تخمین تخلخل سنگ‌ها مخازن گازی با استفاده از داده‌های مقاطع لرزه‌ای قائم(VSP) - مطالعه موردی در خلیج فارس

نوع مقاله : مقاله تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 استادیار، گروه زمین شناسی کاربردی دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه زمین شناسی کاربردی دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه زمین شناسی کاربردی دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

تعیین خواص پتروفیزیکی یک مخزن اهمیت بسیار زیادی دارد. تخلخل و تراوایی بخش­های مخزنی، از مهم­ترینِ این خواص هستند. خواص پتروفیزیکی یک مخزن معمولاً با روش­هایی مانند تحلیل مغزه و آزمایش چاه نیز به‌دست­می‌آیند که مستلزم صرف زمان و هزینه بسیار زیادی است. به دلیل نبود مغزه­های کافی، تغییرات سنگ­شناسی و ناهمگنی سنگ مخزن، نتایج تعیین این پارامترها با روش­های ذکر­شده، پوشش مناسب و دقت لازم را برای تعمیم به کل ستون چاه یا لایه مخزنی و میدان هیدروکربوری ندارد. برای رفع این محدودیت از روش­های جایگزین همانند ارزیابی‌و تفسیر نمودارهای پتروفیزیکی در محیط نرم‌افزار­های پیشرفته یا روش­های مبتنی بر سرعت امواج لرزه‌ای استفاده می­شود.
در روش مبتنی بر نمودارهای پتروفیزیکی، معمولاً تخلخل براساس یکی از نگاره­های نوترون، چگالی یا صوتی یا تلفیقی از دو یا چند نگاره و با استفاده از روابط معرفی­شده به‌صورت برجا تخمین زده می­شود. برای تخمین تخلخل با استفاده از سرعت امواج لرزه‌ای، هم از داده­های لرزه‌ای سطحی و هم از داده­های لرزه‌ای درون­چاهی (مقاطع لرزه‌ای قائم) می­توان بهره جست. با به‌کارگیری روابط موجود بین سرعت امواج لرزه‌ای و تخلخل سنگ­ها، برآورد مناسبی از تخلخل لایه­ها محاسبه می­شود. در این پژوهش با استفاده از داده­های مقاطع لرزه‌ای قائم در یکی از میدان­های گازی خلیج فارس، تخلخل لایه­های مخزنی تخمین زده می­شود و نتایج آن با تخلخل تخمین زده شده از نگاره­های مختلف چاهی و داده­های مغزه­ها مقایسه می­شود. نتایج حاکی از همخوانی مناسب نتایج داده­های VSP و سایر نگاره­های چاهی و همچنین داده­های مغزه است، به‌ویژه اینکه در نقاط ریزشی و شسته­شده چاه و نواحی با لایه­های شیلی که روش­های پتروفیزیکی اغلب خطا دارند، روش مقطع لرزه‌ای قائم می­تواند نتایج مطمئن­تری ارائه کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Porosity estimation of gas reservoir rocks using vertical seismic profiling data- a case study in the Persian Gulf

نویسندگان [English]

  • Ali Misaghi 1
  • leila Anvari 2
  • Mohammad Reza Asef 3
1 Assistant Professor, Department of Applied Geology, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Applied Geology, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 Master of Science Graduate, Department of Applied Geology, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Determining the petrophysical properties of a reservoir is of great importance. The most important of these properties are the porosity and permeability of the reservoir sections. The petrophysical properties of a reservoir are usually obtained by methods including core analysis and well testing techniques which require spending a very high time and cost. Furthermore, the results of determining these parameters by the mentioned methods are not of good quality due to the lack of sufficient cores, lithological changes and heterogeneity of reservoir rock. Therefore, the optimal method is to use advanced evaluations of petrophysical diagrams in advanced software environments such as Geolog. The results of petrophysical assessments can be compared and calibrated with the results obtained from the core.
Usually, porosity is estimated based on the one of the neutron logs, density logs, sound logs or combination of two logs in-site. Moreover, it can be calculated by laboratory methods which give different evaluations of porosity, of course. Experience has also shown that estimation of porosity using one type of log is not accurate due to the response of each log to certain parameters of a formation.
Another method to estimate the porosity is to use longitudinal and transverse wave velocities and the ratio of these velocities. This method uses surface wave data and Vertical Seismic Profiling (VSP) surveys. Using the empirical relations between the porosity and seismic velocities, a proper estimation of porosity could be provided. In this research, porosity has been estimated using the VSP data and also some other petrophysical logs in a well in the Persian Gulf and the results have been compared with other methods.
The results show that the porosity values obtained from VSP data are closer to the core analysis than acoustic log results. One of the advantages of porosity estimation using VSP data is the insignificant effectiveness of shale contents on this method.
The well wall caving, especially at the bottom of the well, causes error in the reading of some logs and affects the amount of porosity calculated by petrophysical logs. However, well caving has little effect on VSP data readings and results in the estimated porosity values to be more accurate than the Vp/Vs velocity ratios in these areas.
The porosity obtained from the dynamic method shows only the initial porosity of the rock and is not able to calculate the total porosity. Furthermore, the studies conducted in this research showed that the porosity achieved by acoustic method does not conform well to the helium gas in neutron log and density log methods (as a reliable method), and also does not have the necessary validity. For these reasons, in this study, a method was proposed to determine the porosity by combining the ratio of the longitudinal wave velocity to shear wave velocity (Vp/Vs) and rock density. Comparison of the results presented in this study with other available methods showed a good consistency and suggests that the proposed empirical equation provides a more realistic calculation for rock porosity.
As a recommendation, we suggest that VSP data be acquired for the whole well column because extracting the compressional and shear wave velocities in all surveyed depths and calculating the ratio of them, will make it possible to estimate the amount of different porosities in all existing formations.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vertical Seismic Profiling (VSP)
  • porosity
  • Wave velocity
  • gas reservoir
احمدی، ر.، امیری­بختیار، م. ص.، 1395، ارزیابی خواص پتروفیزیکی سازند آسماری میدان نفتی بزرگ مارون واقع در جنوب غرب کشور با استفاده از نگارهای چاه­پیمایی: ﻣﺠﻠﻪ زﻣﯿﻦ­ﺷﻨﺎﺳﯽ ﮐﺎرﺑﺮدی ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪ،‌ 19، 10–22.
آصف، م. ر.، 1394، سرعت موج در سنگ پارامتر کلیدی برای حل مسائل ژئومکانیک نفت: اولین کنفرانس ملی ژئومکانیک نفت، ایران.
آصف، م. ر.، بازیار، م. ج.، میثاقی، ع.، 1397، بهینه­سازی ورودی­های مطالعات ژئومکانیک- مقایسه تحلیلی تخلخل سنگ با تلفیق لاگ­های پتروفیزیکی: سومین کنفرانس ملی ژئومکانیک نفت، تهران.
انواری، ل.، 1399،‌ تخمین تخلخل سنگ­های مخازن گازی با استفاده از داده­های روش پروفیل­زنی لرزه‌ای قائم (VSP): پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه خوارزمی.
بازیار، م. ج.، 1397،‌ تعیین میزان تخلخل در سنگ با استفاده از سرعت امواج و مقایسه آن با تخلخل لاگ نوترون: پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه خوارزمی.
پرویزی­قلعه، س.، رحیمی­فر، ع.، کردوانی، ع.، 1396، مطالعه و بررسی توالی­های ماسه شیلی لایه‌ای در میدان­های نفتی با استفاده از مدل توماس اشتیبر و نمودارهای رایج ارزیابی مخزن: ‌مجله پژوهش نفت،‌ 94،‌ 165-176.
سیدالحسینی، ع. ا.، کاظم­زاده، ع.، چیتگرچاری، ا.، 1391، ارتباط سرعت امواج برشی و امواج طولی در سنگ­های کربناته با استفاده از واحدهای جریان هیدرولیکی: ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ زﻣﻴﻦ، 7(24)، 125 -131
عطامسیحی، م.، هاشمی­عبدالنبی، م.، 1392، ارزیابی خواص مخزنی سازند سروک بالایی با استفاده از داده­های پتروفیزیکی در یکی از میدان­های نفتی جنوب ایران: فصلنامه زمین­شناسی کاربردی، 2(9)، 149-161.
Dix, C., 1955, Seismic velocities from surface measurements. Geophysics, 20(1), 68–86.
Hearst, J. R., Nelsom, P. H. and Paillet, F. L., 2000, Well Logging for Physical Properties: A Handbook for Geophysicists, Geologists and Engineers, New york,  John Wiley and Sons, 483p.
Hilchie, D. W., 1978, Applied openhole log interpretation (for geologists and engineers): Golden, Colorado, D. W. Hilchie, Inc., 161p.
Johnston, J. E. and Christensen, N. I., 1993, Compressional to shear velocity ratios in
 
     sedimentary rocks, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, Volume 30, Issue 7, 751-754.
Porlles, J., Panja, P., Sorkhabi, R., and McLennan, J., 2021, Integrated porosity methods for estimation of gas-in-place in the Muerto formation of Northwestern Peru: Journal of Petroleum Science and Engineering, 108558.
Sheriff, R. E., and Geldart, L. P., 1995, Exploration seismology. Cambridge university press.
Soleimani, B., Rangzan, K., Larki, E., Shirali, K., and Soleimani, M., 2018, Gaseous reservoir horizons determination via Vp/Vs and Q-factor data, Kangan-Dalan formations, in one of SW Iranian hydrocarbon fields: Geopersia, 8(1), 61-76.
Stone, D., 1983, Predicting pore pressure and porosity from VSP data: SEG Technical Program, expanded abstracts.
Wyllie, M. R. J., Gregory, A. R., and Gardner, L. W., 1956, Elastic wave velocities in heterogeneous and porous media: Geophysics, 21(1), 41-70.
Zhubayev, A., and Ghose, R., 2010, In-situ porosity and permeability estimation from the VSP data using integrated poroelastic model: 72nd EAGE Conference and Exhibition incorporating SPE EUROPEC.