كليدواژه :
لرزه نگاري سه بعدي و چهاربعدي , تزريق گاز , ذخيره سازي گاز , ازدياد برداشت
چكيده فارسي :
گاز طبيعي در مخازن زيرزميني به‌صورت مستقل و يا به صورت كلاهك گازي در مخازن نفتي وجود دارد. در كنار آن، گاز با هدف ازدياد برداشت (IOR/EOR) و يا با هدف ذخيره‌سازي زيرزميني، به مخازن هيدروكربني تزريق مي‌شود. در موارد قابل‌توجهي از پروژه‌هاي تزريق گاز، ناهمگني (Heterogeneity) مخازن زيرزميني و وجود گسل‌ها، باعث حركت گاز به مكان‌ها و لايه‌هاي ناخواسته مي‌شود كه باعث عدم تأمين هدف اصلي پروژه مي‌گردد. براي رفع اين نگراني و پايش (Monitoring) تزريق گاز زيرزميني با اهداف ازدياد برداشت و يا ذخيره‌سازي، از داده‌هاي لرزه‌نگاري چهاربعدي استفاده مي‌شود كه در حقيقت تكرار لرزه‌نگاري سه‌بعدي در زمان‌هاي متوالي است. در سال‌هاي اخير موفقيت‌هاي قابل‌توجهي از كاربرد اين تكنيك نسبتاً جديد ارائه شده است. با وجود اين موفقيت‌هاي كيفي، مشكلات فراواني در زمينه محاسبات كمي در صورت وجود گاز در مخازن زيرزميني گزارش شده است. مبناي اين مشكلات پاسخ كاملاً غير خطي گاز به پارامترهاي كشساني سنگ از قبيل سرعت صوت بوده است. در صورت تزريق گاز به سنگ‌هاي حاوي آب و همچنين نفت، كاهش شديدي در سرعت صوت به‌ازاي افزايش چند درصد گاز ايجاد مي‌شود؛ اما با افزايش بيشتر اشباع‌شدگي گاز، تغييري در سرعت صوت ايجاد نمي‌شود. اين مورد باعث نتيجه‌گيري كلي عدم كارايي داده‌هاي لرزه‌نگاري براي محاسبه تغييرات اشباع‌شدگي گاز شده است. در اين كار پژوهشي، اقدام به درك توزيع و پراكندگي گاز در داخل مخازن هيدروكربني و در مقياس مخزن گرديد و مشاهده شد كه توزيع گاز در مقياس مخزن متفاوت از توزيع آن در مقياس آزمايشگاهي است. با تزريق گاز به مخازن هيدروكربني، گاز به قسمت‌هاي بالاي مخازن مهاجرت كرده و در زمان اندكي، به اشباع‌شدگي ثابتي با نام اشباع‌شدگي گاز بيشينه (برابر1-Swir ) مي‌رسد. با ادامه تزريق گاز، ضخامت گاز از بالاي مخزن و به سمت پايين شروع به افزايش مي‌كند ولي اشباع‌شدگي گاز ثابت مي‌ماند؛ بنابراين تنها متغير موجود، ضخامت گاز خواهد بود و بر خلاف مقياس آزمايشگاهي، اشباع‌شدگي گاز تقريباً ثابت است. اين مشاهده باعث ارائه پاسخ‌هاي مناسب براي لرزه‌نگاري چهاربعدي (و همچنين سه‌بعدي) شد. دو نشانگر اصلي لرزه‌نگاري چهاربعدي، تغييرات دامنه (Amplitude Change) و شيفت زماني (Timeshift) براي اين كار انتخاب شدند. اين پاسخ‌ها به‌صورت تحليلي استخراج شده و به‌صورت عددي بررسي گرديدند. صحت معادلات ارائه شده با استفاده از مدل‌هاي مختلف با ضخامت‌ها و ناهمگني‌هاي متفاوت بررسي شدند و مشاهده شد كه براي تزريق گاز به مخازني با كيفيت متوسط تا خوب، پاسخ نشانگرهاي لرزه‌نگاري به ضخامت گاز تزريق شده (و يا حجم گاز تزريق شده) به‌صورت خطي مي‌باشد؛ بنابراين داده‌هاي لرزه‌نگاري قادر به نشان دادن حجم گاز تزريق شده در قسمت‌هاي مختلف به‌صورت كمي است. صحت نتايج اخذ شده در اين كار تحقيقي نياز به مطالعه بيشتر در مخازن با كيفيت پايين (تخلخل و تراوايي بسيار پايين) دارد.
چكيده لاتين :
Natural gas is accumulated in the reservoirs as either separate gas reservoir or the gas cap in an oil reservoir. Besides, gas is also injected into a hydrocarbon reservoir for IOR/EOR or gas storage purposes. Due to the reservoir heterogeneity or fault pattern in reservoir, gas could move to unplanned parts of the reservoir or could even be leaked, which in turn, deviates from the purpose of the gas injection. To overcome this problem and to monitor the fate of injected gas, 4D seismic data has recently been employed by oil and gas companies. 4D seismic, that is indeed, the repeated 3D seismic through the time has been recently revealed to be a successful tool for this purpose. However, there has been reported some challenges about the quantitative estimation of injected gas using 4D seismic data. The source of this challenge is mainly due to the non-linear response of elastic properties of saturated rock versus gas saturation. Once the gas is injected into core plug in the laboratory, the compressional velocity is significantly decreased for a few percents of gas saturation. Nonetheless, for higher gas saturation variation, not a considerable change is observed in compressional velocity. Because of this extremely non-linear behaviour, some researchers have concluded that the quantification of gas response is not possible using seismic data. In this research, it is tried to understand the reservoir scale gas distribution that is found to be different from the laboratory scale. Gas is migrated towards the upper part of the reservoir due to the gravity effect. It is quickly reached at a fixed gas saturation that is around maximum gas saturation (1-Swir). Continuation of gas injection increases gas thickness from top to base of reservoir, while gas saturation is practically fixed. Therefore, unlike the laboratory scale, the only variable on the reservoir scale would be the gas thickness, and not gas saturation. This is the key observation that would assist to understand proper 3D and 4D seismic response to injected gas. Two main 4D seismic attributes are chosen in this paper to understand those responses. The response of time shift and amplitude change were derived analytically and investigated numerically. The variety of reservoir models with different thickness and heterogeneities were made to analyze the seismic response. It can be concluded that for the medium to high-quality reservoirs, seismic response to the injected gas is simply linear; therefore, 4D seismic is still a powerful tool to quantitatively estimate the volume, distribution and migration path of the injected gas. It is proposed to continue this research to understand the seismic response on low quality (permeability and porosity) reservoirs.
