آنالیز مغزه دیجیتال

هدف اصلی آنالیز مغزه کاهش عدم قطعیت (uncertainty) در ارزیابی سنگ مخزن است. آنالیز مغزه دیجیتال (Digital Core Analysis - DCA) روشی پیشرفته بر مبنای بررسی تصاویر میکروسیتی اسکن اشعه x است که می‌تواند جایگزینی برای روش‌های زمان‌بر سنتی (SCAL/RCAL) باشد. این روش با افزایش سرعت و دقت در آنالیز و مدلسازی سنگ مخزن، پتانسیل ایجاد تحول عظیمی در صنعت نفت را دارد. در روش‌های سنتی و تجربی، صرفاً جهت یک تست تراوایی نسبی، نمونه سنگی بعد از پلاگ‌گیری از مغزه روزها، چند هفته و گاهی ماه‌ها شسته می‌شود. سپس سیالات چندین هفته برای اشباع‌سازی مخلوط می‌شوند. اشباع‌سازی با سیال و رسیدن به تعادل حدود 40 روز زمان می‌برد. اگر برای تست تراوایی نسبی نیاز به 6 نقطه تعادل باشد و هر بار 3 تا 5 روز طول بکشد چیزی حدود 18 تا 30 روز زمان نیاز است. این یعنی برای اندازه‌گیری تراوایی نسبی بیش از سه ماه زمان نیاز است. حال اینکه، آنالیز مغزه دیجیتال نه تنها قادر به اندازه‌گیری پارامترهای استاتیک (مانند تخلخل، تراوایی، اندازه ذرات و توزیع اندازه حفرات) می‌باشد بلکه با شبیه‌سازی مدل شبکه حفرات (Pore Network Modeling) زهکشی و آشام اولیه، منحنی‌های فشار موئینه و تراوایی نسبی را نیز بدست می‌دهد. با وجود این روش پیشرفته، هنوز برای داشتن مدل‌های رئالیستی، نیاز به اعتبارسنجی و تایید با روش‌های سنتی وجود دارد.

منبع: وبلاگ علمی دکتر بهروز اسرافیلی دیزجی

مقایسه نفوذپذیری محاسبه شده توسط چاه‌آزمایی و داده‌های مغزه

یک سوالی که ممکن است پیش بیاید این است که اگر ما نفوذپذیری (permeability) را توسط آنالیز داده‌های فشار گذرا (PTA) محاسبه کنیم و به مقدار مثلاً 2 میلی دارسی برسیم، ولی نفوذپذیری محاسبه شده از طریق داده‌های مغزه به ما عدد 20 میلی دارسی (ده برابر بزرگتر از مقدار چاه‌آزمایی) را نشان دهد، آن گاه در این حالت کدام جواب درست خواهد بود؟ 

جواب: نفوذپذیری محاسبه شده توسط چاه‌آزمایی بهترین جواب را به ما می‌دهد. در حقیقت، مهمترین هدف ما از انجام چاه‌آزمایی تعیین نفوذپذیری مخزن می‌باشد.

تفاوت این دو مقدار گزارش شده در این است که ما در ولتست یک ناحیه وسیعی را مورد بررسی قرار می‌دهیم (از پایین تا بالای مخزن و از چاه تا شعاع بررسی - حدود چند صد فوت)، ولی در مغزه‌گیری فقط دیواره چاه مورد بررسی قرار می‌گیرد و مقیاس کوچکی از مخزن را در نظر گرفته‌ایم (چند اینچ). ضمن اینکه در ولتست ما خواص دینامیکی جریان را نیز وارد اندازه‌گیری‌های خود می‌کنیم که این کار در آنالیز مغزه اتفاق نمی‌افتد.

نفوذپذیری محاسبه شده توسط ولتست، نفوذپذیری موثر می‌باشد که در یک مقیاس بزرگی از مخزن بدست آمده است و ناهمگونی‌های مخزن نیز در نظر گرفته شده است، ولی نفوذپذیری بدست آمده از مغزه، نفوذپذیری مطلق می‌باشد که ممکن است این مقدار طی انتقال مغزه به آزمایشگاه، اثر دما و فشار و چندین عامل دیگر دچاه تغییراتی شود.

تذکر: در چاه‌آزمایی مقدار kh به ما داده می‌شود، بنابراین باید بسیار دقت کنیم که مقدار h را صحیح وارد کنیم. همچنین خواص سیال مانند ویسکوزیته نیز حائز اهمیت است.

منبع: کتاب Stewart + توضیحات یکی از اعضای لینکدین

اشباع آب کاهش نیافتنی (Irreducible Water Saturation)

در یک مغزه آب-دوست (که در ابتدا با آب اشباع شده است)، آب توسط نفت یا گاز (فاز غیر تر) محاصره شده است. تعریف فشار موئینگی (capillary pressure) به صورت Pc=Pnw-Pw می باشد. با توجه به این تعریف، اگر فشار در فاز تر (آب) و فاز غیر تر (هیدروکربن) برابر باشند، آنگاه مقدار فشار موئینگی برابر صفر است و فاز غیر تر نمی تواند به حفراتی که توسط آب پر شده اند (Sw=1)، وارد شود. زمانی که فشار فاز غیر تر (Pnw) که بیرون از دهانه حفرات قرار دارد، بیشتر از فشار فاز تر (Pw) است، فشار موئینگی مقداری مثبت دارد و اشباع آب کاهش می یابد.

اگر فشار در فاز هیدروکربن (فاز غیر تر) افزایش یابد، سطح مشترکی که در تمام ورودی های حفرات وجود دارد به سمت داخل خم می شوند و این خم شدن تا زمانی ادامه می یابد که در یک فشار بحرانی به یک انحنای بحرانی برسیم (که این فشار اعمالی بحرانی، برابر با فشار موئینگی بزرگ ترین حفرات می باشد).

با افزایش فشار فاز هیدروکربن، هیدروکربن به داخل بزرگ ترین حفرات (که دارای کمترین فشار موئینگی می باشند) حرکت می کند و آب را مجبور می کند تا از حفرات خارج شود؛ در این هنگام اشباع آب کاهش می یابد. 

نقطه ورود اولیه هیدروکربن را فشار ورود و یا فشار آستانه (threshold pressure) می نامند. افزایش بیشتر فشار هیدروکربن باعث نفوذ تدریجی آن به حفرات ریزتز می شود. 

در این مرحله، اشباع آب شامل دو مورد زیر است:

• آب به دام افتاده در کوچکترین حفرات
• و یک فیلم آب که سطح سنگ رو پوشانده است

این را «اشباع آب کاهش نیافتنی» می نامند و با نماد Swir و یا Swirr نشان می دهند. کل این فرایند «تخلیه» (drainage) نامیده می شود یعنی: کاهش اشباع فاز تر.

یک منحنی مربوط به فرایند تخلیه ابتدایی (primary drainage) در زیر نشان داده شده است. همان طور که در شکل دیده می شود، سنگی که کیفیت خوبی ندارد (حفرات آن ریز است)، دارای فشار آستانه بیشتری است؛ زیرا در حفرات ریز، فشار موئینگی زیاد است و بنابراین فشار زیادی لازم است تا هیدروکربن بتواند وارد حفرات ریزی که در آن ها آب قرار دارد، بشود. از آنجایی که هیدروکربن به سختی می تواند وارد این حفرات ریز بشود، در نتیجه اشباع آب کاهش نیافتنی در اینگونه سنگ ها زیاد است.

منبع: Core Analysis: A Best Practice Guide