مطالعه آزمايشگاهي اثرات امواج التراسونيك بر روي خواص پتروفيزيكي و ژئومكانيكي سنگ هاي مخازن هيدروكربوري

یكی از مشكلات مهمی كه در چاههای نفت و گاز با آن مواجه هستیم، آسیب های ناشی از رسوبات معدنی و آلی (Inorganic and Organic Scales) می باشد، كه توان تولیدی مخزن را به شدت كاهش می دهند. یكی تكنولوژی های نوین در راستای كاهش این skin ها، بهره گیری از امواج التراسونیك می باشد. امواج اولتراسونیك به دسته ایی از امواج مكانیكی گفته می شود كه فركانس نوسانشان بیش از 20 KHZ باشد. این امواج به عنوان یك روش مكانیكی و یا تشدید كننده روش های شیمیایی در حذف رسوبات تشكیل شده در نزدیكی دیواره چاه می توانند بسیار موثر واقع گردند. اما نكته حائز اهمیت آنجاست كه این امواج اگرچه سبب حذف این رسوبات می شوند اما باعث بروز برخی تغییرات در خود سنگ كه در آن منتشر می گردند نیز می شوند كه تاكنون توجه چندانی به آن نشده است. ما در این مقاله به بررسی مكانیزم اثرگذاری امواج التراسونیك بروی مغزه های نفتی از بعد تغییرات پتروفیزیكی شامل تخلخل و تراوایی آنها می پردازیم. چندین مغزه تحت تابش امواج التراسونیك با توان 1000 W و فركانس 22 KHz قرار می گیرند و خواص پتروفیزیكی آنها اندازه گیری می گردند تا تغییرات حاصل شده، تعیین گردد. امواج التراسونیك نوسانات انبساطی و انقباضی در مسیر انتشار خود در سنگ ایجاد می نماید كه تابع ضریب لامه و ضریب سختی سنگ می باشد. نتایج اولیه نشان می دهد كه مغزه هایی كه تحت تابش امواج التراسونیك قرار گرفته اند به دلیل پدیده كاویتاسیون با ایجاد Wormholes صورت گرفته، میزان نفوذپذیری آنها بشدت دچار تغییر شده و تصاویر SEM میكروفركچرهایی را در راستای انتشار موج به صورت نسبتا منظمی نشان می دهند. از طرفی پارامترهای پتروفیزیكی مغزه ها نیز تغییراتی را نشان می دهد كه در این مطالعه به تشریح این تغییرات می پردازیم.

Inorganic and organic scales are one of the crucial problems associated with oil and gas wells which severely reduce production of reservoir. One of the new technologies in reducing skin is using ultrasonic waves method. Ultrasonic waves are mechanical waves that their frequency is higher than 20 KHz. These waves as a mechanical method and or resonator of chemical reactions are efficient in removing formed scales near wellbore region. It should be noted that these waves also cause some changes in the rock which are not addressed well in the literature. In this paper, mechanism of effectiveness of the ultrasonic waves on core samples after petrophysical changes such as porosity and permeability is discussed. Several numbers of core samples exposed to ultrasonic wave at a frequency of 22 KHz and a power of 1000 w and their petrophysical properties measured. Ultrasonic waves arise expansion and contraction fluctuations in their propagating path which are a function of Lame coefficient and hardness factor. Primary results reveal that the permeability of core samples under ultrasonic waves altered severely due to cavitation phenomenon. SEM images show microfractures in the wave propagation path in a regular order. Furthermore, cores petrophysical and geomechanical parameters show some alterations which are discussed in detail in this study