مقایسه شکستگی‌های سازندهای آسماری، پابده و گورپی، حاصل از لاگ‌های تصویری، در یک موقعیت ساختاری یکسان
| دسته | زمین شناسی نفت |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین |
| نویسنده | فرهاد خوشبخت |
| تاريخ برگزاری | ۰۱ اسفند ۱۳۸۵ |
◊◊◊◊◊◊◊
مقدمه :
شکستگى‌ها رفتار مخازن نفت و گاز را تحت تاثیر قرار مى‌دهند. اگر شکستگى‌ها باز باشند به صورت کانالى براى عبور سیال عمل کرده و باعث مى‌شوند زمینه سنگ با تراوایى کم به زونى با تولید بالا تبدیل شود. در مقابل اگر شکستگى‌ها پر شده باشند به صورت مانعى براى حرکت سیال تبدیل مى‌شوند. همچنین یک گسل ممکن است بخاطر پرشدگى با رس، سیمانى شدن و قطعات خرد شده، به صورت بستهعمل کرده و باعث جدایى مخزن از لحاظ رژیم فشارى، سطح آب و نفت و نوع سیال در دو طرف گسل شود [۴]. در مخازن نفتى جنوب‌غرب ایران شکستگى‌ها نقش بسیار مهمى در تولید هیدروکربن بازى مى‌کنند. شناسایى وضعیت پراکندگى و الگوى شکستگى‌ها در مخازن از نظر برنامه اکتشاف، تولید و توسعه میادین نفتى حائز اهمیت است. در مراحل تکمیل چاه براى تعیین عمق مشبک‌کارى و در مراحل توسعه میدان، در برنامه‌ریزى براى مسیر چاههاى جهت‌دار و زونهاى تزریق سیال، نیاز به اطلاع از وضعیت شکستگى‌ها مى‌باشد.
براى شناسایى شکستگى‌ها در مخازن از مغزه‌ها، چاه‌آزمایى، جریان سنج، پیمایش حرارتى، تغییرات فشار، تولید چاه، هرزروى گل(Haller & Hamon ۱۹۹۳) ، اطلاعات لرزه‌اى، لاگ‌هاى چاه‌پیمایى، امواج استونلى و لاگ‌هاى تصویرى استفاده مى‌شود. معمول‌ترین روش شناسایى شکستگى‌هاى کوچک مقیاس در اطراف دیواره چاه، مغزه‌ها هستند. ولى با توجه به محدودیت‌هاى اساسى مغزه‌هاى حفارى از جمله هزینه بالا، جهت‌دار نبودن و ضریب بازیافت پایین در زونهاى شکسته، امروزه لاگ‌هاى تصویرى ابزار مناسب‌ترى براى مطالعه شکستگى‌ها هستند. در این مطالعه شکستگى‌هاى استخراج شده از لاگ‌هاى تصویرى به منظور شناسایى الگوهاى شکستگى، مورد تجزیه و تحلیل آمارى قرار گرفته‌اند. عوامل موثر بر روی شکستگى‌هاى تشکیل شده در چین‌خوردگى‌ها، به دو گروه تقسیم مى‌شود؛ گروه اول عوامل مربوط به خواص مکانیکى سنگ مانند جنس، تخلخل، اندازه دانه‌ها، فابریک و دسته دوم عوامل ژئومترى مانند ضخامت لایه‌بندى و موقعیت ساختارى مى‌باشد. موقعیت ساختارى نقش مهمى در تشکیل شکستگى‌ها دارد، به منظور حذف اثر آن و مقایسه شکستگى‌هاى سازندهاى آسمارى، پابده و گورپى، یک چاه که در آن هر سه سازند حفارى شده، براى مطالعه انتخاب گردیده است.
◊◊◊◊◊◊◊
موقعیت ساختارى چاه مطالعه شده در میدان
چاه مطالعه شده در یال جنوب‌غربى یکى از میادین کربناته جنوب‌غرب ایران قرار دارد (شکل۱). در این چاه سازندهاى آسمارى، پابده و گورپى به طور کامل حفارى شده‌اند. میانگین شیب لایه‌بندى در محل چاه ۳۷ درجه و امتداد لایه‌بندى ۶ / ۱۴۵ درجه مى‌باشد.
لاگ‌هاى تصویرى
لاگ تصویرى یک تصویر مجازى از دیواره چاه است که بر اساس ویژگى‌هاى فیزیکى سازند مانند مقاومت الکتریکى و تباین صوتى برداشت مى‌شود.
در روش تصویربردارى الکتریکى، اختلاف مقاومت الکتریکى عوارض دیواره چاه توسط دستگاه تصویربردار ثبت شده و تبدیل به تصویر رسانایى دیواره چاه مى‌شود.
این ابزارها به وسیله یک سرى الکترود که بر روى یک بالشتکنصب شده‌اند (شکل ۲)، قادرند مقاومت میکرو یا هدایت میکرو در دیواره چاه را اندازه‌گیرى کنند [۸]. هر بالشتک تنها درصد محدودى از دیواره چاه را تصویر خواهد کرد. ابزارهاى مدرن از چهار تا شش بازوى مستقل تشکیل مى‌شوند و هر بالشتک چندین الکترود را شامل مى‌شود
جهت‌گیرى لایه‌بندى در چاه مطالعه شده
دو طرف سطح لایه‌بندى داراى تباین فیزیکى است که اختلاف مقاومت الکتریکى و تباین صوتى را در محل لایه‌بندى باعث مى شود، بنابراین در لاگ‌هاى تصویرى، سطح لایه‌بندى بصورت تغییرات ناگهانى مقاومت الکتریکى در تصویر بهنجار‌شده استاتیکى، که در تمام بالشتک‌ها دیده مى‌شود (شکل ۳-الف). شیب لایه‌بندى با افزایش عمق تغییر محسوسى نمى‌کند و دامنه تغییرات شیب از ۸/۲۸ تا ۵/۴۹ درجه و امتداد لایه‌بندى از ۲/۱۱۵ تا ۳/۱۶۳ درجه مى‌باشد. لذا مى‌توان گفت که در محدوده این چاه گسل عمده‌اى که باعث تغییر جهت‌گیرى لایه‌بندى شده باشد، وجود ندارد.
شکستگى‌ها
الف) شکستگى‌هاى باز
دهانه این شکستگى‌ها بوسیله گل حفارى پر مى‌شود و اگر گل رسانا باشد مقاومتى که در این قسمت توسط لاگ تصویرى ثبت مى‌شود، بسیار کمتر از زمینه سنگ است بنابراین شکستگى باز بصورت یک موج سینوسى کامل یا ناپیوسته و تیره رنگ در لاگ تصویرى دیده مى‌شود.
اغلب شکستگى‌هاى مشاهده شده در سازند آسمارى شکستگى‌هاى باز بوده که بیشتر آنها در قسمت پایین آسمارى قرار داشته و بازشدگى آنها کم بوده و عموما ناپیوسته هستند (شکل ۳-ب).
غالب شکستگى‌هاى باز مشاهده شده در این چاه مربوط به سازند پابده مى‌باشد که برخى از آنها نیز در اثر انحلال به شکستگى انحلالى تبدیل شده‌اند.
ب) شکستگى پرشده
ماده پرکننده شکستگى‌ها معمولا کانى‌هاى بلورین هستند که به دلیل اینکه فاقد تخلخل و متراکم مى‌باشند، مقاومت الکتریکى بسیار بالایى دارند، لذا اثر شکستگى در لاگ تصویرى به صورت یک موج سینوسى روشن ظاهر مى‌شود. علاوه بر آن، زمانى‌که دستگاه از مقابل یک شکستگى پرشده عبور مى‌کند یک اختلاف مقاومت (تیره یا روشن) بین دو طرف صفحه شکستگى به دلیل پراکندگى جریان تزریق شده به دیوار چاه در محل شکستگى‌هاى مایل بوجود مى‌آید که به آن اثر هاله‌اى گفته مى‌شود اثر هاله‌اى یکى از علائم شناسایى شکستگى پرشده است. ماده پرکننده شکستگى‌ها در این چاه، کانیهاى داراى مقاومت بالا هستند که باعث شده‌اند اثر هاله اى در اطراف شکستگى‌ها مشخص‌تر دیده شود. شکستگى‌هاى پرشده کمتر از پنج درصد از کل شکستگى‌هاى تفسیر شده در این چاه را شامل مى‌شوند که بیشتر آنها در سازند پابده قرار دارند (شکل ۴-الف).
ج) گسل
گسل، شکستگى است که در امتداد آنها جابه‌جایى رخ داده باشد. اگر میزان جابه‌جایى بیشتر از قطر چاه باشد در لاگ تصویرى قابل مشاهده نیست و باید از روى شواهد غیر مستقیم پى به وجود گسل ببریم. در این چاه دو عدد گسل شناسایى شده است (شکل ۴-ب). هر دوى این گسل‌ها باعث تغییر ناگهانى بافت سازند در دو طرف گسل شده اند. در محل این گسل‌ها، برشى شدن یا تغییر شیب و امتداد لایه‌بندى دیده نشده است لذا احتمالا این دو، گسل‌هاى کوچک با جابجایى کم مى‌باشند
آنالیز شکستگى‌ها
قبل از تفسیر نتایج، اطلاعات به دست آمده از لاگ‌هاى تصویرى تفکیک و دسته‌بندى مى‌شوند براى این منظور شکستگى‌ها در دو دسته اصلى شکستگى‌هاى باز و پرشده قرار داده شده اند. از نظر ساختمانى این دسته‌بندى کمک مى‌کند تا زمان تشکیل هر دسته شکستگى، ارتباط زایشى و زمان رسوب ماده پرکننده بررسى شود. همچنین از نظر مطالعه کیفیت مخزن، تفکیک شکستگى‌هاى باز امکان شناسایى زونهاى تراوا را فراهم مى‌کند.
براى مطالعه الگوى شکستگى‌ها و زمان تشکیل آنها در سازندهاى آسمارى، پابده و گورپى، شکستگى‌هاى باز و پرشده در هر سازند به طور جداگانه بررسى شده‌اند. وضعیت جهت‌گیرى انواع پدیده‌هاى مشاهده شده در چاه مطالعه شده در جدول (۱) نشان داده شده است.
جدول ۱. وضعیت جهت‌گیرى انواع پدیده‌هاى مشاهده شده در چاه مطالعه شده
|
سازند (Formation)
|
کل سازندها
|
آسمارى
|
پابده
|
گورپى
|
||||
|
صور
(Features)
|
دسته یک
|
دستهدو
|
دسته یک
|
دستهدو
|
دسته یک
|
دستهدو
|
دسته یک
|
دستهدو
|
|
کل شستگى‌ها
|
۴۱ / ۲۳۸
|
۳۰ / ۴۲
|
۴۳ / ۲۳۵
|
۳۱ / ۴۲
|
۵۸ / ۲۶۸
|
-
|
۳۵ / ۳۲۲
|
۸ / ۵۹
|
|
شکستگى باز
|
۴۰ / ۵۷
|
۳۰ / ۴۲
|
۴۲ / ۲۳۵
|
۳۳ / ۴۲
|
۵۸ / ۲۶۸
|
-
|
۳۵ / ۳۲۲
|
۸ / ۶۰
|
|
شکستگى پرشده
|
۴۱ / ۱۶۸
|
۵۰ / ۲۴۱
|
۴۴ / ۲۳۵
|
۳۵ / ۱۷۰
|
۴۴ / ۱۸۵
|
۶۰ / ۲۵۵
|
-
|
-
|
|
لایه‌بندى
|
۵۳.۸ / ۴۷.۱
|
۵۳.۵ / ۴۸.۸
|
۵۴.۱ / ۴۶.۱
|
۴۹.۹ / ۴۴.۸
|
||||
|
ناپیوستگى موازى لایه‌بندى
|
۵۴.۶ / ۴۸.۹
|
۵۵ / ۵۰.۳
|
۵۴ / ۴۶
|
-
|
در این چاه،۵۶۰ عدد شکستگى، شامل شکستگى باز و پرشده شناسایى شده است. بطور کلى دو دسته شکستگى در کل شکستگى‌ها قابل شناسایى است. دسته اصلى با جهت‌گیرى ۴۱ / ۲۳۸ و دسته دوم ۳۰ / ۴۳ مى‌باشد. این دو دسته در سازندهاى آسمارى و پابده وجود دارد ولى در سازند گورپى وضعیت شکستگى‌ها از نظر تعداد و جهت‌گیرى کاملا متفاوت است، لذا نمى‌توان دسته مشخصى را در سازند پابده شناسایى کرد. تعداد انواع پدیده‌هاى شناسایى شده در این چاه در جدول (۲) نشان داده شده است.
مقایسه دانسیته شکستگى‌ها با ضخامت لایه‌بندى نشان مى‌دهد که در قسمت‌هایى که ضخامت لایه‌بندى کم است، دانسیته شکستگى‌ها بالاست. لذا در قسمت‌هاى بالاى آسمارى و سازند پابده که لایه‌بندى در این قسمت‌ها مشخص و ضخامت لایه‌بندى کم است، بیشترین تمرکز شکستگى وجود دارد. بالعکس در قسمت‌هاى میانى آسمارى که سازند حالت توده‌اى و ضخیم لایه است، دانسیته شکستگى‌ها بسیار کمتر است.
جدول ۲. تعداد هر کدام از پدیده‌هاى شناسایى شده در لاگ تصویرى
|
|
کل شکستگى‌ها
|
شکستگى باز
|
شکستگى پرشده
|
گسل
|
لایه‌بندى
|
ناپیوستگى موازى لایه‌بندى
|
|
تعداد
|
۵۶۰
|
۵۲۳
|
۳۷
|
۲
|
۲۱۵
|
۱۶۷
|
شکستگى باز
در سازند آسمارى دو دسته شکستگى با جهت‌گیرى ۴۳ / ۲۳۵ و ۳۱ / ۴۲ وجود دارد در حالیکه در سازند پابده تنها یک دسته با جهت‌گیرى ۵۸ / ۲۶۸ دیده مى‌شود. این دسته تقریبا مشابه دسته اصلى در سازند آسمارى است و احتمالا منشا یکسانى با آن دارد. دسته دوم شکستگى‌هاى مشاهده شده در آسمارى، در سازند پابده وجود ندارد از این رو مى‌توان گفت این دسته از نظر منشا متفاوت از دسته اول بوده و ممکن است جزء شکستگى‌هاى حاصل چین‌خوردگى نبوده و در اثر عوامل تکتونیکى محلى مانند گسل به وجود آمده باشد.
شکستگى باز در سازند گورپى کاملا متفاوت از دو سازند دیگر بوده و با توجه به پراکندگى جهت‌گیرى آنها، دو دسته شکستگى با جهت‌گیرى ۳۵ / ۳۲۲ و ۸ / ۵۹ قابل شناسایى است (شکل ۵). این دو دسته شکستگى در سازندهاى جوان‌تر یعنى آسمارى و پابده وجود ندارند لذا مى‌توان گفت که این شکستگى‌ها متقدم بر شکستگى‌هاى دو سازند دیگر تشکیل شده‌اند یعنى این شکستگى‌ها قبل یا همزمان با چین‌خوردگى در سازند گورپى به وجود آمده است. پراکندگى زیاد جهت‌گیرى این شکستگى‌ها، ممکن است دلیلى بر غیرسیستماتیک بودن آنها باشد. در هر حال براى تعیین دقیق منشا و سن نسبى آنها نیاز به مطالعات تکمیلى از جمله بررسى‌هاى صحرایى و مطالعات مغزه‌ها و لاگ‌هاى تصویرى چاههاى اطراف است.
شکستگى‌هاى پرشده
با توجه به جهت‌گیرى شکستگى‌هاى پرشده در سازندهاى آسمارى و پابده، مى‌توان گفت که این شکستگى‌ها مربوط به دو دسته یکسان هستند که زمان تشکیل و منشا، یکسان دارند در حالیکه شکستگى‌هاى پرشده در سازند گورپى هیچ سنخیتى با شکستگى‌هاى پرشده در سازند آسمارى و پابده ندارد (شکل ۵). مقایسه وضعیت شکستگى‌هاى باز و پرشده در سازند گورپى ارتباطى بین این دو نوع شکستگى را نشان نمى‌دهد، لذا این نیز شاهدى بر غیر سیستماتیک بودن شکستگى‌هاى سازند گورپى است.
ناپیوستگى‌هاى موازى لایه‌بندى
دسته‌اى از شکستگى‌هاى تفسیر شده در این چاه موازى لایه‌بندى هستند. این پدیده‌ها، سطوح لغزشى موازى لایه‌بندى هستند (شکل ۵). چون در لاگ تصویرى امکان تعیین جابجایى‌هاى موازى لایه‌بندى وجود ندارد لذا با قطعیت نمى‌توان در مورد منشا این نوع شکستگى‌ها اظهار نظر کرد. مقایسه مغزه و لاگ تصویرى چاههاى دیگر این میدان نشان مى‌دهد که این اشکال غالبا سطوح لغزشى مى‌باشند. سطوح لغزشى در سازندهایى که توالى لایه‌هاى مقاوم مانند آهک و لایه‌هاى نامقاوم مانند لایه‌هاى شیلى تشکیل مى‌شود از این رو در سازند گورپى که این وضعیت به طور مشخص وجود ندارد، هیچ سطح لغزش دیده نمى‌شود بالعکس در بالاى آسمارى که میان لایه‌هاى نازک شیلى به وفور دیده مى‌شوند بیشترین تراکم سطوح لغزشى دیده مى‌شود.
مکانیسم هاى اصلى تشکیل شکستگى‌ها
بیشترین دانسیته شکستگى‌ها در مرز دو سازند آسمارى و پابده قرار دارد از جهت اینکه در مرز دو سازند خواص ژئومکانیکى کاملا متفاوت است لذا به نظر مى رسد در این قسمت مکانیسم خمشى-لغزشى نیز در تشکیل شکستگى‌ها نقش داشته است. از این رو مى‌توان شکستگى‌هاى موجود در این میدان را ناشى از دو مکانیسم خمش و خمش-لغزش دانست.
◊◊◊◊◊◊◊
نتیجه گیرى :
بیشترین تعداد شکستگى‌هاى شناسایى شده در لاگ تصویرى از نوع باز هستند. شکستگى‌هاى سازند آسمارى و پابده الگوى یکسانى نشان مى‌دهند در حالیکه الگوى شکستگى‌هاى سازند گورپى کاملا متفاوت از این دو سازند است. بیشترین تراکم شکستگى‌ها در قسمت پایین آسمارى و کل سازند پابده قرار دارد. مکانیسم تشکیل شکستگى‌هاى این ساختار، خمشى و خمش-لغزش مى‌باشد.
◊◊◊◊◊◊◊
منابع فارسى :
- مطیعى همایون، زمین شناسى ایران: زمین شناسى نفت زاگرس ۱ و ۲ ، سازمان زمین شناسى ایران، ۱۰۰۹ص. (۱۳۷۴).
- مطیعى همایون، زمین شناسى ایران، چینه شناسى زاگرس، ، سازمان زمین شناسى ایران، ۵۵۶ ص. (۱۳۸۲).
◊◊◊◊◊◊◊
فرهاد خوشبخت، کارشناس ارشد مهندسی نفت، پژوهشگاه صنعت نفت
دکتر حسین معماریان، دکترای شکستگی در سنگ، دانشیار دانشکده فنی، دانشگاه تهران
محمد محمدنیا، کارشناس ارشد مهندسی معدن، پژوهشگاه صنعت نفت
◊◊◊◊◊◊◊
چکیده:
شکستگی‌های کوچک مقیاس در محدوده دیواره چاههای نفت، از نظر تولید هیدروکربن بسیار مهم می‌باشند، لذا شناخت صحیح از وضعیت این شکستگی‌ها در برنامه‌های تولید و توسعه میادین نفت حائز اهمیت است. یکی از مناسب ترین ابزارها برای مطالعه ویژگی‌های شکستگی‌ها، لاگ‌های تصویری هستند که تصویری با قدرت تفکیک بالا از دیواره چاه های نفت می‌باشند. این لاگ‌ها امکان تعیین جهت‌گیری و عمق دقیق شکستگی‌ها و نوع آنها را فراهم می‌کنند. در این مطالعه شکستگی‌های استخراج شده از لاگ‌های تصویری یکی از چاههای واقع در یک میدان کربناته در جنوب‌غرب ایران مورد تحلیل آماری قرار گرفته است تا الگوی شکستگی‌ها برای مطالعات ساختاری مورد بررسی قرار گیرد.
مطالعه حاضر نشان داد که الگوی شکستگی در سازند آسماری و پابده کم و بیش مشابه بوده در حالیکه وضعیت شکستگی‌ها در سازند گورپی که در عمق بیشتری قرار دارد، کاملا متفاوت از این دو می‌باشد همچنین زون‌های با دانسیته بالای شکستگی که تاثیر زیادی در افزایش تولید دارند، در قسمت هایی از سازندها قرار دارند که ضخامت لایه‌بندی در آنها زیاد است، لذا بیشترین تراکم شکستگی‌ها در قسمت پایین آسماری و سازند پابده قرار دارد.
Abstract:
Small-scale fractures around the wellbore wall, strongly affect the hydrocarbon production. Identification of fracture parameters plays a main role in production and development plans of oil fields. Image logs are one of powerful tools in fracture study in wells. Image log is high resolution “pseudo picture” of borehole wall. Using this logs help to identify the exact orientation and depth of features. In this study, image log of a carbonate oil field interpreted in order to extract fractures. Statistically analysis has been done to identify the fracturing pattern. Present study shows which pattern of fracturing in Asmari and Pabdeh is similar but in Gurpi formation completely different and Fractures density in thin-bedded intervals is high.