ارزیابی تراوایی سازند کنگان با استفاده از داده های نگار CMR و مغزه در میدان پارس جنوبی

چکیده :
 
تراوایی یکی از پارامترهای مهم مخزنی است که تعیین دقیق آن همیشه توام با دشواریهایی می­باشد. بهترین مرجع برای حصول این پارامتر مغزه است، اما به دلیل هزینه بالا و مشکلات اجرایی تعداد کمی از چاه های یک میدان ممکن است مغزه گیری شوند. نگار  CMRیکی از پیشرفته ترین ابزارهای      روش  NMRاست که اخیرا وارد دنیاى پتروفیزیک شده است و با توجه به اینکه قادر به تشخیص ماهیت تخلخل هاست می تواندابزاری دقیق تر نسبت به سایر روشهای غیرمستقیم تخمین تراوایی باشد. 
روشهای متعددی براى تعیین تراوایی توسط افراد مختلف پیشنهاد شده است. در این مطالعه از دو  مدل   SDRو Timurجهت تخمین تراوایی در سازند کنگان میدان گازی پارس جنوبی استفاده شده است. با مقایسه و تطابق تراوایی بدست آمده با داده های مغزه میزان ضریب مقیاسC (Scaling Factor) براى مدلهای مذکور به ترتیب ۰.۳۵و ۰.۱۲ بدست آمد. با توجه به حساسیت مدل SDR به وجود هیدروکربن و تطابق بهتر مدل Timur با داده های مغزه این مدل برای ارزیابی تراوایی با استفاده از نگار  CMR پیشنهاد می شود.

ساجده زارعی، دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی نفت دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، smaz_zarei@yahoo.com
دکتر بهرام موحد، استاد مدعو دانشگاه امیرکبیر، رئیس پتروفیزیک شرکت نفت و گاز پارس
مهندس علی محمد باقری، عضو هیئت علمی پژوهشگاه صنعت نفت
مهندس علی رضا مردانی،  BGP International, Processor-Geophysicist
مقدمه :
 
تعیین دقیق پارامترهای پتروفیزیکی از قبیل تراوایی همواره بزرگترین نیاز متخصصین پتروفیزیک و مهندسان مخزن بوده است. نمودارهای پتروفیزیکی در نبود مغزه نقش موثری در مرتفع ساختن این نیاز ایفا می کنند [2]. ابزار  CMR(Combinable MagneticResonance) یکی از ابزارهای نمودار گیری جدید است که در راستای ارزیابی دقیق تر لایه مخزن طراحی و مورد استفاده قرار گرفته است و توانایی بالایی را از خود نشان داده است. نگار  CMRبرای اولین بار در ایران در سال 2003 میلادی رانده شد. تخلخل مستقل از لیتولوژی، تراوایی، توزیع فضای منفذی، گرانروی سیال، منحنی های فشار مویینه ی مصنوعی و... از پارامترهایی هستند که می توان ازاین نگار بدست آورد [ 6 ].
در این پروژه اطلاعات CMR یکی از چاههای میدان گازی پارس جنوبی به همراه نتایج حاصل از آنالیز مغزه همان چاه برای مقایسه ی تراوایی CMR و مغزه بکار گرفته شد. هدف از این مطالعه تعیین میزان اعتبار و دقت ابزار CMR در تعیین پارامتر تراوایی می باشد تا مشخص گردد در صورت فقدان اطلاعات مغزه تا چه حد می توان به این ابزار برای تعیین تراوایی اعتماد کرد.
زمین شناسی منطقه
میدان پارس جنوبی در موقعیت 52 تا 5.52 درجه شرقی و 5.26 تا 27 درجه شمالی قرار دارد، این میدان در 105 کیلومتری جنوب غربی بندر عسلویه در آبهای خلیج فارس واقع شده است و بزرگترین میدان Offshore در جهان است. سازندهای کنگان و دالان به سن پرموتریاس، مخازن اصلی این میدان را تشکیل می دهند.
بر اساس توصیف مغزه و اطلاعات پتروفیزیکی و تلفیق مطالعات میکروسکوپی و ماکروسکوپی و با به کار بردن پارامترهایی از قبیل لیتولوژی، رخساره و خصوصیات مخزنی و با توجه به تقسیم بندی توالی کربنات Khuff در پلیت عربستان توالی های مغزه گیری شده، کنگان رابه دو واحد مخزنی مشخص و مجزا شامل K1 و K2 تقسیم می کنند.
واحد K1 : این واحد بر قسمت بالایی سازند کنگان منطبق است. واحد مذبور کیفیت مخزنی ضعیف تا نسبتا خوبی را نشان می دهد. میانگین تراوایی اندازه گیری شده 2.9 میلی دارسی است.
واحد K2 : این واحد بر قسمت پائینی سازند کنگان منطبق است. واحد مذبور کیفیت مخزنی متوسط تا خوب را نشان می دهد. میانگین تراوایی اندازه گیری شده 27.5 میلی دارسی است [ 3 ].
روش NMR
NMR به یک اصل فیزیکی یعنی پاسخ هسته به میدان مغناطیسی منتسب است. بسیاری از      هسته ها دارای ممان مغناطیسی هستند و مانند آهنربا های چرخنده عمل می کنند. این هسته ی مغناطیسی چرخنده می تواند با میدان مغناطیسی خارجی واکنش داده و تولید سیگنال های قابل اندازه گیری کند. برای بیشتر عناصر، سیگنال های تشخیص داده شده اندک هستند. اماهیدروژن دارای ممان مغناطیسی نسبتابزرگی بوده و درآب و هیدروکربن های موجود در فضاهای متخلخل به وفور یافت می شود.
 نگار  CMRیکی از پیشرفته ترین ابزارهای روش  NMRاست که اخیرا وارد دنیای پتروفیزیک شده است. کمیت هایی که در نگار CMR اندازه گیری می شود شامل دامنه و زوال سیگنال است. دامنه سیگنال CMR متناسب با تعداد هیدروژن های موجود بوده و برای به دست آوردن تخلخل کالیبره می شود. این تخلخل از اثرات چشمه های رادیو اکتیو و لیتولوژی مبراست. با این حال زوال سیگنال CMR در طول هر چرخه اندازه گیری ( که به نام زمان آرامش خوانده می شود) جالب ترین و بهترین اطلاعات را درباره خواص پتروفیزیکی فراهم می کند.
زمان آرامش به اندازه ی فضاهای متخلخل وابسته است. برای مثال فضاهای متخلخل بزرگ دارای زمان آرامش طولانی بوده و حاوی سیالاتی هستند که به سهولت حرکت می کنند. بنابراین توزیع زمان های آرامش، یک اندازه گیری از توزیع اندازه های فضاهای متخلخل است. زمان آرامش و توزیع آنها ممکن است برای به دست آوردن سایر پارامتر های پتروفیزیکی مانند تراوایی، تخلخل مولد و اشباع شدگی کاهش نیافتنی، به کار رود. سایر کاربردهای ممکن شامل منحنی های فشار موئینه، تشخیص هیدروکربن و نیز به عنوان وسیله ای در کمک به تشخیص رخساره هاست. زمان آرامش و توزیع آنها را می توان در طول آزمایش CMR اندازه گیری کرد. تجهیزات آزمایشگاهی معمولا زمان آرامش طولی، توزیع T1 و T2 را اندازه گیری می کنند در حالی که در تجهیزات درون چاهی زمان آرامش طولی T2 و توزیع T1 اندازه گیری می شود [ 1 ].
با استفاده از روش پتروفیزیکی نمودار گیری CMR و به کار گیری داده های حاصل از آن در دو مدل تعیین تراوایی SDR (Schlumberger Doll Research) و Timur و تطابق داده های آن با اطلاعات آنالیز مغزه می توان ارزیابی دقیقی از تراوایی سازند به عمل آورد. مدلهای تعیین تراوایی از CMR به شرح زیر است:
الف) تراوایی از مدل SDR
در این مدل از متوسط لگاریتمی زمان آرامش T2 به عنوان پارامتری جهت محاسبه تراوایی استفاده می شود. از اشکالات این مدل هم حساسیت آن به وجود هیدروکربن (خصوصا نفت سبک و گاز)     می باشد. چون زمان آرامش هیدروکربور با آب کمی متفاوت است پس بر روی زمان متوسط لگاریتمیT2، (T2LM) اثر خواهد گذاشت [ 6 ].
K تراوایی،تخلخل کل حاصل از نگارCMRو متوسط لگاریتمی زمان آرامشT2 استC. ضریبی است که برای هر سازند مقدار خاصی داشته و می بایست توسط داده های تراوایی مغزه بدست آید [ 4 ].
ب) تراوایی از مدل Timur-Coates
در این مدل Cutoff تجربی برای جدایش سیال نواری (BVI) از سیال قابل تولید (FFI) استفاده         می شود. این Cutoff به طور تجربی برای ماسه سنگ ها 33 میلی ثانیه و برای کربناتها 100       میلی ثانیه تعیین شده است. این مدل حساسیتی به هیدروکربن موجود در مخزن ندارد [ 6 ].
K تراوایی،FFI  حجم سیال آزاد، BVI حجم سیال نواری است [ 4 ].
بحث :
 
در این مطالعه تخمین تراوایی به کمک نگار  CMRدر سازند کنگان میدان پارس جنوبی مد نظر بوده است. سازند کنگان در میدان مورد مطالعه از توالی سنگهای آهکی، دولومیتی و میان لایه های شیل و انیدریت تشکیل شده است.
در راستای انجام این پروژه، از نگارهای چاه­پیمایی نظیرCMR، نوترون، کالیپر و اطلاعات آنالیز مغزه(تراوایی) استفاده شد. دراین مطالعه از داده های CMR عمق x150 تا x210 به علت کیفیت بهتر نمودار گیری استفاده شده است.داده های موجود قبل از ارزیابی تصحیح و پردازش شده و خطاهای ناشی از محیط چاه و دستگاههای اندازه گیری از روی آنها بر طرف گردید.
تطابق عمق مغزه و لاگ
اولین گام در پردازش داده­ها، عمل تطابق عمق (Depth matching) بین داده­های نگار و مغزه در فواصلی است که مغزه­گیری و نمودار گیری در آنها انجام گرفته باشد. لازم به ذکر استکه بهترین ابزار تطابق عمق، پرتو گاما می باشد که عموما در داده های گامای حاصل از اسکن مغزه ها و نگار گاما این توانایی قابل دسترسی است ولی در این چاه داده های مغزه اسکن گاما نداشتند پس از تخلخل استفاده شد.
تطابق لاگهای تخلخل چاه با تخلخل مغزه
در این روش تخلخل مغزه با نمودار نگارهای تخلخل مقایسه می­شود که در حالت تطابق ، روند­های همدیگر را تأیید می­کنند،در غیر این صورت داده ها هم عمق می گردند.
محاسبه و تخمین تراوایی توسط روشهای استفاده شده
برای این سازند تراوایی از دو مدل SDR و Timur بدین طریق محاسبه شد که ضریب C به ترتیب بصورت پیش فرض 4 و 1 در نظر گرفته شد . به طور نمونه یک مورد محاسبه از این دو روش دراین مطالعه آورده شده است و در بقیه موارد فقط به ارائه ی نتیجه بسنده می شود.
سپس جداول متقاطع (کراس ­پلات) تراوایی حاصل از هر کدام از روشها با تراوایی مغزه تهیه شد تا میزان انطباق نتایج آنها مورد ارزیابی قرار گیرد (شکل 1). سپس نقاط تراوایی حاصل از مغزه روی  منحنی های تراوایی از هر دو مدل رسم شد. این ضریب از هر دو مدل با روش آزمون و خطا طوری محاسبه شد که بیشترین تطابق را با نقاط مغزه حاصل کرد [ 4 ] .
نهایتا مقدار C برای مدل SDR، 0.35 و برای مدل Timur، 0.1 بدست آمد. در شکل 2 با مقایسه منحنی های تراوایی این دو مدل مشاهده می شود که منحنی تراوایی مدل Timur (تراک دوم از سمت راست) دارای تضرس بیشتری نسبت به مدل SDR (تراک اول از سمت راست) می باشد و داده های مغزه (به عنوان بهترین مرجع برای اندازه گیری تراوایی) با منحنی تراوایی مدل Timur تطابق بهتری نشان می دهد. این پدیده مبین این است که مدل Timur به تغییرات مشخصات پتروفیزیکی سازند حساستر از مدل SDR است.
همانطور که در شکل 2 مشاهده می شود در محدوده ی عمق x140 متری، مغزه، تراوایی بسیار بالاتری را نسبت به تراوایی بدست آمده از دو مدل SDR و Timur نشان می دهد که این امر به علت وجود شکستگیهای افقی باز (Open Horizental Fracture) بخش دولومیتی در این عمق از سازند    می باشد.
نتیجه گیری :
 
روش CMR یکی از روشهای جدید ارزیابی سازند است. تراوایی سازند با مدل های توسعه داده شده (SDR & Timur )می تواند توسط این نگار محاسبه گردد.
·          ابزار CMR می تواند به عنوان ابزاری قابل اعتماد برای محاسبه تراوایی در نبود داده های مغزه عمل کند.
·     دو مدل SDR و Timur جهت ارزیابی تراوایی سازند کنگان مورد استفاده قرار گرفت. با مقایسه و تطابق تراوایی بدست آمده با داده های مغزه میزان ضریب مقیاسC (Scaling Factor) برای مدلهای مذکور به ترتیب 0.35و 0.12 بدست آمد. نتایج نشان می دهد که بهترین تطابق بین تراوایی Timur و مغزه است. تراوایی SDR بدلیل حساسیت این مدل به وجود نفت از قابلیت اعتماد کمتری نسبت به روش Timur برخوردار است.
·          مدلی که برای بدست آوردن تراوایی در این سازند پیشنهاد می شود مدل Timur است.
·     همانطور که در شکل 2 مشاهده می شود در محدوده ی عمق x140 متری، مغزه، تراوایی بسیار بالاتری را نسبت به تراوایی بدست آمده از دو مدل SDRوTimur نشان می دهد که این امر به علت وجود شکستگیهای افقی باز (Open Horizental Fracture) بخش دولومیتی در این عمق از سازند می باشد.
منابع فارسی :
 
1. رضایی، محمدرضا، چهرازی، علی 1384: اصول برداشت و تفسیر نگارهای چاه پیمایی، موسسه انتشارات و چاپ
2. رضایی، محمدرضا، 1381: زمین شناسی نفت، انتشارات علوی.
3. شرکت نفت و گار پارس، 1383

کلید واژه ها: عسلویه پتروفیزیک سازندکنگان خلیجفارس روشNMR تخلخل میدانمغناطیسی میدانپارسجنوبی زمین شناسی نفت بوشهر