کاربرد توموگرافی نوع تخلخل در بازسازی تکامل مخازن کربناته، سازندهای کنگان و دالان در بخش مرکزی خلیج فارس
محورهای موضوعی :فواد سجادی 1 , وحید توکلی 2 , ابراهیم سفیداری 3 , محمد امامی نیری 4
1 - دانشگاه تهران
2 - زمینشناسی
3 - پردیس علوم، دانشگاه تهران، ايران
4 - عضو هیئت علمی دانشگاه تهران
کلید واژه: بخش متراکم, کنگان و دالان, مدل انحراف سرعت, نگار انحراف سرعت ,
چکیده مقاله :
در این مطالعه، مدل‌سازی نگار انحراف سرعت بازسازی شده از نگارهای چاه پیمایی، برای تعیین انواع تخلخل موجود در سازندهای کربناته کنگان و دالان در یکی از میادین مرکزی خلیج فارس انجام شد. برای این منظور اطلاعات مغزه یک چاه شامل تخلخل، تراوایی و مطالعات پتروگرافی مقاطع نازک، به همراه نگارهای چاهپیمایی از 12 چاه دیگر مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از بازسازی نگار انحراف سرعت بر اساس نگارهای چگالی، نوترون و صوتی، سه زون انحراف سرعت با ویژگی تخلخل مشخص و یک زون بدون تخلخل شناسایی شد. مدل سه‌بعدی نگار انحراف سرعت پیش‌بینی شده در محل چاه ها نشان داد که زون K1 بیشتر متراکم و بدون تخلخل، در بعضی موارد دربرگیرنده تخلخل قالبی و تا حدود اندکی تخلخل بین‌بلوری است. این نوع تخلخل‌ها در اثر کاهش سطح آب دریا در انتهای این واحد در نتیجه، انحلال و دولومیتی‌شدن تشکیل شده است. زون مخزنی K2 بیشتر دربرگیرنده تخلخل بین‌بلوری و به مقدار خیلی کمتر تخلخل قالبی است که نشان‌دهنده دولومیتی‌شدن در عمق کم آب در اغلب بخشهای این واحد است. بخش K3، بیشتر دربرگیرنده بخش متراکم و بدون تخلخل، تخلخل قالبی و به مقدار کمتر تخلخل شکستگی در بخش پایینی خود می باشد. زون مخزنی K4 در بخشهای بالایی دارای تخلخل از نوع بین‌بلوری و بین‌ذره‌ای است که در عمق کم آب در انتهای تشکیل این واحد ایجاد شده‌اند. تخلخلهای قالبی در اثر انحلال در بخش پایینی آن، در محیط دیاژنز جوی ایجاد شده است. در بعضی موارد تخلخل شکستگی در این واحد مشاهده می‌گردد. نتایج حاصل از مدل‌سازی نگار انحراف سرعت در این مطالعه، تطابق قابل قبولی با نتایج سایر مطالعات مخزنی دارد که نشان‌دهنده توانایی مدل‌سازی نگار انحراف سرعت در بررسی تغییرات بزرگ‌مقیاس مخزنی است.
آقانباتی.، ع،1383. زمینشناسی ایران. انتشارات سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، 707.
اسرافیلی دیزجی، ب.، 1387. بررسی ارتباط بین محیط رسوبی و کیفیت مخزنی بخش فوقانی سازند دالان و سازند کنگان در چاه‌های 9، 10 و 11 میدان گازی پارس جنوبی. رساله کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران. 165.
درویش¬زاده، ع.، 1369. زمینشناسی ایران، چینه-شناسی، زمین‌ساخت، دگرگونی و ماگماتیسم. انتشارات امیرکبیر، 434.
مطیعی ه.، 1374. زمینشناسی ایران زمینشناسی نفت زاگرس. سازمان زمینشناسی کشور، 537.
Ahr, W.M., 2011. Geology of carbonate reservoirs: the identification, description and characterization of hydrocarbon reservoirs in carbonate rocks. John Wiley and Sons.
Amel, H., Jafarian, A., Husinec, A., Koeshidayatullah, A. and Swennen, R., 2015. Microfacies, depositional environment and diagenetic evolution controls on the reservoir quality of the Permian Upper Dalan Formation, Kish Gas Field, Zagros Basin, Marine and petroleum geology, 67, 57-71.
Anselmetti, F.S. and Eberli, G.P., 1999. The velocity-deviation log: A tool to predict pore type and permeability trends in carbonate drill holes from sonic and porosity or density logs, American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 83, 3, 450-466.
Berberian, M. and King, G.C.P., 1981. Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences, 18, 2, 210-265.
Esrafili-Dizaji, B. and Rahimpour-Bonab, H., 2009. Effects of depositional and diagenetic characteristics on carbonate reservoir quality: a case study from the South Pars gas field in the Persian Gulf” Petroleum Geoscience, 15, 325–344.
Eberli, G.P., Baechle, G.T., Anselmetti, F.S. and Incze, M.L., 2003. Factors controlling elastic properties in carbonate sediments and rocks, The Leading Edge, 22, 7, 654-660.
Geert, K., Afifi, A.M., Al-Hajri, S.I.A. and Droste, H.J., 2001. Paleozoic stratigraphy and hydrocarbon habitat of the Arabian Plate, GeoArabia, 6, 3, 407-442.
Lucia, F.J. and Major, R.P., 1994. Porosity evolution through hypersaline reflux dolomitization, in: Purser, B., Tucker, M., Zenger, D., (Eds.) Dolomites: International Association of Sedimentologists Special Publication, 21, 325–341.
Insalaco, E., Virgone, A., Courme, B., Gaillot, J., Kamali, M., Moallemi, A., Lotfpour, M. and Monibi, S., 2006. Upper Dalan Member and Kangan Formation between the Zagros Mountains and offshore Fars, Iran: depositional system, biostratigraphy and stratigraphic architecture. GeoArabia, 11, 2, 75-176.
Oliver, M.A., 2010. Geostatistical Applications for Precision Agriculture, Springer, 337.
Sfidari, E., Kadkhodaie-Ilkhchi, A., Rahimpour-Bbonab, H. and Soltani, B., 2014. A hybrid approach for litho-facies characterization in the framework of sequence stratigraphy: a case study from the South Pars gas field, the Persian Gulf basin. Journal of Petroleum Science and Engineering, 121, 87-102.
Sfidari, E., Amini, A., Kadkhodaie, A. and Ahmadi, B., 2012. Electrofacies clustering and a hybrid intelligent based method for porosity and permeability prediction in the South Pars Gas Field, Persian Gulf. Geopersia, 2, 2, 11-23.
Schlumberger, 2009, Petrel software help.
Sun, S. Q., 1995. Dolomite reservoirs: porosity evolution and reservoir characteristics, American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 79, 186–204.
Tavakoli, V. and Jamalian, A., 2018. Microporosity evolution in Iranian reservoirs, Dalan and Dariyan formations, the central Persian Gulf Journal of Natural Gas Science and Engineering, 52, 155-165.
Tavakoli, V., Naderi-Khujin, M., and Seyedmehdi, Z., 2018. The end-Permian regression in the western Tethys: sedimentological and geochemical evidence from offshore the Persian Gulf, Iran Geo-Marine Letters, 38, 2, 179-192.
Warren, J., 2000. Dolomite, occurrence, evolution and economically important associations, Earth Science Reviews, 52, 1-181.
کاربرد توموگرافی نوع تخلخل در بازسازی تکامل مخازن کربناته، سازندهای کنگان و دالان در بخش مرکزی خلیج فارس
فواد سجادی1، وحید توکلی2، ابراهیم سفیداری3، 1* و محمد امامی نیری4
1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد زمینشناسی نفت، گروه سافت راک، دانشکده زمینشناسی، دانشگاه تهران
2 دانشیار دانشکده گروه سافت راک، دانشکده زمینشناسی، دانشگاه تهران
3 استادیار گروه زمینشناسی نفت، پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاددانشگاهی، تهران
4 استادیار انستیتو مهندسی نفت، دانشکده فنی، دانشگاه تهران،
چکیده
در این مطالعه، مدل‌سازی نگار انحراف سرعت بازسازی شده از نگارهای چاهپیمایی، برای تعیین انواع تخلخل موجود در سازندهای کربناته کنگان و دالان در یکی از میادین مرکزی خلیج فارس انجام شد. برای این منظور اطلاعات مغزه یک چاه شامل تخلخل، تراوایی و مطالعات پتروگرافی مقاطع نازک، به همراه نگارهای چاهپیمایی از 12 چاه دیگر مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از بازسازی نگار انحراف سرعت بر اساس نگارهای چگالی، نوترون و صوتی، سه زون انحراف سرعت با ویژگی تخلخل مشخص و یک زون بدون تخلخل شناسایی شد. مدل سه‌بعدی نگار انحراف سرعت پیش‌بینی شده در محل چاهها نشان داد که زون K1 بیشتر متراکم و بدون تخلخل، در بعضی موارد دربرگیرنده تخلخل قالبی و تا حدود اندکی تخلخل بین‌بلوری است. این نوع تخلخل‌ها در اثر کاهش سطح آب دریا در انتهای این واحد در نتیجه، انحلال و دولومیتی‌شدن تشکیل شده است. زون مخزنی K2 بیشتر دربرگیرنده تخلخل بین‌بلوری و به مقدار خیلی کمتر تخلخل قالبی است که نشان‌دهنده دولومیتی‌شدن در عمق کم آب در اغلب بخشهای این واحد است. بخش K3، بیشتر دربرگیرنده بخش متراکم و بدون تخلخل، تخلخل قالبی و به مقدار کمتر تخلخل شکستگی در بخش پایینی خود میباشد. زون مخزنی K4 در بخشهای بالایی دارای تخلخل از نوع بین‌بلوری و بین‌ذره‌ای است که در عمق کم آب در انتهای تشکیل این واحد ایجاد شده‌اند. تخلخلهای قالبی در اثر انحلال در بخش پایینی آن، در محیط دیاژنز جوی ایجاد شده است. در بعضی موارد تخلخل شکستگی در این واحد مشاهده می‌گردد. نتایج حاصل از مدل‌سازی نگار انحراف سرعت در این مطالعه، تطابق قابل قبولی با نتایج سایر مطالعات مخزنی دارد که نشان‌دهنده توانایی مدل‌سازی نگار انحراف سرعت در بررسی تغییرات بزرگ‌مقیاس مخزنی است.
واژههای کلیدی : بخش متراکم، کنگان و دالان، مدل انحراف سرعت، نگار انحراف سرعت
مقدمه
به علت ناهمگن بودن مخازن کربناته، چالش‌های زیادی در مطالعه آنان پیش‌رو است. از جمله‌ی این چالش‌ها، تغییرات کوچک‌مقیاس شاخص‌های مخزنی مانند تخلخل است. تخلخل در مخازن کربناته همواره نشانگر ترکیبی از اثرات فرآیندهای زمینشناسی است و در بسیاری از موارد منعکس‌کننده‌ی فرآیندهای چندگانه‌ی تغییرات دیاژنزی در طول تاریخچه‌ی تدفین است. تخلخل فاکتور اصلی کنترل‌کننده‌ی سرعت صوت در سنگ‌های مخزنی است. در مورد مخازن کربناته، نوع تخلخل به همان اندازه‌ی مقدار تخلخل در رفتار کشسانی و سرعت صوت در سنگ‌ها نقش دارد. در رسوبات آواری، فشردگی، عامل مهمی در کاهش تخلخل و افزایش سرعت صوت در رسوبات است. اما در رسوبات کربناته، فشردگی، عمق تدفین رسوب و یا تاریخچه‌ی آن، به نسبت اهمیت کمتری روی سرعت دارند. سرعت در رسوبات کربناته، بیشتر از ترکیب فرآیندهای دیاژنزی تاثیر می‌پذیرد که سبب توزیع سرعت‌های خاصی در رسوبات کربناته میشود. لذا با آنالیز انواع تخلخل و بازسازی2 آنها در طول زمان، می‌توان تحلیل مناسبی روی نحوه‌ی شکل‌گیری و اثرگذاری فرآیندهای دیاژنزی متغیر در این مخازن انجام داد. یکی از این آنالیزها، استفاده از نگار انحراف سرعت3 و مدل کردن سه بعدی این نگار برای ترسیم انواع تخلخل در طول زمان و مکان است. برای ساخت این نگار، داده‌های موجود از نگارهای تخلخل (نوترون-چگالی) ، با استفاده از معادله‌‌ی زمان-میانگین وایلی، به‌سرعت مصنوعی تبدیل شده و اختلاف آن با سرعت واقعی حاصل از نگار صوتی، به‌عنوان نگار انحراف سرعت بیان میشود. با استفاده از انحراف این نگار از مقدار صفر، نوع تخلخل مشخص میشود. از کاربردهای دیگر نگار انحراف سرعت، تشخیص فرآیندهای دیاژنزی و روند تراوایی با استفاده از داده‌های تخلخل و نگار صوتی است. مطالعات مربوط به محاسبه‌ی نگار انحراف سرعت، برای اولین بار توسط Anselmetti and Eberli (1999) به‌عنوان ابزاری برای تعیین گونه‌های مختلف تخلخل و روند تراوایی در محل چاه معرفی شد. سپس در میدان‌های مختلف در ایران توسط افراد مختلفی از جمله حسینی و همکاران (1391) در میدان نفتی کیلور و رضایی‌پرتو (1386) در میدان نفتی آسماری آزمایش شد. در این مطالعه برای اولین بار با استفاده از داده‌های چاهنگاری، مقادیر انحراف سرعت در سازندهای کنگان و دالان (پرمین-تریاس) در یکی از میدان‌های خلیجفارس به‌صورت مدل سه‌بعدی، نوع تخلخل در طول زمان و مکان بازسازی شد. نتایج نشان‌دهنده چگونگی تغییر نوع تخلخل و در نتیجه فرآیندهای رسوبی و دیاژنزی تشکیل‌دهنده کیفیت مخزنی سازند در طول زمان خواهد بود. همچنین برای تعیین اعتبار مدل و داده‌های حاصل از نگار انحراف سرعت، مدل سه‌بعدی حاصل از تخلخل میدان با مطالعات پتروگرافی به‌دست‌آمده از داده‌های مغزه، مورد مقایسه قرار گرفته است.
زمینشناسی سازند مورد مطالعه
بعد از پرمين مياني، ايران مركزي از بلوك اصلي جدا شده و به طرف شمال حركت كرده و اقيانوس نئوتتيس گسترش يافته است (Berberian and King, 1981). در طي پرمين مياني تا پسين، آب و هوا به‌‌تدريج گرم‌تر و خشك‌تر شده است. در نتيجه پلاتفرم وسيع كربناته-تبخيري گسترش يافته و سبب رسوب‌گذاری توالي ضخيم كربناته-تبخيري سازندهاي كنگان و دالان شده است (آقانباتی، 1383). اين کربنات‌ها، سنگ‌های مخازن ميادين بسياري در خليج فارس و نواحي اطراف آن را تشكيل دادهاند (Sfidari et al., 2014). سازندهاي كنگان و دالان معادل سازند خوف4 در نام‌گذاري عربي هستند.
دالان بالایي سنگ مخزن بوده و از پایين به بالا به‌‌ترتيب به افق‌های مخزني K4 و K3 تقسيم‌بندي شده و متشكل از طبقات آهكي اووليتي5، دلوميتهاي خاكستري اووليتي و پلت‌دار با تخلخل بالا میباشد (Sfidari et al., 2012). تخلخل و نفوذپذيري مناسب واحد K4 سبب شده است كه اين بخش بيشترين حجم هيدروكربوري را در خود جاي داده و بالاترين ميزان توليد را در اکثر میادینی که سنگ مخزن به‌حساب میآید، دارا باشد (Insalaco et al., 2006).
سازند کنگان با یک سطح فرسايشي و به‌صورت هم‌شیب روي سازند دالان قرار گرفته است. اين سازند در ترياس زيرين با تركيب كربناته (بخش زيرين) و شيلي (بخش بالایي) بر روي سازند دالان ته‌نشين شده است (آقانباتی، 1383). رسوبات اين سازند بيانگر ته‌نشيني در محيطهاي رسوبي كم‌عمق ساحلي شامل سابخا، پهنه‌ی جزرومدي و لاگون ميباشد. از نظر مخزني سازند كنگان به دو واحد K1 و K2 تقسيم گرديده است. بخش K2 بيشتر آهكي بوده كه در بخش زيرين شامل آهك‌هاي اووليتي و ترومبوليتي است و بخش بالایي آن دولوميت آهكي ميباشد. كيفيت مخزني اين بخش بالا بوده (تخلخل و تراوایي بالا) و شامل گاز خشك و ميعانات گازي است و از نظر كيفيت مخزني بعد از لايه‌ی K4 در درجه‌ی دوم اهمیت قرار دارد. در اکثر میادین بين سازندهاي كنگان و دالان انفصال هيدروليكي وجود ندارد و اين دو سازند اغلب يك مخزن واحد را تشكيل مي‌دهند (Tavakoli et al., 2018).
روش مطالعه
در این مطالعه برای توموگرافی6 و بازسازی انواع تخلخل، از اطلاعات حاصل از 13 چاه، از سازندهای کنگان و دالان در چهار واحد (K1 _ K2 _ K3 _ K4 )، با سن پرمین-تریاس و لیتولوژی غالب کربناته در یکی از میادین بخش مرکزی خلیجفارس استفاده شده است. داده‌های مورد استفاده در این پژوهش شامل 1) نگارهای تخلخل نوترون، چگالی، صوتی و گاما حاصل از چاهنگاری سازندهای مورد مطالعه‌ی مربوط به همه‌ی چاهها 2) مطالعات پتروگرافی شامل تشخیص رخساره‌ها، عوامل دیاژنزی، نوع تخلخل، داده‌های تخلخل و تراوایی مربوط به مغزه از چاه A و 3) داده‌های ورودی برای مدل‌سازی نگار انحراف سرعت، شامل اطلاعات چندگانه موقعیت چاهها7، اطلاعات مسیر حفاری چاهها8، اطلاعات سرسازندها9، اطلاعات پتروفیزیکی چاه‌های ارزیابی شده10 و اطلاعات نقشه‌ی کنتوری میدان11 بودند. در ضخامت 410 متری سازندهای کنگان و دالان از چاه A، نمونه‌های پلاگ به فاصله 25 سانتی‌متر برداشت شد. کلیه پلاگ‌ها با استفاده از روش شستشوی ساکسلت12 تمیز شد. تخلخل با استفاده از قانون بویل و تراوایی با استفاده از قانون دارسی تعیین شد. برش سر و ته پلاگ‌ها برای تهیه مقاطع نازک میکروسکوپی استفاده شد. کلیه مقاطع با استفاده از میکروسکوپ پلاریزان مطالعه شده و نوع و درصد تخلخل‌ها با استفاده از روش چشمی و نمودارهای مقایسه‌ای تعیین شد. در مراحل مختلف این مطالعه، ابتدا از هر یک از چاهها، نگار انحراف سرعت با استفاده از داده‌های چاهنگاری محاسبه شد. سپس برای مدل‌سازی نگار انحراف سرعت، با وارد کردن اطلاعات موردنیاز بر روی نرم‌افزار مدل‌سازی، مدل سه‌بعدی از نگار انحراف سرعت به روش زمین‌آماری، برای میدان مورد مطالعه ساخته شد. درنهایت بعد از استخراج انواع تخلخل، مدل ساخته شده در موقعیت چاه A، با مطالعات پتروگرافی حاصل از مغزه مورد مقایسه قرار گرفته و برای کل میدان، اعتبارسنجی شد. مدل ساخته شده با استفاده از داده‌های پتروگرافی تفسیر شد. مراحل انجام پژوهش در شکل 1 ارائه شده است.
شکل 1. فلوچارت بازسازی نگار انحراف سرعت، استخراج نوع تخلخل و مدل‌سازی آن در میدان
محاسبه‌ی نگار انحراف سرعت
در مخازن گازی برای محاسبه‌ی نگار انحراف سرعت، نیاز به استفاده از ترکیب تخلخل حاصل از نگار نوترون و چگالی (
) است. در این مطالعه پس از تصحیحات محیطی، محاسبه حجم شیل با استفاده از لاگ گاما (روش خطی) و تصحیح آن، نگار انحراف سرعت از تفاوت نگار صوتی و سرعت محاسبه شده از تخلخل حاصل از ترکیب نگارهای نوترون و چگالی، محاسبه شد. در شکل 2 نتیجه محاسبات در چاه A مشاهده میشود که در آن نگار انحراف سرعت تطابق خوبی با تخلخل مغزه نشان می‌دهد. ازآنجاکه انحرافات نتیجه‌ی تغییرپذیری سرعت در یک تخلخل مشخص است، سه زون بر اساس مطالعات Anselmetti and Eberli (1999)، برای نگار انحراف سرعت در شکل 2 قابل تشخیص است.
شکل 2. نگار انحراف سرعت حاصل از داده‌های چاهنگاری و مقایسه‌ی آن با تخلخل مغزه، از چپ به راست به ترتیب ستون نگار GR، ستون عمق، ستون بخشهای سازند، حجم شیل، لاگ صوتی، لاگ نوترون با لاگ چگالی، لاگ انحراف سرعت، تخلخل و تراوایی حاصل از مغزه
زونهای دارای انحراف مثبت ( 
)
این زون بیشتر در بازههای K1، K3 و انتهای K4 دیده میشود. انحراف مثبت به دلیل حضور تخلخلهای منفرد و مجزا در سنگ ایجاد میشود. در برخی موارد، مواد محلول به شکل سیمان‌های چگال ته‌نشست شده و ارتباط بین فضاهای خالی را مسدود می‌نمایند. این زون سرعت بالا در نگار صوتی حاصل از چاه، و تخلخل و تراوایی پایین را در مطالعات مغزه نشان می‌دهد (شکلهای 2 و 3 – الف و ب).
شکل 3. الف) نمونه مقاطع پتروگرافی از زونهای مختلف انحراف سرعت، گرینستون دارای لایه‌بندی با تخلخل انحلالی قالبی، ب) گرینستون لیتوکلاستیک جلبکی با تخلخل قالبی بالا، پ) دلومیت بلورین با تخلخلهای بین‌بلوری و به هم متصل بالا و د) گرین استون دلومیتی شده با تراوایی حاصل از شکستگی.
زونهای دارای انحراف صفر 
انحراف کم سرعت در این زون مربوط به تخلخلهایی است که اغلب به یکدیگر مرتبط بوده و توزیع یکنواختی در سنگ نشان می‌دهند. از این تخلخل‌ها به تخلخل بین‌بلوری13 و بین‌دانه‌ای14 می‌توان اشاره کرد. ارتباط خوب بین فضاهای خالی آنها باعث ایجاد بخشهای مخزنی K2 و K4 در سازندهای کنگان و دالان شده است. در این زون، نگار صوتی دارای سرعت کمتر و تخلخل حاصل از مغزه مقدار بالایی را نشان می‌دهد. تراوایی در این زون نسبت به زون انحراف مثبت به علت ارتباط خوب تخلخل‌ها باهم، مقادیر بالایی دارد. در بازه‌هایی که انحراف سرعت بالا و تراوایی پایین است، ریزتخلخل‌ها15 در سنگ حضور دارند (شکل 2 و 3-پ).
زونهای دارای انحراف منفی ( 
)
این زون به نسبت خیلی کم، نسبت به زونهای دیگر در هر چهاربخش بازههای عمقی گسترش دارد. دلیل این انحراف منفی را با شکستگیها و محتوای گاز آزاد توجیه کرده‌اند. سرعت خیلی کم از لاگ صوتی و تراوایی بسیار بالا از مغزه، مربوط به این زون میشود (شکلهای 2 و 3-د).
برای شناسایی محیط متراکم در مطالعات پتروگرافی و مدل سه‌بعدی، به ترتیب مقدار تخلخل کل صفر و مقدار لاگ نوترون کمتر از دو درصد مورد استفاده قرار گرفت.
مدل‌سازی سه‌بعدی
با توجه به اطلاعات کم از داده‌های میدانی و پراکنده بودن آنها، برای مدل‌سازی میدان از روش شبیه‌سازی متوالی گوسی16 استفاده شد. روش شبیه‌سازی متوالی گوسی که به‌اختصار به آن (SGS) گفته میشود، الگوریتمی مناسب برای شبیه‌سازی متغیرهای پیوسته به‌حساب میآید. در لایه‌ی مخزنی K2 به دلیل ضخامت کم زون و کم بودن داده در جهت عمودی، مقدار تغییرات عمودی آن عدد کمتری نسبت به سایر لایه‌ها نشان می‌دهد. بیشترین تغییرات افقی مربوط به زونK3 و بیشترین تغییرات عمودی مربوط به زون K4 بود. سایر متغیرهای واریوگرام برازش‌شده‌ی لاگ انحراف سرعت در جدول 1 آورده شده است.
جدول 1. متغیرهای واریوگرام برازش‌شده نگار انحراف سرعت
نام زون | مدل واریوگرام | جهت اصلی | عمود بر جهت اصلی | جهت عمودی | اثر قطعهای | سقف |
K1 | کروی | 842/9946 | 674/9024 | 167/30 | 08/0 | 1 |
K2 | کروی | 00/10722 | 06/1049 | 337/17 | 08/0 | 1 |
K3 | نمائی | 13/10973 | 47/9296 | 854/45 | 08/0 | 1 |
K4 | کروی | 60/10776 | 069/9108 | 618/67 | 08/0 | 1 |
بحث
اعتبارسنجی مدل
برای اعتبارسنجی، مدل به‌دست‌آمده از نگار انحراف سرعت در موقعیت چاه A با انواع تخلخل استخراج شده از مطالعات پتروگرافی مورد مقایسه قرار گرفت (شکلهای 4 و 5). بیشترین ضخامت در امتداد چاه A واحد K1 را تخلخلهای کمتر از دو درصد تشکیل می‌دهند. برای مدل‌سازی، 10 بازه عمقی از انواع تخلخل در طول چاه A برای واحد K2 شناسایی شد که بیشترین ضخامت را تخلخل بین‌بلوری تشکیل داده و عامل اصلی مخزنی بودن آن هستند. در واحد K3 هشت بازه عمقی تخلخل بازسازی شد که بیشترین ضخامت در قسمت بالا را تخلخلهای حفره‌ای و قالبی تشکیل داده و در قسمت پایین تخلخلهای کمتر از دو درصد تشکیل می‌دهند. واحد مخزنی K4 نیز به 16 بازه مختلف تخلخل تقسیم شد. بیشترین ضخامت، متعلق به تخلخل بین‌دانه‌ای است (شکل 4). تطابق بالایی بین انواع تخلخلهای مدل‌سازی شده با انواع تخلخل به‌دست‌آمده از مطالعات پتروگرافی مغزه دیده میشود.
شکل 4. مدل خروجی نگار انحراف سرعت و تطابق آن با مطالعات حاصل از مغزه در واحدهای: الف( K1، ب( K2، ج( K3، د( K4، از چپ به راست به ترتیب ستون A (عمق)، ستونB (نوع تخلخل غالب در امتداد چاه A)، ستون C (مدل نگار انحراف سرعت)، ستون D (مطالعات حاصل از مغزه)
شکل 5. لاگ رسوبی از سازندهای کنگان (K1 و K2) و دالان (K3 و K4) برای ارتباط انواع تخلخل با رخساره، محیط‌رسوبی و فرآیندهای دیاژنزی
پس‌ازآنکه صحت مدل تایید شد، از نحوه‌ی تغییرات انواع تخلخل در مدل سه‌بعدی، برای بازسازی شرایط تشکیل مخزنی میدان از نظر رخساره، محیط رسوبی و عوامل دیاژنزی استفاده شد. ابتدا نقشه‌های میانگین از نگارهای تخلخل و انحراف سرعت برای چگونگی توزیع مقدار تخلخل و سرعت در تمام گستره‌ی میدان مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به ضخامت میانگین 90 متر برای واحد K1 در چاه‌های مورد مطالعه، این واحد برای هر یک از نگارهای تخلخل و انحراف سرعت با فواصل 20 متری به پنج لایه تقسیم‌بندی شد و از این پنج لایه، نقشه‌ی میانگین گرفته شد تا از نظر زمانی تغییرات این نگارها در واحد K1 مشاهده شود (شکلهای 6 و 7). لایه‌ها از بالا به پایین بر اساس فاصله به متر از سرسازند کنگان نام‌گذاری شوند. در بالاترین قسمت سازند کنگان، تخلخل و انحراف سرعت مقادیر بالایی را نشان می‌دهند (شکلهای 6 و 7، برش 1). در این قسمت به سبب افت سطح آب دریا و نزدیک‌شدن به سازند آواری-تبخیری دشتک، تخلخل قالبی سبب ایجاد کیفیت مخزنی مناسبی شده است. با توجه به حضور تخلخلهای قالبی، رخساره اصلی از سنگ‌های دانه‌پشتیبان تشکیل میشود. به سمت پایین در برش 20، میزان تخلخل کاهش و انحراف سرعت افزایش می‌یابد. در همین زمان، در بخش‌هایی از حوضه (شمال شرقی)، انحراف سرعت نزدیک به صفر مشاهده میشود. حضور ریزتخلخل‌ها در این قسمت از برش 20 می‌تواند کمترین عمق آب در زمان رسوب‌گذاری حوضه را نشان دهد. در برش 40، تخلخل متوسط (حدود 10 درصد در بیشتر بخشهای حوضه) و انحراف سرعت نزدیک به صفر است. این بخش منطبق بر بخش دولومیتی میانی واحد K1 است. تخلخل متوسط به سبب دولومیتی‌شدن در بخشهای مختلف سنگ یکنواخت بوده و انحراف به حداقل رسیده است. با افزایش میزان دولومیتی‌شدن در برش 60 تخلخل افزایش و انحراف سرعت همچنان پایین است. برش 80 دارای تخلخل پایین و انحراف سرعت بالا است که قسمت‌های فاقد تخلخل را نشان می‌دهد.
تغییرات جانبی به‌طورکلی در هر پنج لایه با افزایش عمق به سمت شرق میدان دارای روندی کاهشی است. در واحد K1 فرآیندهای انحلال و دولومیتی شدن در اغلب موارد سبب افزایش تخلخل شده است. در بخشهای بدون تخلخل، علاوه بر نبود این دو پدیده، رخساره‌های غالب مادستونی در کمربند سابخایی و پهنه‌ی جزر ومدی نهشته شده‌اند.
شکل 6. نقشه‌های میانگین برای مقادیر تخلخل، واحد K1 از سازند کنگان در برشهای مختلف
با توجه به ضخامت میانگین 45 متری در چاه‌های مورد مطالعه برای واحد K2، این واحد به سه لایه تقسیم‌بندی شده و تغییرات تخلخل و انحراف سرعت در آن بررسی شد (شکلهای 6 و 7). توزیع مقادیر تخلخل در کل ضخامت واحد، همگن است. فرآیند دولومیتی شدن در رخساره‌های اوئید گرینستونی و پکستونی محیط شول، در این واحد غالب است. به همین علت واحد K2 با غالب تخلخل بین‌بلوری، کیفیت مخزنی خوبی از خود نشان می‌دهد (شکل 8). توزیع مقادیر انحراف سرعت نیز در این واحد، از نظر تغییرات زمانی در سه لایه‌ی گرفته شده از آن یکسان است، اما در هر سه لایه با افزایش عمق به سمت شرق میدان، مقادیر انحراف سرعت کاهش می‌یابد (شکل 9). پایین رفتن سطح آب دریا در انتهای پرمین (آغاز واحد K2) و نیز انتهای این واحد، سبب شده است تا عمق آب کم بوده و فرآیند دولومیتی‌شدن در آن غالب باشد.
|
شکل 7. نقشه‌های میانگین برای مقادیر انحراف سرعت، واحد K1 از سازند کنگان در برشهای مختلف
شکل 8. نقشه‌های میانگین برای مقادیر تخلخل، واحد K2 از سازند کنگان در برشهای مختلف
شکل 9. نقشه‌های میانگین برای مقادیر انحراف سرعت، واحد K2 از سازند کنگان در برشهای مختلف
واحد K3 با ضخامت میانگین 115 متر به پنج لایه تقسیم شد. مقدار تخلخل در لایه‌ی اول از واحد K3، بالاترین مقدار را نسبت به لایه‌های پایینی این واحد، با افزایش عمق دارد. با تطبیق دادن این لایه با مطالعات پتروگرافی از چاه A، فرآیندهای دولومیتی شدن و انحلال سبب ایجاد این نوع تخلخل شده است. این بخش به سبب قرارداشتن در زیر مرز پسروی پرمین-تریاس کیفیت مخزنی مناسبی دارد. با افزایش عمق به‌طرف پایین واحد K3، تخلخل روندی کاهشی دارد. همچنین در همه‌ی لایه‌ها با افزایش عمق از غرب میدان به سمت شرق آن، روند کاهشی مشاهده میشود (شکل 10). نقشه‌های میانگین گرفته شده از انحراف سرعت میدان در واحد K3 به تبعیت از مقادیر تخلخل، با افزایش عمق، روند انحراف سرعت مثبت را نشان می‌دهند. با توجه به ماهیت گل‌پشتیبان بودن این واحد، انحراف سرعت مثبت با تخلخل اندک نشان‌دهنده تخلخلهای ناچیز بین دانه‌های میکرایت است. این فضاهای خالی اغلب به یکدیگر متصل نبوده و موج تراکمی صوتی از آنان عبور نمی‌کند. کاهش تخلخل به سمت پایین در واحد K3، افزایش انحراف سرعت را در نقشه‌ی میانگین آن توجیه می‌کند (شکل 11).
شکل 10. نقشه‌های میانگین برای مقادیر تخلخل، واحد K3 از سازند دالان در برشهای مختلف
شکل 11. نقشه‌های میانگین برای مقادیر انحراف سرعت، واحد K3 از سازند دالان
ضخامت K4 در چاه‌های مورد مطالعه به‌طور میانگین 155 متر است که با فواصل 30 متر، پنج نقشه‌ی میانگین از آن گرفته شد. روند تغییرات تخلخل در این واحد از لایه‌ی اول تا لایه‌ی پنجم با افزایش عمق، زیاد میشود. اما در 30 متر آخر این واحد، تخلخل کاهش می‌یابد (شکل 12). کیفیت مخزنی این واحد به سبب وجود تخلخلهای بین‌دانه‌ای در رخساره‌ی اوئید گرینستونی است. این تخلخل‌ها به علت نبود سیالات دیاژنتیکی جوی سیمان‌ساز در اقلیم بیابانی و خشک، سیمانی نشده‌اند و تخلخل خود را حفظ کرده‌اند. تغییرات انحراف سرعت در واحد K4، در سه لایه‌ی بالایی روندی کاهشی و نزدیک به صفر را دارد اما در 60 متر انتهایی این واحد، انحراف سرعت، زون مثبت را نشان می‌دهد. هر چند در لایه‌ی چهارم (برش 342) و در گستره جنوب‌شرق میدان به علت وجود شکستگیها، زون انحراف منفی دیده میشود (شکل 13).
شکل 12. نقشه‌های میانگین برای مقادیر تخلخل، واحد K4 از سازند دالان در برشهای مختلف
شکل 13. نقشه‌های میانگین برای مقادیر انحراف سرعت، واحد K4 از سازند دالان در برشهای مختلف
دامنه‌ی تغییرات مقدار تخلخل و درصدهای بافتنگاشت مربوط به هریک از انواع تخلخل‌ها، برای هر چهار بخش سازندهای کنگان و دالان در جدول 2 آورده شده است.
جدول 2. درصدهای بافتنگاشت هریک از انواع تخلخل
نام زون |
متراکم شدگی | درصد بافتنگاشت انواع تخلخل‌ها | دامنه‌ی تغییرات تخلخل برحسب درصد | ||
قالبی و حفرهایی
| بین بلوری و بین‌دانه‌ای
| شکستگی یا گاز آزاد | |||
K1 | 6/31 | 4/47 | 5/19 | 5/1 | 12/0 - 01/0 |
K2 | 4/25 | 7/19 | 9/44 | 0/10 | 13/0 - 00/0 |
K3 | 6/26 | 4/58 | 7/12 | 3/2 | 12/0 - 00/0 |
K4 | 5/6 | 3/44 | 2/41 | 0/8 | 17/0 - 04/0 |
برای مشاهده‌ی تغییرات مکانی و زمانی نوع تخلخل، دو بخش غربی - شرقی و شمالی – جنوبی از میدان مورد مطالعه، مورد بررسی قرار گرفت. در بخش غربی - شرقی میدان که از چاه W11 می‌گذرد، برای واحد مخزنی K2، تخلخل بین‌بلوری در تمامی واحد از نظر تغییرات جانبی گسترش یافته است. در واحد مخزنی K4، تخلخل با زون انحراف صفر از نوع بین‌دانه‌ای، از غرب میدان تا بخشهای عمیق این واحد در شرق میدان گسترش پیدا کرده است. واحدهای K1 و K3 در قسمت شرق میدان، تخلخل کمتر از دو درصد را نشان می‌دهند و این نشان‌دهنده‌ی نبود فرآیند انحلال و دولومیتی شدن در بخشهای عمیق میدان است (شکل 14). بخش شمالی – جنوبی میدان که از گستره چاه W11 گرفته شده است، برای واحد K2 تخلخلهای کمتر از دو درصد در تمام واحد گسترش دارند و کیفیت مخزنی این واحد را در این مسیر میدانی تحت تاثیر قرار دادهاند. توزیع تخلخلهای با زون صفر و منفی در واحد K4 به سمت شمال میدان بیشتر میشود و در قسمت جنوبی میدان از آنها کاسته میشود. واحدهای غیر مخزنی K1 و K3 نیز تحت تاثیر تخلخل پایین و فرآیندهای سیمانی شدن و تراکم، تخلخلهای با ارتباط منافذی خوب در آنها دیده نشده و کیفیت مخزنی لازم را ندارند (شکل 15).
شکل14. برش شرقی ـ غربی از میدان مورد مطالعه برای تغییرات نوع تخلخل
شکل15. برش شمالی_جنوبی از میدان مورد مطالعه برای تغییرات نوع تخلخل
نتیجه‌گیری
در این مطالعه، مدل‌سازی نگار انحراف سرعت بازسازی شده از نگارهای چاهنگاری، برای تعیین انواع تخلخل موجود در سازندهای کربناته‌ی کنگان و دالان در یکی از میادین مرکزی خلیج فارس انجام گرفت.
بر اساس پیش‌بینی نگار انحراف سرعت از نگارهای چاهنگاری در محل چاهها، سه زون انحراف سرعت با ویژگیهای خاص تخلخل شناسایی شد. این زونهای انحراف سرعت در مقیاس عمودی چاه تکرار شده است. زون انحراف مثبت نشان‌دهنده‌ی تخلخلهای قالبی و حفره‌ای است و بیشتر در بازههای مخزنی K1 و K3 دیده میشوند. زون با انحراف صفر نشان‌دهنده‌ی تخلخلهای بین‌بلوری و بین‌دانه‌ای است و بیشتر در زونهای مخزنی K2 و K4 دیده میشوند. زون با انحراف منفی نشان‌دهنده‌ی شکستگیها و محتوای گاز آزاد میباشد و این زون به نسبت کمتر در هر چهار بخش مخزنی مورد مطالعه قابل مشاهده است.
واحد غیرمخزنی K1، بیشتر به‌صورت زون متراکم و فاقد تخلخل، در برخی موارد حاوی تخلخل قالبی و تا حدود خیلی کمی تخلخل بین‌بلوری است. واحد مخزنی K2، بیشتر حاوی تخلخل بین‌بلوری و به مقدار خیلی کمتر تخلخل قالبی است. واحد غیرمخزنی K3، بیشتر حاوی بخش متراکم و فاقد تخلخل، تخلخل قالبی و به مقدار کمتر تخلخل شکستگی در بخش پایینی خود میباشد. واحد مخزنی K4، بیشتر حاوی تخلخل بین‌دانه‌ای و قالبی و در بعضی موارد هم تخلخل شکستگی میباشد.
در توزیع انواع تخلخل، دو واحد K2 و K4 با افزایش عمق روندی کاهشی را برای تخلخلهای بین‌بلوری و بین‌دانه‌ای که سبب کیفیت مخزنی این واحدها شده‌اند، داشته است. از نظر تغییرات مکانی برای واحد K2، تخلخلهای با زون انحراف صفر در تمامی جهات گسترش یکسانی را دارند اما برای واحد K4، به‌طرف بخشهای شرقی و جنوبی میدان، از نوع تخلخلهای با زون انحراف صفر کاسته و به‌طرف شمال و غرب میدان بر روند آنها افزوده شده و کیفیت مخزنی در این قسمت‌ها بهتر میشود. برای واحدهای K1 و K3 از نظر تغییرات زمانی، با افزایش عمق بر مقدار تخلخلهای کمتر از دو درصد افزوده شده و گستردگی آنها در تغییرات مکانی این دو واحد یکسان است.
نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از نگار انحراف سرعت برای بازسازی ناهمگنی مخزنی، بخصوص مخازن کربناته، تفکیک انواع تخلخل اصلی و مدل‌سازی آنها کمک زیادی به محاسبات مخزنی خواهد کرد. بنابراین چنین مطالعه‌ایی برای میادین کربناته دیگر پیشنهاد می‌گردد.
منابع
آقانباتی.، ع،1383. زمینشناسی ایران. انتشارات سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، 707. ##اسرافیلی دیزجی، ب.، 1387. بررسی ارتباط بین محیط رسوبی و کیفیت مخزنی بخش فوقانی سازند دالان و سازند کنگان در چاه‌های 9، 10 و 11 میدان گازی پارس جنوبی. رساله کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران. 165. ##درویشزاده، ع.، 1369. زمینشناسی ایران، چینهشناسی، زمین‌ساخت، دگرگونی و ماگماتیسم. انتشارات امیرکبیر، 434. ##مطیعی ه.، 1374. زمینشناسی ایران زمینشناسی نفت زاگرس. سازمان زمینشناسی کشور، 537. ##Ahr, W.M., 2011. Geology of carbonate reservoirs: the identification, description and characterization of hydrocarbon reservoirs in carbonate rocks. John Wiley and Sons. ##Amel, H., Jafarian, A., Husinec, A., Koeshidayatullah, A. and Swennen, R., 2015. Microfacies, depositional environment and diagenetic evolution controls on the reservoir quality of the Permian Upper Dalan Formation, Kish Gas Field, Zagros Basin, Marine and petroleum geology, 67, 57-71. ##Anselmetti, F.S. and Eberli, G.P., 1999. The velocity-deviation log: A tool to predict pore type and permeability trends in carbonate drill holes from sonic and porosity or density logs, American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 83, 3, 450-466. ##Berberian, M. and King, G.C.P., 1981. Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences, 18, 2, 210-265. ##Esrafili-Dizaji, B. and Rahimpour-Bonab, H., 2009. Effects of depositional and diagenetic characteristics on carbonate reservoir quality: a case study from the South Pars gas field in the Persian Gulf” Petroleum Geoscience, 15, 325–344. ##Eberli, G.P., Baechle, G.T., Anselmetti, F.S. and Incze, M.L., 2003. Factors controlling elastic properties in carbonate sediments and rocks, The Leading Edge, 22, 7, 654-660. ##Geert, K., Afifi, A.M., Al-Hajri, S.I.A. and Droste, H.J., 2001. Paleozoic stratigraphy and hydrocarbon habitat of the Arabian Plate, GeoArabia, 6, 3, 407-442. ##Lucia, F.J. and Major, R.P., 1994. Porosity evolution through hypersaline reflux dolomitization, in: Purser, B., Tucker, M., Zenger, D., (Eds.) Dolomites: International Association of Sedimentologists Special Publication, 21, 325–341. ##Insalaco, E., Virgone, A., Courme, B., Gaillot, J., Kamali, M., Moallemi, A., Lotfpour, M. and Monibi, S., 2006. Upper Dalan Member and Kangan Formation between the Zagros Mountains and offshore Fars, Iran: depositional system, biostratigraphy and stratigraphic architecture. GeoArabia, 11, 2, 75-176. ##Oliver, M.A., 2010. Geostatistical Applications for Precision Agriculture, Springer, 337. ##Sfidari, E., Kadkhodaie-Ilkhchi, A., Rahimpour-Bbonab, H. and Soltani, B., 2014. A hybrid approach for litho-facies characterization in the framework of sequence stratigraphy: a case study from the South Pars gas field, the Persian Gulf basin. Journal of Petroleum Science and Engineering, 121, 87-102. ##Sfidari, E., Amini, A., Kadkhodaie, A. and Ahmadi, B., 2012. Electrofacies clustering and a hybrid intelligent based method for porosity and permeability prediction in the South Pars Gas Field, Persian Gulf. Geopersia, 2, 2, 11-23. ## Schlumberger, 2009, Petrel software help. ##Sun, S. Q., 1995. Dolomite reservoirs: porosity evolution and reservoir characteristics, American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 79, 186–204. ##Tavakoli, V. and Jamalian, A., 2018. Microporosity evolution in Iranian reservoirs, Dalan and Dariyan formations, the central Persian Gulf Journal of Natural Gas Science and Engineering, 52, 155-165. ##Tavakoli, V., Naderi-Khujin, M., and Seyedmehdi, Z., 2018. The end-Permian regression in the western Tethys: sedimentological and geochemical evidence from offshore the Persian Gulf, Iran Geo-Marine Letters, 38, 2, 179-192. ##Warren, J., 2000. Dolomite, occurrence, evolution and economically important associations, Earth Science Reviews, 52, 1-181.##
Application of Pore Type Tomography in Reconstructing Carbonate Reservoirs Evolution, Kangan and Dalan Formations in the Central Part of Persian Gulf
Sajadi, F.1, Tavakoli, V.2, Sfidari, E.3, Emami Niri, M.4
1. M.Sc of Petroleum Geology, Department of Geology, University of Tehran
2. Associate Professor, Department of Geology, University of Tehran
3. Assistant Professor, Petroleum Geology Research Group, Research Institute of Applied Sciences, Tehran
4. Assistant Professor, Institute of Petroleum Engineering, College of Engineering, University of Tehran
Abstract:
In this study, the velocity deviation log was derived from routine wireline logs to determine the pore types of Kangan and Dalan carbonate formations in one of the central Persian Gulf fields. To achieve this purpose, core information from one well including porosity and permeability and petrography of thin sections along with wireline logs from 12 other wells have been used. Using a velocity deviation log reconstruction based on density, neutron and acoustic logs, three velocity zones representing distinct porosity and one nonporous zone were identified. The three-dimensional model of velocity deviation log showed that K1 zone is mainly a dense and non-porous zone and, in some cases, it contains moldic porosity and rarely intracrystalline. This is because of sea-level fall during deposition of end this unit causing dissolution and dolomitization. K2 reservoir zone contains majorly intracrystalline and minor moldic porosities due to dolomitization in shallow sea-level conditions in most parts of this unit. K3 unit mainly hosts dense and nonporous rocks, in cases moldic and also it randomly shows fractures in its lower part. K4 is more likely contain intracrystalline and interparticle porosities at upper part formed in shallow environment at the end of this unit deposition. Moldic porosities have been formed in lower parts in response to meteoric diagenetic environment. Fractures are also detected in some cases. The results of presented study show high correlation with other reservoir evaluations that prove the ability of velocity deviation modeling in predicting large-scale reservoir variations.
Keywords: Dense Section, Kangan and Dalan, Velocity Deviation Model, Velocity Deviation Log (VDL)
[1] * نویسنده مرتبط: ebrahimspidari@ut.ac.ir
[2] 1 Reconstruction
[3] 2 Velocity Deiviation Log (VDL)
[4] 1 Khuff Formation
[5] 2 Oolitic Limestone
[6] 3 Tomography
[7] 4 Well head
[8] 5 Well deviation
[9] 6 Well top
[10] 7 Well log
[11] 8 Under ground contour map
[12] 1 Soxhlet extraction
[13] 1 Intercrystaline
[14] 2 Interparticle
[15] 1 Micro porosity
[16] 2 Gaussian sequential simulation
