معرفی لاگ های تصویری و کاربردهای آن ها

انرژی خورشیدی در استان البرز راهکاری جهت بهبود آلودگی‎های زیست محیطی و توسعه پایدار شهری
آذر ۴, ۱۳۹۶
مطالعه کاویتاسیون و فلشینگ در کنترل ولوها و روش های کنترل تخریب ناشی از آنها
آذر ۴, ۱۳۹۶

معرفی لاگ های تصویری و کاربردهای آن ها

  • مقدمه

چاه­پیمایی (Well logging) مجموعه­ای از روش­هاست که در طی آن اطلاعات پیوسته­ای از خصوصیات مختلف مخزن ثبت می­شود. در عملیات چاه­پیمایی، اطلاعاتی از خصوصیات فیزیکی مخزن شامل خواص سنگ­ها و همچنین سیالات موجود در آن به دست می­آید. این نتایج که لاگ (Log) نامیده می شوند، در توصیف زمین­شناسی، مهندسی مخزن و مهندسی بهره برداری مورد استفاده قرار می­گیرند. با توجه به اهمیت روز افزون چاه­پیمایی، ابزار و روش­های گوناگونی در این زمینه به وجود آمده و توسعه یافته­اند، که پیشرفت تکنولوژی­های الکترونیکی و مخابراتی این امر را محقق نموده­اند.

لاگ­های تصویری دسته­ای از لاگ­های مدرن هستند که تصویر مجازی و جهت­دار با قدرت تفکیک بالا از دیواره چاه­های نفت و گاز برداشت می­کنند. لاگ­های تصویری عمدتا به دو نوع اصلی صوتی و الکتریکی تقسیم می­شوند. اولین ابزار لاگ تصویری صوتی در اواخر دهه ۷۰ میلادی توسط شرکت اگزون موبیل (Exxon Mobil) توسعه یافت و این ابزار با فرکانس بالای فراصوتی (۳۵/۱ مگاهرتز) کار می­کرد. ابزارهای لاگ تصویری الکتریکی نسل پیشرفته­ای از ابزارهای شیب­سنج می­باشند؛ که در اواسط دهه­ی ۹۰ میلادی توسعه یافتند، و دو بالشتک (Pad) بر روی آن­ها نصب شد که هر کدام داری ۲۷ الکترود بودند.

یکی از مهمترین منابع موجود برای مطالعه خصوصیات مخازن هیدروکربوری، مغزه است. مطالعه مغزه یک روش معمول جهت توصیف، ارزیابی و آزمایش مستقیم سنگ مخزن می­باشد. استفاده از مغزه برای ارزیابی مخازن شامل برخی محدودیت­های اساسی است، که باعث می­شود تنها در چاه­های معدودی از هر میدان مغزه­گیری صورت گیرد. این محدودیت­ها عبارتند از: فاکتور بازیافت پایین در زون­های شکسته شده، نداشتن جهت (در اکثر موارد) و هزینه­ی بالای مغزه­گیری. در چنین شرایطی فناوری تصویر برداری از دیواره چاه به کمک محققین صنعت نفت آمده، به گونه­ای که از آن­ها به عنوان چشم صنعت نفت (The eye of oil industry) یاد می کنند.

برای سال­های طولانی لرزه­نگاری به عنوان ابزار اصلی در حل مسایل پیچیده زمین­شناسی و اکتشاف نفت مورد استفاده قرار گرفته است؛ اما توصیف ساختمانی در ساختارهای بسیار پیچیده تنها با استفاده از داده های لرزه­ای امکان­پذیر نمی­باشد، از این­رو تصاویر دیواره چاه به سرعت به عنوان ابزاری با اهمیت در تفسیر و تجزیه و تحلیل ساختمانی در مخازن پذیرفته شد.

لاگ تصویری در ابتدا به صورت استوانه­ای از دیواره­ی چاه برداشت می­شود و برای تفسیر و مشاهد، تصویر باز شده  (Unrolled)و به صورت مسطح در می­آید (شکل۱). هنگامی که تصویر دیواره چاه باز و مسطح شود جهت­های جغرافیایی بر روی آن مشخص می­شود (به صورت ۰ تا ۳۶۰ درجه نسبت به شمال)، و ساختارهای صفحه­ای که دیواره چاه را به صورت غیر افقی قطع می­کنند، به صورت سینوسی دیده می­شوند (شکل۱).

  • انواع لاگ­های تصویری و مشخصات آن­ها

برای تصویربرداری از دیواره چاه از سه فناوری تصویربرداری الکتریکی، صوتی و اپتیک استفاده می شود. که البته دوربین­های اپتیک در صنایع حفاری نفت و گاز چندان کاربردی ندارد و به دلیل استفاده از گل حفاری، نمی­توان از اینگونه دوربین­ها استفاده نمود.

۲-۱- تصویربرداری الکتریکی (مقاومت­ سنجی)

در این روش از اختلاف مقاومت الکتریکی عوارض دیواره چاه برای به تصویر کشیدن آن­ها استفاده می شود. عمق نفوذ (جریان الکتریکی به سازند) در این ابزارها برابر با ۱ اینچ و قدرت تفکیک (توانایی آن­ها در شاناسایی کوچکترین پدیده) برابر با ۵ میلیمتر است. ابزارهای الکتریکی برای کاربردهای مرتبط با سنگ­شناسی و توصیف شکستگی­ها (بزرگ یا کوچک و باز یا پر شده با کا نی­ها) از ابزار صوتی مناسب­ترند. در حالی که ابزارهای صوتی نسبت به تغییرات هندسه فضایی سطح دیواره چاه (برای مثال زبری، فرورفتگی و بالاآمدگی خشن یا موج دار بودن) بسیار حساس می­باشد. به طور کلی تصاویر الکتریکی در مقابل متغیر­هایی مانند کانی رسی، تخلخل و محتویات سیال حساس می­باشد که شکستگی­های طبیعی و فابریک سنگ را متمایز می­سازد. ابزارهای الکتریکی قادر به تعیین عوارض کوچک مقیاس­تری نسبت به ابزار صوتی می­باشند.

ابزار تصویرگر الکتریکی به طور کلی از سه قسمت اساسی تشکیل شده­اند (شکل۲):

  • الکترودهای پایینی (Lower Electrodes): بالشتک­های ابزار که با استفاده از الکتردهای نصب شده بر روی آن­ها جریان الکتریکی را به درون سازند می­فرستند.
  • عایق (Mass Insulated Sub): از انتقال مستقیم جریان از الکترود­های پایینی به بالایی جلوگیری می­کند.
  • الکترودهای بالایی (Upper Electrodes): دریافت جریان از الکترودهای پایینی.

ابزارهای تصویرگر الکتریکی به دو گروه تقسیم می شوند که گروه اول در گل های حفاری رسانا (پایه آبی) و گروه دوم در گل های نارسانا (پایه روغنی) مورد استفاده قرار می­گیرند. برای بدست آوردن تصویر با کیفیت بالا در گل­های رسانا، مقاومت سازند به مقاومت گل حفاری باید کمتر از ۱۰۰۰ اهم متر باشد و هر چه این میزان بالاتر رود کیفیت تصویر پایین­تر می­آید.

همانند ابزارهای نمودارگیری متداول، اندازه گیری مقاومت تابعی از تخلخل، سیال موجود در حفرات، هندسه فضایی حفرات، سیمان­شدگی و کانی­شناسی است (شکل۳). اندازه گیری مقاومت اولیه، غیرکالیبره و ذاتا کیفی می­باشد (بنابراین باید با سایر ابزارها کالیبره شوند)، اما بعضی از ابزارهای جدید اندازه­ گیری­ های مقاومت کالیبره شده (مطلق) را ارایه می دهند که می توانند برای ارزیابی­های متداول سازند مانند تعیین اشباع سیال مورد استفاده قرار بگیرند.

۲-۲- تصویربرداری صوتی

تصویر به دست آمده از این روش حاصل تباین صوتی عوارض دیواره چاه است که به دو روش زمان گذر (Travel time) و دامنه (Amplitude) امواج فرا­صوت نمایش داده می شوند. ابزارهای تصویرگر صوتی بر خلاف ابزارهای الکتریکی دیواره­ی چاه را به طور ۱۰۰% پوشش می­دهند، اما ابزارهای الکتریکی به دلیل اینکه بالشتک دارند، با افزایش قطر چاه درصد پوششان کمتر می­شود.

ابزارهای تصویرگر صوتی از یک مبدل پیزوالکتریکی چرخان جهت فرستادن پالس­های صوتی مکرر به دیواره چاه استفاده می­کنند (شکل۴). ابزار تصویرگر صوتی دامنه انعکاسات صوتی و همچنین تمام زمان­های عبور را ثبت می نماید. زمان عبور امواج صوتی به صورت آزیموت­های بی­شماری در درون چاه و برای هر عمق داده شده قرائت می­شود. سپس این داده­ها به شکل تصاویری از بازتابندگی دیواره چاه (براساس برگشت دامنه پژواک صوت) و شعاع چاه (براساس زمان عبور پالس صوتی) پردازش می­شوند.

شکل۴- ارسال پالس صوتی توسط فرستنده و دریافت آن توسط گیرنده در ابزارهای تصویرگر صوتی

 تصویربرداری صوتی برای ارزیابی برخی خصوصیات سنگ مانند تخلخل (برای مثال حفرات)، گسیختگی دیواره چاه (ریزش­های متقارن و شکستگی­های القایی) و شکستگی­های باز مناسب می­باشند. در مخازن شکافدار طبیعی، تصاویر الکتریکی و صوتی به ویژگی­های متفاوت شکستگی­ها پاسخ می­دهند و بنابراین داده­های الکتریکی و صوتی مکمل یکدیگرند (شکل۵). همانطور که در شکل۵ مشخص است، تغییرات لیتولوژی در تصویر الکتریکی و ریزش­های متقارن دیواره چاه در تصویر صوتی مشخص­تر می­باشد، بنابراین این تصاویر برای شناسایی پدیده­های متفاوت مکمل یکدیگر می­باشند.

شکل۵- در این شکل سمت چپ (تصویر دامنه) و وسط(زمان عبور) تصاویر صوتی و سمت راست تصویر الکتریکی از یک بازه یکسان از چاه می­باشد.

  • کاربردهای لاگ­های تصویری

کاربرد­های رایج لاگ­های تصویری صوتی و الکتریکی شامل تشخیص و توصیف خصوصیات شکستگی­ها، تشخیص لایه­بندی (شیب و امتداد آن)، تعیین اندازه دانه، تعیین جهت­گیری مغزه، بازسازی اطلاعات مغزه­های از دست رفته (خرد شده و…)، بررسی تخلخل و تراوایی، محاسبه زون ماسه­ای خالص و زون تولیدی خالص، تشخیص گسل­ها، ارزیابی تنش­های افقی، تعیین مکان چاه برای بیشینه زهکشی (در مخازن شکافدار) و کنترل مشبک کاری دیواره چاه می باشد؛ که در ادامه برخی از مهمترین کاربردهای لاگ­های تصویری به اختصار توضیح داده می­شود.

۳-۱- شناسایی شکستگی­های باز طبیعی

در لاگ­های تصاویری شکستگی­های باز طبیعی به صورت سینوس­های تیره رنگ دیده می­شوند؛ که رنگ تیره در لاگ­های الکتریکی به دلیل پر شدن شگستگی­ها با گل حفاری رسانا و در لاگ-های صوتی به دلیل پایین بودن دامنه­ی موج برگشتی از شکستگی­های باز است (شکل۶).

شکل۶- شکستگی­های طبیعی باز در تصویر الکتریکی (سمت راست) و تصویر صوتی (سمت چپ)

توصیف خصوصیات شکستگی ها دربرگیرنده تخمین تراکم، جهت­گیری (شیب و امتداد)، عرض دهانه و تخلخل شکستگی است. تحلیل شکستگی­های طبیعی در مخازن بسیار حائز اهمت است و حتی شکستگی­هایی با بازشدگی خیلی کم نیز تراوائی را به مقدار زیادی افزایش می دهند.

۳-۲- شناسایی گسل­ها

به دلیل کم بودن قطر چاه نسبت به وسعت میدان، احتمال اینکه شاخه­های گسلی با چاه برخورد داشته باشد و در لاگ تصویری قابل مشاهده باشد کم می­باشد (به خصوص در حالتی که شیب گسل­ها زیاد باشد). شاخه­های گسلی که در لاگ تصویری قابل مشاهده باشند به واسطه جابجایی لایه­های رسوبی در امتداد سطح گسل قابل تشخیص می­باشند.

     شکل۷- شاخه­های گسلی بر روی تصاویر الکتریکی که به واسطه جابجایی لایه­ها شناسایی می­شوند.

۳-۳- شناسایی پدیده­های رسوبی و دیاژنزی

این پدیده­ها غالبا در تصاویر الکتریکی قابل شناسایی می­باشند. پدیده­های رسوبی و دیاژنزی که در لاگ­های تصویری قابل شناسایی می­باشند، عبارتند از: لایه­بندی، چینه­بندی متقاطع، استیلولیت، حفرات انحلالی و لامیناسیون. پدیده­ی لایه­بندی به واسطه تباین رنگی لایه­ها، استیلولیت به واسطه شکل مضرسی و دندانه­ای بودن، لامیناسون به واسطه لایه­ های نازک و حفرات انحلالی به واسطه لکه­های تیره­ی پراکنده بر روی تصویر شناسایی می­شوند.

۳-۴- ارزیابی سیستم تخلخل

ارزیابی سیستم تخلخل به خصوص در سنگ­های کربناته که سیستم تخلخل پیچیده­ای دارند بسیار حائز اهمیت می­باشد. مخازن کربناته به علت ترکیب شیمیایی کانی­های تشکیل دهنده آن­ها، مستعد انحلال هستند که این مسئله منجر به تشکیل و گسترش تخلخل حفره­ای در آن­ها می­شود، درحالیکه غالبا تخلخل­های حفره­ای به هم مرتبط نیستند و تاثیر زیادی بر روی تراوایی مخزن ندارند.

با استفاده از لاگ­های تصویری الکتریکی و ایجاد هیستوگرام می­توان سیستم­های تخلخل اولیه و ثانویه را در مخازن کربناته شناسایی و جداسازی کرد (شکل۹).

     شکل۹- در قسمت میانی تصویر که هیستوگرام آن دو قسمت شده است، دو جامعه متفاوت تخلخل به طور همزمان وجود دارد.

۳-۵- ارزیابی تنش­های افقی

یکی از اساسی­ترین ابزارها برای بررسی میدان تنش (بزرگا و جهت)، لاگ­های تصویری می­باشند. پدیده­هایی که در این ارتباط ایجاد می­شوند ریزش­های متقارت دیواره­ی چاه و شکستگی­های القایی می­باشند که به ترتیب نشان دهنده­ی جهت تنش افقی حداقل و تنش افقی حداکثر هستند (شکل۱۰). اندازه­گیری مستقیم بزرگای تنش افقی حداکثر ممکن نمی­باشد و برای تخمین آن می­بایست از مشاهدات گسیخت دیواره­ی چاه استفاده نمود.

شکل۱۰- ریزش­های متقارن دیواره چاه در تصویر صوتی

شماره ۳۰ مجله،صفحه ی ۴۵

4 دیدگاه ها

  1. معصومه محمودکلایه گفت:

    با سلام و تشکر.برای مرجع دهی میخواستم بپرسم این مطلب در چه شماره و صفحه ای از ماهنامه چاپ شده است؟

  2. هادی عمارلو گفت:

    سلام میشه بگین این مطلب در شماره ۳۰ کدام مجله چاپ شده؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *