برای آشنایی با مهمترین خصوصیات سنگ مخزن ، لازم است تا تعریفی مختصر از مخزن داشته باشیم. سنگ مخزن ، سنگي تراوا و متخلخل است. علت تخلخل آن براي داشتن فضاي كافي براي نگهداري هيدروكربن ها و تراوايي آن براي قدرت عبور و حركت دهي هيدروكربن ها به سوي چاه هاي نفت است.
یک مخزن هیدروکربنی، سنگی است که هم دارای ظرفیت ذخیره سازی بوده (متخلخل باشد) و هم توانایی عبور سیال از میان خود را داشته باشد (تراوا باشد). نحوه رفتار هیدروکربن در داخل مخزن عمدتا به وسیله بعضی خواص ذاتی سیالات درون مخزن و محیط متخلخل کنترل میشود.
یا به عبارتی، هر سنگی که به اندازه کافی فضای خالی برای تجمع هیدروکربن داشته و هنگامی که چاهی در داخل آن حفر گردد سیال ذخیره شده را در چاه تخلیه کند، میتواند مخزن باشد.
سنگ ها کم و بیش دارای فضای خالی یا تخلخل (Porosity) میباشند ولی تنها سنگهایی که دارای خلل و فرج بیشتر و مرتبط با یکدیگرند (تخلخل موثر Effective porosity)  سنگ مخزن های مفید رو تشکیل میدهند. بنابراین مهمترین خاصیت فیزیکی سنگ مخزن، دارا بودن تخلخل (Porosity) و تراوایی (Permeability) است.
در ارزیابی یک مخزن از کلیه تکنیک ها و روش ها استفاده میشودتا بتوان پارامترهای زمین شناسی و پتروفیزیکی کنترل کننده حرکت سیال را در آن مشخص نمود.


خلل و فرج
شمایی از خلل و فرج

+ برای آشنایی با مهمترین خصوصیات سنگ مخزن ، میتوان موارد زیر را نام برد:
تخلخل (Porosity)
تراوایی (Permeability)
ترشدگی مخزن (Reservoir wettability)
فشار مویینه (Capillary pressure)
ناهمگنی مخزن (Reservoir heterogeneity)
شکل هندسی (Geometry)
محتوای سیال

که در اینجا برای  آشنایی با مهمترین خصوصیات سنگ مخزن ، مختصر به توصیف تخلخل، تراوایی و ترشدگی پرداخت خواهد شد:

تخلخل (Porosity) :
عبارت است از نسبت حجم فضاهای خالی به حجم کل سنگ. در مخازن هیدروکربنی حجم فضاهای خالی توسط سیالاتی نظیر گاز، نفت و آب اشغال شده است.
بیشتر مخازن، تخلخل در محدوده 5 تا 35 درصد دارند. تخلخل های کمتر از 5 درصد به ندرت انباشته اقتصادی پیدا میکنند و تخلخل بیشتر از 35 درصد خیلی نادر است. تخلخل را میتوان در آزمایشگاه از روی مغزه ها و یا با استفاده از نمودارهای چاه پیمایی خصوصا نمودار چگالی، صوتی و نوترون محاسبه نمود. تخلخل را میتوان از روی داده های لرزه ای نیز محاسبه نمود.

تخلخل را میتوان بر اساس زمان تشکیل، موثر بودن برای تولید و اندازه به انواع مختلف تقسیم بندی کرد:

+ از نظر زمان تشکیل:
   – تخلخل اولیه (Primary porosity)
   – تخلخل ثانویه (Secondary porosity)

+ از نظر کاربردی یا موثر بودن:
   – تخلخل کل (Total porosity)
   – تخلخل مفید (Effective porosity) که به آن تخلخل “مرتبط” (Connected) یا “به هم مرتبط”     (Interconnected) نیز میگویند.
   – تخلخل جدا افتاده (Isolated porosity)

+ از نظر اندازه:
   – درشت تخلخل (Macroporosity)
   – ریز تخلخل (Microporosity)


حجم فضاهای خالی به حجم کل سنگ
شمایی از حجم فضاهای خالی به حجم کل سنگ

حجم فضاهای خالی به حجم کل سنگ
نمونه ای دیگر از حجم فضاهای خالی به حجم کل سنگ

تراوایی (Permeability) :
برای یک سنگ مخزن صرف داشتن تخلخل پر از نفت یا گاز کافی نیست، بلکه خلخل و فرج باید به هم متصل باشند تا به هیدروکربن ها اجازه حرکت به داخل و خارج مخزن را بدهند. درواقع تراوایی، توانایی محیط متخلخل برای انتقال سیال است.
واحد اندازه گیری تراوایی، دارسی (Darcy) است که به نام یک دانشمند فرانسوی میباشد که جریان آب در محیط های متخلخل را در سال 1856 مطالعه کرد. یک دارسی توانایی تراوایی یک سنگ است وقتی که بتواند در طی یک ثانیه اجازه عبور یک سانتی متر مکعب از یک مایع با گرانروی یک سانتی پوآز را از سطح مقطع یک سانتی متر مربعی بدهد، وقتی که گرادیان فشار یک اتمسفر باشد.

+ انواع تراوایی عبارتند از:
   – تراوایی مطلق (Absolute permeability)
   – تراوایی نسبی (Relative permeability)
   – تراوایی پایه (Base permeability)


توانایی محیط متخلخل برای انتقال سیال
مقایسه ی توانایی انواع محیط متخلخل برای انتقال سیال

ترشدگی مخازن (Reservoir wettability) :
ترشدگی یک مخزن، تمایل یک سیال برای پخش شدن یا چسبیده شدن به سطوح حفرات هست که این موضوع در حضور سیالات اختلاط نیافتنی صورت میگیرد. شرایطی که تحت آن گاز میتواند قابلیت ترکنندگی داشته باشد در ماوراء محدوده شرایط مخازن طبیعی قرار دارد. فقط نفت و آب قابلیت ترکنندگی دارند. اگر هر سه فاز نفت و گاز و آب در یک مخزن حضور داشته باشند، فقط سیال ترکننده کوچکترین منافذ و سوراخ ها را اشغال میکند.
اولین هدف از پروژه های توصیف مخزن، گردآوری اطلاعات از منابع مختلف جهت شناسایی واحدهای جریانی (Flow unit)
زون های دارای ویژگی های مشابه از نظر جریان سیال، و تعیین پیوستگی قائم و جانبی چنین زون هایی میباشد. سپس میانگینی از ویژگی های سیال و سنگ به منظور شبیه سازی رقومی مخزن به این زون ها نسبت داده میشود تا نهایتا بتوان رفتار مخزن را در طی تولید پیش بینی کرد. منابع متداولی که اطلاعات یک مخزن از آن بدست می آید شامل مغزه ها، نمودارها، آزمایش چاه، بررسی های لرزه ای و پیشینه تولید میباشد.

+ توصیف یک مخزن برای کسب پارامترهای ذیل ضروری است:
تعیین ظرفیت ذخیره
تعیین هدایت هیدرولیکی
تعیین پراکندگی نسبی تخلخل و تراوایی
پیش بینی عملکرد یک مخزن
برآورد مقدار یک تولید

مخازن معمولاً از ماسه سنگ و يا سنگ آهك است.  ماسه سنگ داراي تراواي بالايي است و جزء مخازن خوب محسوب مي شود ولي برخي مخازن از جنس سنگ آهك با تراوايي بالا مي باشد، علت اين امر وجود شكاف هايي بسيار در اين نوع مخازن است. به علت اختلاف فاز تر و خشك در انواع گوناگون مخازن، كيفيت مخزني نيز متفاوت خواهد بود. در مخازن ماسه اي فاز تر، نفت ولي در مخازن آهكي، آب مي باشد. بنابراين در مخازن ماسه اي نفت با فشاربالا، مايل به خروج از مخزن است در صورتي كه اين مسئله در مخازن آهكي كاملا متفاوت بوده و اين آب است كه تمايل دارد با فشار خارج شود.


مغزه ها
نمونه ای از مغزه گرفته شده

به طور كلي سه نوع مخزن ساختاري، چينه شناختي و مختلط موجود مي باشد كه بسته به تغييرات ساختاري، رخساره اي و يا سنگ شناسي، متمايز از يكديگرند.

مخزن ساختاری:
اين مخزن برپايه تغييرات ساختاري درون زمين به وجود مي آيد و از مهم ترين آن ها مي توان به چين ها و گسل ها اشاره نمود. در اين نوع مخزن، پديده هاي ساختاري زمين سبب جابه جايي لايه ها و قرار گرفتن سنگ مخزن و سنگ پوش به صورتي مي شود كه پتانسيل ذخيره نفت را داشته باشند.
مخزن چینه شناختی:
مخزن چينه شناختي بر پايه تغييرات رخساره اي و سنگ شناسي به وجود مي آيد، يعني گونه هاي متفاوت سنگ ها در اثر عوامل مختلف (به جز ساختاري) به گونه اي در كنار هم قرار گرفته اند كه شرايط تجمع نفت به وجود آيد.
مخزن مختلط:
مخزن مختلط ، تركيبي از مخازن يادشده مي باشد.

ليكن براي به وجود آمدن يك مخزن نفت بايد عوامل زير موجود باشد:
الف. پتانسيل دفن گياهان و جانوران خشكي و دريايي در مناطق دريايي به عنوان منشاء هيدروژن و كربن
ب. شرايط مناسب تجزيه گياهان و جانوران و نيز تركيب هيدروژن وكربن حاصل از آن و توليد نفت و گاز طبيعي
ج. وجود سنگ هاي متخلخل به منظور حركت و مهاجرت هيدروكربن از محل توليد
د. وجود لايه هاي ناتراوا (سنگ پوش) به منظور حفظ تجمعات نفتي در مخازن تقريباً در تمام منابع نفتي، مقداري گاز در نفت به صورت حل شده وجود دارد كه در هنگام بهره برداري، سبب مي شود تا نفت به همراه گاز به سطح زمين انتقال يابد. در برخي مواقع، مقدار اين گاز به قدري زياد است كه ضمن حل مقداري در نفت، مقدار قابل توجهي گاز آزاد نيز در بالاي نفت با فشار بالا، جمع مي شود كه اصطلاحاً تحت عنوان كلاهك گاز ناميده مي شود.

 

استفاده از این محتوا با ذکر منبع و لینک مستقیم به مقاله مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

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

فارسی