گازی و لایه های رسوبی می تواند باعث انعکاس شود (شکل ۲-۲۶). هیدرات گازی هم دانسیته و هم سرعت صوت را در لایه های رسوبی افزایش می دهند و همراه بودن لایه پایه هیدرات گازی باعث ایجاد ضریب انعکاس شدیدا منفی می شود.

[۱] Bottom Simulating Reflections)

sh25-2

sh26-2

 

 

۲-۵-اثر دیاژنز بر روی اطلاعات لرزه نگاری

اینکه اثر دیاژنز نتواند انعکاسی که در رابطه با سطح تماس آب ونفت تولید باشد را تولید کند، امکان پذیر است. یکی دیگر از پتانسیل های مقاومت مرزی می تواند دیاژنز لایه  های غنی از سیلیکات باشد. هین و همکاران در سال ۱۹۷۸ نشان دادند که انحلال و رسوب دیاتوم فراستل[۱] – دیواره سیلیکونی صفحات تک سلولی میکروسکوپی- باعث تغییر از opal-A به opal-CT می شود. این تغییر باعث می شود که تخلخل کاهش یابد و نتیجه آن افزایش دانسیته و سرعت می باشد. این افزایش می تواند سبب تولید مقاومت صوتی متضاد و قابل شناسایی شود. تغییر از opal-A به opal-CT وابسته به عمق تدفین که نتیجه انعکاس به موازات کف دریا و یا نوع دیگر BSR می باشد. Opal-CT در واقع به کوارتز تغییر می یابد و همراه با دیاژنز پتانسیل انعکاس را دارد.

از آن جایی که تغییر دیاژنز از opal-A به opal-CT به عمق وابسته است. آن ها در اثر گذشت زمان به سمت بالا مهاجرت می کنند. در زیر پیشرانه مهاجرت، معمولا دیاژنز دیده می شود و معمولا کاهش دامنه انعکاس غالبا زیر BSR ها دیده می شود. تفسیر عوامل چالش جایی امکان پذیر است که بین BSR  و سایر انعکاسات بتوان تفاوت قائل شد. زیرا در صورت تفسیر غلط می توان بجای دنباله سطح تماس نفت و گاز و یا نقاط صاف در نظر گرفت (شکل ۲-۲۷). در این شکل به سختی می توان مشخص کرد که انعکاس از یک BSR است، پیکربندی طوری است که خصوصیات تجمع گاز، نقاط صاف، قطبش معکوس و انعکاس از حاشیه را همراه است. (E.Badly,1987)

[۱] Diatom frustules

sh27-2

 

 

[/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