کاربرد نمودارهای چاه پیمایی Gamma-Ray و Sonic در تعیین افقهای کلیدی و ارزیابی پوش سنگ مخزن آسماری، میدان نفتی پازنان

دسته زمین شناسی نفت
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده امیر ساسان زروانی
تاريخ برگزاری ۰۱ اسفند ۱۳۸۵

 

مقدمه :

  پوش سنگها در واقع سنگهایی هستند که می توانند از حرکت رو به بالای هیدروکربن جلوگیری نمایند  (Schowalters, ۱۹۷۶). پوش سنگ ها می توانند از انواع سنگهای رسوبی مانند کربناتها آواری ها و تبخیری ها باشند. از سنگهای کربناته میکریت می تواند یک پوش سنگ خوب باشد، چون این سنگها دانه ریز بوده و تراوایی کمی دارند. مشکلی که در رابطه با این سنگها وجود دارد شکننده بودن آنها است (Downey, ۱۹۸۴). بنابراین در مناطق فعال تکتونیکی میتوانند شکسته شوند و خصوصیت پوش سنگ بودن خود را از دست دهند. در آواریها سنگهای دانه ریز مانند شیل میتواند یک پوش سنگ خوب محسوب شود. در مقایسه با کربناتها شیلها شکنندگی کمتری دارند. سر انجام آخرین و مهمترین گروه پوش سنگها گروه تبخیریها مانند انیدریت و نمک است. آنها از بهترین پوش سنگها (Grunau, ۱۹۸۷) هستند، چون تراوایی نزدیک به صفر دارند و عملکردشان در برابر نیروهای تکتونیکی شکننده نیست. در مناطق فعال تکتونیکی سنگهای تبخیری شکل پذیر هستند و رفتار پلاستیک دارند و هرگز شکسته نمی شوند. در اکثر میادین نفتی دنیا پوش سنگ تنها به عنوان لایه پوشش و حافظ مواد نفتی موجود در سنگ مخزن مطرح است در حالیکه در مناطق نفت خیز جنوب ایران علاوه بر وظیفه مهم فوق جدا کننده دو طبقه فشاری کاملا متفاوت نیز می باشد. مطالعه و شناسایى لایه‌هاى کلیدى (keybed) در پوش سنگ (CapRock) در مراحل مختلف حفارى در جهت بالا بردن دقت و سرعت کار در عملیات از جمله تنظیم سرعت حفارى، شناسایى به موقع نقاط جداره گذارى Casing point و امرى ضرورى به نظر مى‌رسد. این لایه‌هاى کلیدى کم و بیش در تمام نقاط پوش سنگ ترکیب لیتولوژى خاصى را نشان مى‌دهند

     امروزه در صنعت نفت شناسایى لایه‌هاى کلیدى یا در واقع تعیین لیتولوژى لایه‌ها با دقت بیشتر و با کم‌ترین خطا صورت مى‌گیرد از جمله روش‌های مورد استفاده می توان از روشهاى نمودارچاه پیمایی نام برد. از مزایاى استفاده از این روش مى‌توان به سهولت و تسریع کار مطالعه و امکان شناسایى سازند و تعیین لیتولوژى آن در اعماق (در مواردى که دسترسى مستقیم به نمونه مقدور نباشد) اشاره کرد. از نمودارهای چاه نگارى مى‌توان به نمودارهاى صوتى(Sonic log) نمودار گاما(Gamma Ray)و غیره نام برد.

 

زمین شناسى منطقه

۴>

میدان نفتى پازنان در ۱۵۰کیلومترى جنوب شرق اهواز، جنوب شرق میدان آغاجارى گرفته است. طول و عرض میدان به ترتیب ۶۰ کیلومتر و ۴ تا ۶ کیلومتر مى‌باشد و یکی از بزرگترین میادین گاز میعانی کشور با ستونی از نفت می باشد. میدان پازنان، طاقدیسى نامتقارن با سرکوهان و گسله‌اى بزرگ و معکوس در یال جنوبى است که احتمالاً تداوم گسله‌ یال جنوبى میدان آغاجارى است. گسلهای بزرگ و نرمال به موازات گسله معکوس یال جنوبى ولى در وضعیتى کم عمق‌تر، ساختمان طاقدیس آسمارى را قطع کرده است.

 

 

۴> روش کار

۴>

با استفاده از نمودارهاى چاه نگارى (نمودار Gamma و Sonic) و تطابق داده های آن با اطلاعات پتروگرافى از ۳۰۰ مقطع نازک و SEM نمونه ها در ۱۰ چاه انتخابى از میدان نفتى پازنان به بررسى و تعیین محل دقیق لایه‌هاى کلیدى و نوع لیتولوژى آن و همچنین در صورت امکان تعیین ضخامت لایه‌ها و تغیرات آنها ونیز تعیین نوع محیط رسوبى آنها بپردازیم.

الف) نمودارهای چاه پیمایی پرتوگاما و صوتى

پس از جمع آورى اطلاعات کلى راجع به میدان نفتى پازنان، چاههایى انتخاب گردید که در آنها پوش سنگ مخزن آسماری (بخش ۱ سازند گچساران) به طور کامل نمونه برداری شده است.  سپس نمودارهاى مربوط به (ضخامت Cap Rock) جهت مطالعه و تفسیر برگزیده شد. نمودار پرتوگاما Gamma Ray میزان رادیو اکتیویته طبیعى سنگها را تعیین نموده در شناخت جنس برخى از سنگها، تطابق چینه شناسى آنها و میزان حضور شیل در طبقات آهکى به خوبى عمل مى‌کند( Sylvain j. pirson ۱۹۷۰).  

ب) پتروگرافى و آزمایش های تکمیلی

۴>

از نمونه های حفاری برداشت شده از اعماق مختلف که عمق آنها با محاسبه دقیق Lag time  صورت می گیرد اسلایه تهیه مى‌گردد (لازم به تذکر است تهیه بعضى از اسلایدها ازلایه‌هاى مشخص از جمله لایه راهنماى B بسیار مهم است).بیش از ۳۰۰ مقطع میکروسکوپى به دقت در زیر میکروسکوپ پلاریزان مورد مطالعه قرار گرفت و جنس دقیق لایه‌ها به تفکیک تعیین و خلاصه آن در (جدول ۲) ارائه شده است. بعضی از نمونه ها توسط SEM (میکروسکوپ الکترونی) مورد بررسی قرار گرفت که در جای خود بحث می گردد.

 

۴>

بحث :

 هر نوع لیتولوژی می تواند برای یک تجمع هیدروکربن نقش پوش سنگ را بازی کند. تنها شرط لازم آن است که حداقل فشار جابجایی در آن واحد لیتولوژیکی بیشتر از فشار شناوری ستون هیدروکربن در محل تجمع باشد (Leythaeuser et al., ۱۹۸۲). بهترین و موثرترین پوش سنگها تبخیریها، آواریهای دانه ریز و سنگهای غنی از ماده آلی هستند. معمولا این لیتولوژی ها بیشتر به عنوان پوش سنگ دیده می شوند، چون فشار بالایی درون مجاری خود دارند، به طور جانبی دوام دارند، نسبتا انعطاف پذیرند و بخش اعظم مواد پر کننده حوظه های رسوبی را تشکیل می دهند. چین خوردگی و گسل خوردگی که همراه تشکیل برخی نفتگیرها صورت می گیردباعث ایجاد تغییر شکل های مهمی در پوش سنگ می گردد. مادستونهای کربناته شاید فشار مویینه بالایی داشته باشند ولی تحت تغییر شکل، شکستگیهای زیادی در آنها توسعه می یابد که در نمکها، انیدریت، شیلهای رسی و سنگهای غنی از ماده آلی اینطور نیست.

نوع لیتولوژى واحدهاى مختلف پوش سنگ با بررسى تغییرات نمودارهای چاه پیمایی تعیین، و ستون لیتولوژى پوش سنگ رسم گردید(شکلهای۲و۳). سپس با استفاده از نمودار صوتى هم ارز آن که انعکاسى از سرعت سیر امواج در سنگهاست (به خصوص در تعیین تخلخل موجود در سنگها بسیار مفید است)(Sylvain j. pirson ۱۹۷۰) و تطابق آن با نمودار گاما موقعیت لایه‌هاى کلیدى مشخص گردید. در این میان شناسایى لایه شیلى بیتومین دار پوش سنگ (K.B/B) بوسیله نمودار گاما و تطابق و تأیید آن توسط نمودار صوتى بسیار حائز اهمیت است. شایان ذکر است طول پیکهاى نمودار با توجه به جنس لپتولوژى تغییر مى‌کند و به طور مثال بلندترین پیک مربوط به لایه کلید E است که بیشتر از مادستون تشکیل شده است. لازم به ذکر است دقت نمودار صوتى از نمودار پرتوگاما بیشتر است و در این مطالعه به عنوان مکمل و تصحیح کننده استفاده می شود (شکل۲). رسم ستون سنگ شناسی پوش سنگ و همچنین موقعیت قرارگیری سازندهای منطقه مورد مطالعه با استفاده از نرم افزار LOGPLAT ۲۰۰۵ و رسم نمودارهای گاما و صوتی و تطابق آنها با ستون سنگ شناسی بوسیله نرم افزار Arc view صورت گرفت. بیشترین ضخامت آشکار شده مربوط به افق c است (جدول ۱). بررسی ها نشان میدهد ضخامت پوش سنگ در میدان پازنان به طور معمول کمتر از ضخامت پوش سنگ در دیگر میدانها می باشد در برخی نقاط، ضخامت پوش سنگ بدون گم شدگی به کمتر از m۶ میرسد(جدول۱) و نازک شدکی پوش سنگ می تواند در اثر عملکرد تکتونیکی منطقه باشد.

مطالعه پتروگرافی پوش سنگ میدان نفتی پازنان مشخص کرد که لیتولوژی غالب آن مادستون می باشد و می توان پوش سنگ را به ۶ لایه‌ کلیدى A,B,C,D,E,F تقسیم نمود(شکل۴). بافتهای غالب در بلورهای انیدریت شامل اسفرولیتی، پورفیروبلاست، انترالیتیک و ندولار است(شکل۵). بررسیهای پتروگرافی نمونه ها (جدول۲) نشان داد که از لایه راهنما C به سمت لایه راهنما F بر میزان مادستون افزوده می گردد، هرچند که مادستون دارای میان لایه هایی از انیدریت و مارل می باشد اما لیتولوژی غالب در پوش سنگ میدان نفتی پازنان مادستون می باشد.

بررسیهای تکمیلی تر بعضی از خرده های حفاری توسط SEM انجام شد(شکل۶ و جدول۳). داده های بدست آمده نشان داد که بلورهای انیدریت به صورت متنوع تغییر ترکیب داده است. از جمله این موارد تشکیل سولفات باریم همراه با کربنات که در افق B مشاهده می شود، در افق C همراه با کلرید سدیم و کربنات است، در افق F علاوه بر کربنات کلسیم و هالیت، عناصر سیلس، آلومینیوم و منیزیم آشکار شد. این عناصر نشانه دولومیتیزاسیون می تواند باشد که در مواردی با تجمع غیر عادی آلومینیوم همراه است. این تغییرات در ارتباط با ترکیب فاز سیال در مرحله دیاژنز است.  

با توجه به ضخامت لیتولوژی لایه های راهنما می توان نتیجه گرفت که سکانس رسوبی سازنده پوش سنگ با مادستون و میان لایه های انیدریتی، سپس افزایش رسوبات آهکی آواری شروع شده و شیل بیتومینی، انیدریت ولایه هایی از مادستون ادامه می یابد. این تغییرات می تواند بازگوکننده توالی شرایط آب و هوایی  خاص گرم و مرطوب و گرم و خشک باشد. تغییرات نمودارهای چاه پیمایی حکایت از محیط رسوبی سبخایی- مردابی دارند. وجود لایه های انیدریتی و یا پوشش نمکی نشان می دهد که این کانیها در اثر بالا رفتن شوری آب در حوضه های بسته (تقریباً بسته) وهنگامی تشکیل می شوند که میزان تبخیر برابر یا بیشتر از جمع آب وارده به حوضه رسوبگذاری باشد  (Warren & Kemptone, ۱۹۹۷ ) با افزایش درجه شوری توالی کربناتها، ژیپس و انیدریت و در خاتمه نمک تشکیل می گردد(Usiglio, ۱۸۴۹ ). به طور کلی در اثر بالا رفتن درجه حرارت میزان تبخیر افزایش پیدا می کند و آب از مواد محلول در خود اشباع شده و باعث رسوبگذاری کانیهای تبخیری می گردد. این چنین محیطهایی در مناطق غیر دریایی و نیز دریایی وجود دارد (Tuker, ۱۹۹۱). تغییرات لیتولوژی و عکس العمل متفاوت آنها نسبت به نیروهای فشارشی موجب می شود که فرایند تخریب و ریزش دیواره چاه در حین حفاری رخ دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Well.no

K.B/ A

K.B/ B

K.B/ C

K.B/D

K.B/ E

K.B/ F

T.T

T.AS

۹۵

۱

۶

۱۵

۷

۵.۵

۴.۵

۳۹m

۲۵۲۸

۲۹

----

-----

-----

۶.۷

۶.۱

۳.۰۴

۳۵m

۲۷۵۲.۹

۳۲

۳.۶۵

۳.۹

۴.۹

۹.۷

۶

۵

۳۴m

۲۶۳۴.۹

۷۰

۰.۲۵

۸.۷۵

۷

۱۲.۵

۴.۵

۴.۵

۳۷.۵m

۱۷۴۶.۵

۱۱۶

۲.۱

امیر ساسان زروانی،دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی نفت، دانشگاه شهید چمران اهواز

بهمن سلیمانی، دکتری زمین شناسی نفت از دانشگاه IIT-ROORKIهندوستان1999، هیات علمی دانشگاه شهید چمران اهواز

حسن امیری بختیار، دانشجوی دکتری چینه و فسیل دانشگاه شهید بهشتی، رییس اداره زمین شناسی مناطق نفت خیز جنوب

 

◊◊◊◊

چکیده:

پوش سنگ مانع حرکت هیدروکربن بسمت بالا می شود و تشکیل نفتگیر می دهد. مادستون سازنده عمده پوش سنگ مخزن آسماری میدان نفتی پازنان است. این میدان درkm  150  جنوب شرق اهواز با ابعاد km 6Х60 می باشد. پوش سنگ میدان نفتی پازنان با استفاده از نمودارهای چاه نگاری Gamma و Sonic و اطلاعات پتروگرافی بیش از 300 مقطع نازک و بررسی های SEM نمونه های بررسی شده از 10 حلقه چاه مورد بررسی قرار گرفت. پوش سنگ به 6 لایه کلیدی A,B,C,D,E,F تقسیم می شود. ضخامت پوش سنگ در بعضی نقاط بدون گم شدگی به حدودm  6 متر میرسد. این نازک شدگی می تواند در اثر عملکرد تکتونیکی باشد. لیتولوژی نامناسب پوش سنگ در زمان حفاری با تخریب دیواره چاه همراه است. بیشترین ضخامت مربوط به لایه کلیدی C است. بافتهای غالب در بلورهای انیدریت شامل اسفرولیتی، پورفیروبلاست، انترالیتیک و ندولار است. بلورهای انیدریت متحمل تغییرات دیاژنتیکی شده و فرایندهای جانشینی و کلسیتی شدن شاخص آن است. مطالعات میکروسکوپی و تغییرات لیتولوژی نمونه های مورد مطالعه، محیط سبخایی_مردابی را برای سازند گچساران پیشنهاد می دهد. تغییرات لیتولوژی نشانه تناوب آب و هوای گرم و مرطوب تا گرم و خشک در جریان رسوبگذاری پوش سنگ می تواند باشد.

 

The application of Sonic and Gamma-Ray well logs in keybeds determination and the evaluation of the Asmari reservoirs caprock, Pazanan oil field

 

Abstract:

The caprock prevents the reservoir, Pazanan oil field, hydrocarbon to more upward form a trap. Mudstone is the main component of the Asmari reservoir caprock in Pazanan oil field. This field located at 150km SE Ahvaz with 60km long to 4-6km width. The caprock was evaluated by the help of Sonic and Gamma-Ray well logs and petrographic data of more than 300 thin sections and as well as SEM analyses of selected samples. These analyses carried out on 10 wells samples. Based on these data, the cap rock can be divided into 6 Keybeds: A,B,C,D,E,F. The caprock thickness decreases to 6m in some cases. The maximum value determined in C-keybed. This thinning may be assigned to tectonic activity. Unsuitable caprock lithology causes a well to collapse during drilling. Texturally, several types such as spherolitic, porphyroblastic, enterolitic and nodular are dominance. Anhydrite crystals were under went diagenetic variations and of these marked by replacement and calcitization. Microscopical studies and lithological variations of caprock offers a sabkha -lagoonal environment to Gachsaran Formation. Lithological variations could be detected an alternative of wet to dry hot weather during caprock deposition.  

کلید واژه ها: پوشسنگ مخزنآسماری هیدروکربن اهواز میداننفتیپازنان چاهپیمایی نفتگیر زمین شناسی نفت سایر موارد