بررسي رابطه ضريب سيمان شدگي و تخلخل بدست ا مده از ا ناليز مغزه و مقايسه ا ن با روابط تجربي Shell و Borai در يكي از مخازن دولوميتي جنوب غرب ايران

Transcript

1 ماهنامه اكتشاف و توليد/ شماره / 8 شهريورماه 90 بررسي رابطه ضريب سيمان شدگي و تخلخل بدست ا مده از ا ناليز مغزه و مقايسه ا ن با روابط تجربي Shell و Borai در يكي از مخازن دولوميتي جنوب غرب ايران عليرضا رستمي محمد حسني گيو مديريت اكتشاف شركت ملي نفت ايران پارامتر ا ب اشباع شدگي يكي از مهم ترين پارامترهاي پتروفيزيكي مخازن هيدروكربوري است. رايج ترين فرمول محاسبه ا ب اشباع شدگي رابطه ا رچي مي باشد. نقش ضريب سيمان شدگي( ) در اين رابطه بسيار اساسي است به طوري كه تغيير اندك اين ضريب موجب تغييرات قابل توجه ا ب اشباع شدگي مي شود. مقدار به مقدار و نوع تخلخل تراوايي بافت سنگ شوري ا ب سازند و موارد ديگري بستگي دارد و از نمونه اي به نمونه ديگر تغيير نموده و نمي تواند ثابت فرض شود. در اين مطالعه به منظور بررسي ارتباط ضريب و مقدار تخلخل تعداد 7 نمونه از يكي از مخازن هيدروكربوري دولوميتي جنوب غرب ايران (حوضه زاگرس)- در دو ميدان مختلف- انتخاب شد. نمونه ها بر اساس دياگرام تخلخل- تراوايي لوسيا به سه گروه تقسيم شدند. دياگرام هاي متقابل تمام لگاريتمي فاكتور مقاومت سازند در مقابل تخلخل (F-Ø) و نيمه لگاريتمي ضريب سيمان شدگي در برابر تخلخل (-Ø) براي هر گروه به طور جداگانه و براي كل داده ها نيز به طور يكپارچه رسم شدند. همچنين روند تغيير در مقابل Ø داده هاي ا ناليز مغزه با مقادير محاسبه شده بر اساس فرمول هاي Shell و Borai مقايسه شدند. با افزايش مقدار تخلخل مقادير بدست ا مده از ا ناليز مغزه و محاسبه شده از رابطه Borai افزايش مي يابند در حالي كه فرمول Shell رابطه معكوسي (خصوصا در تخلخل هاي كمتر از 0%) را نشان مي دهد. در نهايت بر اساس روابط خطوط رگرسيون به دست ا مده از دياگرام هاي متقابل -Ø رابطه جديدي براي محاسبه اراي ه گرديد. محاسبه مقادير براساس اين رابطه در مخازن دولوميتي مشابه خطاي محاسبه ا ب اشباع شدگي را تا حد مطلوبي كاهش خواهد داد. حوضه زاگرس مغزه ضريب سيمان شدگي تخلخل مخازن دولوميتى مقدمه بخش مهمي از ميادى بزرگ نفتي جهان كه %8 از نفت وگاز جهان را توليد مي كنند در سنگ هاي كربناته واقع شده اند. در صورتي كه ميدان هاي نفتي خاورميانه به توسعه كامل برسند % 65 از هيدروكربور توليدي از سنگ هاي كربناته ا ن ها به دست خواهد ا مد. معمولا سنگ هاي كربناته در جهات عمودى و جانبى ناهمگن تر از ماسه سنگ ها مى باشند. اين ناهمگني به دليل تنوع شكل و اندازه منافذ است كه خود ناشي از تنوع بافتي و پتانسيل بالاي دياژنتيكي اين سنگ هاست[ 8 ]. بخش قابل توجهى از تخلخل در سنگ هاي كربناته مي تواند به صورت شكستگي ها حفره ها و در بعضى موارد به صورت غارهاى بزرگ شكل بگيرد. بنابراين توزيع تخلخل مي تواند خيلى متغير باشد به طوري كه بعضى چاه ها در مخازن كربناته ممكن است هزاران متر مكعب در روز توليد نمايند در حاليكه در نزديكى همان چاه ها چاه هاي با توليد ناچيز نيز وجود دارد. برا ورد پارامترهاي پتروفيزيكي و به خصوص محاسبه صحيح ا ب اشباع شدگي در چاه هاي حفاري شده ا زمايش و توليد در فواصل مطلوب عمدهترين اهداف در اكتشاف و توسعه منابع هيدروكربوري است. به حداقل رساندن خطاي محاسباتي و اراي ه روشي كه بتواند در صورت كمبود دادهها مورد استفاده قرار گيرد اهميت ويژهاي دارد. يكي از پارامترهاي مهم در محاسبه ا باشباعشدگي از طريق فرمول a Rw ا رچي ) n ( SW = ضريب سيمانشدگي (توان تخلخل) φ Rt است كه مطالعه حاضر نيز به عنوان بخشي از اين بررسي به نحوه محاسبه و محدوده تغييرات ا ن در فواصل دولوميتي شدة يكي از مخازن هيدروكربوري جنوب غرب ايران ميپردازد. - مروري بر مطالعات قبلي فاكتور مقاومت سازند (F) اولين بار توسط ا رچي [] به صورت نسبت هدايت الكتريكي ا ب شور به هدايت الكتريكي ماسه سنگ تميز كاملا اشباع از ا ب تعريف شد: rostai49@yahoo.co.hassanigiv00@gail.co 6

2 مقالات F= C w / C o = R o / R w () ا رچي دريافت كه رابطه اي بين فاكتور مقاومت سازند( F ) و تخلخل (Ø) سنگ به صورت زير وجود دارد. F= a Ø - () ا رچي در ا هك هاي تميز مقدار ثابت را براي پيشنهاد كرد. ضريب سيماني شدن پارامتر پيچيده اي مي باشد و عواملي نظير مقدار تخلخل مقدار تخلخل حفره اي مجزا قطر گلوگاه ها و توزيع اندازه گلوگاه هاي تخلخل بر بزرگي ا ن تا ثير دارد. مقدار مي تواند از تا 5 متغير باشد. تنها راه مطمي ن اندازه گيري در ا زمايشگاه است. براي اندازه گيري ابتدا فاكتور مقاومت سازند محاسبه مى شود. به اين ترتيب كه ابتدا پلاگ مغزه مورد ا زمايش با ا ب نمك با شوري معادل شوري ا ب سازند اشباع شده R w مشخص) و در فشارهاي مختلف 57) و ) R) o تعيين مي شود. با استفاده از معادله فاكتور 5000 پام) مقاومت پلاگ ) مقاومت سازند محاسبه مي گردد. از ميان تمام فشارهاي اندازه گيري شده داده اي انتخاب مي شود كه معادل فشار مو ثر مخزن باشد. براي به دست ا وردن مقدار داده هاي فاكتور مقاومت سازند و تخلخل (در فشار موثر مخزن) در نموداري با مقياس تمام لگاريتمي در مقابل همديگر رسم مي شوند به طوري كه شيب خط حاصله برابر با مقدار متوسط است. در صورتي كه نتايج اندازه گيري مقاومت پلاگ هاي مغزه در ا زمايشگاه موجود نباشد مي توان از روابط تجربي استفاده نمود. متعدد بودن اين روابط به علت ا ن است كه هدف همه ا ن ها توصيف فاكتور پيچيده اي مانند با چند پارامتر و در غالب موارد بيشتر با تخلخل است. در مورد كربنات ها اين فرمول ها - به صورت ويژه اي- كاملا ناحيه اي هستند. به عنوان مثال سنگ هاي كربناته با تخلخل حفره اي مقاديري از را نشان مي دهند كه كاملا با مقادير به دست ا مده براي سنگ كربناته ديگر با همان مقدار تخلخل از نوع ديگر متفاوت است. لوسيا در تقسيم بندي سنگ ها براساس تخلخل سنگ هاي كربناته را براساس مقدار تخلخل حفره اي و اينكه ا يا تخلخل هاي حفره اي به هم مرتبط يا غير مرتبط هستند تقسيم بندي كرد. وي نتايج ا زمايشگاهي مغزه هاي طيف وسيعي از مخازن كربناته و تا ثير تخلخل حفره اي غير مرتبط را بر بررسي نمود. روند مشاهده شده نشان دهنده افزايش با افزايش نسبت تخلخل حفره اي غير مرتبط به تخلخل كل بود و پيشنهاد نهايي وي استفاده از روابط فابريك سنگ و نسبت تخلخل حفره اي به تخلخل كل در محاسبه بود. لوسيا اعتقاد دارد كه تخلخل هاي حفره اي مجزا اثر زيادي بر مقدار دارند [5]. بوراي در بررسي اختلافات ناشي از تفسير لاگ و نتايج ا زمايش هاي انجام شده در كربنات هاي كم تخلخل برخي از ميادين حاشيه جنوبي خليج فارس فرمولي براي تخمين ضريب سيمان شدگي پيشنهاد كرد. بوراي مشاهده نمود كه مقدار متناسب با كم شدن مقدار تخلخل كاهش مي يابد []. به واسطه تا ثير مهمي كه مقدار در محاسبه ا ب اشباع شدگي در فرمول ا رچي دارد چنانچه محدوده تغييرات به درستي در نظر گرفته نشود ا ب اشباع شدگي نادرستي به دست خواهد ا مد. به طور مثال چنانچه مقادير يكساني براي ساير پارامترهاي موجود در محدوده تغييرات فرمول عمومي ا رچي F= a Ø - = فرمول عمومي براي ا هكهاي گچي [](chalky) براي ماسه هاي تحكيم يافته[ ] F= / Ø F= 0.8/ Ø = F=.45/ Ø.7 براي ماسههاي ا هكي[ 4 ] =/7 F= 0.85/ Ø.4 براي ا هكها[ 4 ] =/4 F=.45/ Ø.54 فرمول فيليپ براي ماسه و ماسه سنگها[ ] =/54 F=.65/ Ø. پيشنهادي براي ماسههاي شيلي[ ] =/ =/54 معروف به فرمول Huble براي ماسه سنگها[ 4 ] پيشنهاد شلمبرژه براي سنگهاي كربناته[ 9 ] پيشنهاد Shell براي كربناتهاي كم تخلخل[ 9 ] F= 0.6/ Ø.5 F= / Ø.-.5 F= / Ø / Ø = / /5 = / Ø =.4(Ø sv / Ø t ) +.76 Ø t تخلخل كل sv Ø تخلخل حفره اي غير مرتبط 000 روابط تجربي محاسبه فاكتور مقاومت سازند( F ) و نيز محاسبه محدوده تغييرات ضريب سيماني شدن () per ( Fraction ) دياگرام متقابل نتايج ا زمايشگاهي تخلخل - تراوايي مغزه هاي مورد مطالعه و رده بندي ا ن ها =. ( 0.05 / (Ø )) ø ø = e تخلخل قالبي پيشنهادي براي كربناتها برمبناي نسبت تخلخل حفرهاي و تخلخل كل[ 5 ] پيشنهادي براي كربناتهاي كم تخلخل[ ] پيشنهادي براي كربنات ها[ 6 ] 6

3 ماهنامه اكتشاف و توليد/ شماره / 8 شهريورماه 90 مقايسه مقادير در دو حالت fit) =a (Forced و a متغير Class a R (forced fit a=) /6 0/7 0/48 /68 /7 /6 0/46 /96 /4 /7 0/50 /9 All / 4/8 0/8 /75 محاسبه ا ب اشباع شدگي در نظر گرفته شود با تغيير مقدار از به مقدار ا ب اشباع شدگي از % به % 7 تغيير خواهد يافت. در جدول بخشي از روابط تجربي پيشنهاد شده توسط محققين مختلف براي مقايسه اراي ه شده است. - داده ها و روش كار به منظور ارزيابي محدوده تغييرات و نحوه تغيير مقدار ضريب سيماني شدن در فواصل دولوميتي يكي از مخازن هيدروكربوري جنوب غربي ايران (حوضه زاگرس) نتايج اندازه گيري مقاومت تعداد 7 نمونه از فواصل هيدروكربوردار در دو ميدان مختلف مورد ارزيابي قرار گرفت. با استفاده از روش فابريك سنگ جداسازي و گروه بندي وضعيت اندازه بلورهاي دولوميت و تخمين نحوه تا ثير ا ن ها بر روي خواص پتروفيزيكي انجام شد كه بر اين اساس نمونه ها مطابق شكل به سه گروه تفكيك شدند [5]. گروه اول: اين گروه شامل دولوگرينستون هاي ريز تا متوسط بلور (كه بلورهايي با اندازه بيش از 00 ميكرون دارند) با تخلخل هاي بين بلوري همراه با دولوستون هاي درشت بلور كه رفتار پتروفيزيكي مشابه با هم دارند مي باشد. گروه دوم: دولوپكستون هاي دانه افزون ريز تا متوسط بلور و نيز دولوستون هاي گل افزون با بلورهاي متوسط با اندازه بلورهاي ميكرون در اين رده قرار مي گيرند كه بيشتر نمونه هاي اخذ شده را در بر گرفته اند. در اين گروه تخلخل حفره اي متوسط نيز ديده مي شود. گروه سوم: اين گروه شامل دولووكستون ها و دولوستون هاي گل افزون ريز بلور هستند كه اندازه بلورها از 0 ميكرون كوچكتر است. - بحث به منظور به دست ا وردن مقادير متوسط براي هر گروه از داده ها مقادير F در مقابل Ø روي دياگرام تمام لگاريتمي در دو حالت ثابت (=a) و متغير a ترسيم شد. حالتa= زماني است كه مسيرهاي جريان سيال را مستقيم فرض كنيم و حالت متغير بودن a حالت طبيعي (پيچيده بودن) مسيرهاي جريان است. مقادير به دست ا مده حاصل از اين ارزيابي در جدول شماره ا ورده شده است. همانگونه كه مشاهده ميشود در حالتa= مقادير از /96-/68 متغير است و نزديك به عدد در فرمول پيشنهادي ا رچي ميباشد. در حالتي كه مقدارa متغير در نظر گرفته شود مقادير از /4 / تغيير ميكند. براساس دو پارامترØ وF حاصل از نتايج ا زمايش پلاگهاي مغزه LogF مقادير واقعي با استفاده از رابطه = محاسبه شد. براي Logφ بررسي رابطه و Ø مقادير به دست ا مده از ا ناليز مغزه و مقادير محاسبه شده از روابط تجربي شل [9] و بوراي [] دادهها در هر گروه درمقابلهمديگر ترسيمومقايسهشدند (شكلهاي و 4 ).همانطور كه مشاهده ميشود با افزايش مقدار تخلخل مقادير واقعي و به دست ا مده از رابطه بوراي افزايش مييابد. در صورتيكه فرمول شل رابطه معكوسي را بين تخلخل و نشان ميدهد. به اين صورت كه با افزايش تخلخل مقدار كاهش مييابد. حداكثر اختلاف واقعي بهدست ا مده از رابطه بوراي و بهدست ا مده از رابطه شل در تخلخلهاي كمتر از % 5 است. همانگونه كه مشاهده ميشود در تخلخلهاي كمتر از % 5 فرمول بوراي نيز منجر به يك تخمين بيشينه estiate) (Over (به ويژه درگروه ) ميشود. از طرف ديگر اگر چه رابطهشلبرايكربناتهايكمتخلخلوبدونشكستگيپيشنهادشده محاسبهمقادير با استفاده از اين رابطهبهخصوص دركربناتهايكم تخلخلوقرار دادن ا ن در فرمول ا رچيبرايمحاسبه ا ب اشباعشدگي خطاي زيادي را به دنبال خواهد داشت. لذا يافتن معادلهاي عمومي كه در نبود دادههاي حاصل از ا ناليز مغزه بتواند به جاي عددي ثابت در محاسبات مربوط به ا ب اشباع شدگي استفاده گردد بسيار ضروري به نظر ميرسد. با توجه به معادلات خطوط رگرسيون دياگرامهاي رسم forced fit y = 4.8x -.44 R = y =.005x R = y =.499x +.59 R = ( ) ( ) ( ) دياگرام هاي متقابل تخلخل در مقابل فاكتورمقاومت سازند در دو حالت a متغير (الف) و =a (ب) و دياگرام متقابل تخلخل در مقابل ضريب سيماني شدن (ج) براي كل داده ها 6

4 مقالات y =.79x -.46 R = y =.608x -.7 R = y =.70x R = ( Forced fit) -( Forced fit) -( Forced fit) y =.006x R = y =.048x R = y =.086x R = y =.605x 0.87 R = y =.799x 0.89 R = y =.68x 0.8 R = دياگرام هاي متقابل تخلخل در مقابل فاكتور مقاومت سازند در دو حالت a متغير و =a و تخلخل در مقابل ضريب سيمان شدگي براي گروه هاي سه گانه y =.79x -.46 R = y =.608x -.7 R = y =.70x R = ( Forced fit) -( Forced fit) -( Forced fit) y =.006x R = y =.048x R = y =.086x R = y =.605x 0.87 R = y =.799x 0.89 R = y =.68x 0.8 R = مقايسه روند تغييرات ضريب سيمان شدگي به دست ا مده از ا ناليز مغزه محاسبه شده از طريق فرمول هاي شل و بوراي و رابطه پيشنهادي در مقابل تخلخل مغزه 64

5 ماهنامه اكتشاف و توليد/ شماره / 8 شهريورماه () () () () All Data () () () () 5 مقايسه روند تغييرات ضريب سيمان شدگي حاصل از ا ناليز مغزه و ضريب سيمان شدگي محاسبه شده بر اساس رابطه پيشنهادي در مقابل تخلخل مغزه شده است و اميد است كه با بكارگيري نمونههاي متنوعتر و بيشتر در شده درمقابلØ وبه روشسعيوخطا بهترين رابطهمنطبقبر دادهها ا ينده روابط مستحكمتري حاصل گردد. به صورت زير به دست ا مد: منابع [] Archie, G.E., (94), the Electrical Resistivity Log as an Aid in Deterining Soe Reservoir Characteristics, Transactions, AIME. No., pp [] Asquit, G. B. and Gibson, C., (999), Basic Well Log Analysis for Geologists, AAPG, 4p. [] Borai, A.M., (987), A New Correlation for Ceentation Factor in Low Porosity Carbonates, SPE Foration Evaluation, Vol. 4, No. 4, pp [4] Carothers, J.E., (968), A Statistical Study of the Foration Factor Relation to Porosity, The Log Analyst, V.9, pp.8-5. [5] Lucia, F. J., (00), Carbonate Reservoir Characterization, Springer, 6p. [6] Ragland, D.A., (00), Trends in Ceentation Exponents () for Carbonate Pore Syste, Petrophysics, Vol.4, No.5, pp [7] Perez- Rosales, C., (98), On the Relationship between Foration Resistivity and Porosity, SPE, pp5-56 [8] Schlanger, S. O., and Douglas, R. G., (974), The Pelagic Ooze-chalk-liestone Transition and its Iplications for Marine Stratigraphy, in K. J. Hsu and H. C. Jenkyns, eds., Pelagic sedients on land and under the sea, International Association of Sedientologists, Special Publication, pp. نتيجه گيري در نمونه هاي مورد مطالعه با افزايش ميزان تخلخل ضريب سيمان شدگي () نيز افزايش مي يابد. از ا نجا كه مقدار از نمونه اي به نمونه ديگر تغيير مي كند جايگزيني مقدار ثابت (پيشنهادي ا رچي) نيز موجب خطا در محاسبه ا ب اشباع شدگي خواهد شد. محاسبه از طريق رابطه بوراي و به ويژه رابطه شل به خصوص در مخازن با تخلخل كم (كمتر از %) 5 با خطاي قابل توجهي همراه مي باشد. از اين رو محاسبات ا ب اشباع شدگي كه تاكنون با جايگزيني محاسبه شده از فرمول شل انجام شده باشد با خطاي زيادي همراه بوده و بهتر است بازنگري شود. اعمال مقادير محاسبه شده از رابطه پيشنهادي اين مطالعه كاهش خطا در محاسبات ا ب اشباع شدگي در مخازن دولوميتي مشابه را به دنبال خواهد داشت. لازم به ذكر است كه اين مطالعه فقط براساس تعداد 7 نمونه انجام 65