خصائص الخزان للتشكيلات المكسورة

بقلم د/نبيل سامح

تمثل الخزانات المكسورة جزءًا حيويًا من احتياطيات الهيدروكربون العالمية، وخاصة في الكربونات والتشكيلات الضيقة. على عكس الخزانات التقليدية، فإن عدم تجانسها وتباينها يشكلان تحديات فريدة للاستكشاف والتطوير والإنتاج. قد تعمل الكسور كقنوات تدفق أو ملامح ختم، اعتماداً على هندستها، وفتحتها، وتعدينها، ووصليتها. يعد تحديد خصائص الخزان الصحيحة أمرًا أساسيًا للتنبؤ بسلوك الخزان وتحسين كفاءة التعافي. تقدم هذه المقالة لمحة نظرية عامة عن خصائص الخزان المكسور، ومناقشة تكوين الكسور، وأنواعها، وطرق الكشف والتقييم، وتأثيرها على المسامية والنفاذية، وتدفقات العمل المتكاملة لوضع نموذج دقيقة.

1. مقدمة

اعترفت صناعة النفط منذ فترة طويلة بأهمية التشكيلات المكسورة كمنتجة للهيدروكربونات المنتجة. الكسور هي ميزات ثانوية تعدل سعة التخزين والتدفق للخزان. وجودهم يعقد التقييم المكمني، حيث تفترض النماذج الفيزيائية التقليدية التجانس والنظائر. تقدم الكسور عدم التجانس والتباينات المعتمدة على الحجم، مما يجعل دراستهم ضرورية لمهندسي الخزانات والجيولوجيا وعلماء الجيوفيزياء.

الهدف من كسر خصائص الخزان هو:

حدد هندسة الكسور والكثافة والاتصال.

قم بتحديد تأثيرها على خصائص الخزان.

دمج البيانات الثابتة والديناميكية في النماذج التنبؤية.

—

2. سفر التكوين وأنواع الكسور

2-1 آليات التكوين

تتشكل الكسور بسبب العمليات الميكانيكية والكيميائية، بما في ذلك:

النشاط التكتوني (الطي، الخطأ، القص).

التخلص من الإجهاد من الدفن والارتقاء.

الانقباض الحراري في الصخور المتحولة والمتحولة.

عمليات تشخيصية مثل الضغط والتحلل.

2-2 تصنيف الكسور

يتم تصنيف الكسور على النحو التالي:

نظامي مقابل. غير منهجي: تباعد منتظم مقابل أنماط غير منتظمة.

مفتوح مقابل. مختوم: تدفق موصل مقابل مليء بالمعادن.

الطبيعي مقابل. المحفز: يتكون بشكل طبيعي أو ناتج عن أنشطة بشرية مثل الحفر أو الكسر الهيدروليكي.

—

3. طرق التخصيص

3-1 التحليل الأساسي

يقدم دليلًا مباشرًا على فتحة الكسر، والملء، والتوجه.

يكشف التحليل المجهري عن المعادن والكسور الدقيقة.

الحد: تكلفة عالية ومقتصر على مقياس الآبار.

3.2 تفسير سجل الآبار

سجلات صور الثقب (FMI، UBI، XRMI): حدد انخفاض الكسر والضربة والكثافة.

السجلات التقليدية: المقاومة والشذوذ الصوتية يمكن أن تشير إلى كسور.

سجلات NMR: قدم تقديرات مسامية الكسور.

3-3 تقنيات الزلزالية

الزلزالي ثلاثي الأبعاد والخصائص: اكتشف ممرات الكسور والأعطال.

أنسوتروبي أزيموثال (AVO، انقسام موجة القص): يشير إلى اتجاه الكسر وشدته.

الحد: تحديات حل الكسور الصغيرة الحجم.

3-4 دراسات النافذة والتناظرية

توفر الدراسات السطحية رؤى قيمة لشبكة الكسور واسعة النطاق يمكن تطبيقها على النمذجة تحت السطح.

3-5 نهج عرض النماذج

نماذج مزدوجة-Porosity / مزدوجة النفاذ: تمثل مساهمات الكسر والمصفوفة بشكل منفصل.

شبكة الكسور المنفصلة (DFN): نموذج صريح لهندسة الكسور.

النماذج الجيوميكانيكية: تقييم تأثيرات الإجهاد على انتشار الكسور وإغلاقها.

—

4. تأثير الكسور على خصائص الخزان

4.1 المسامية

عادة ما تكون مسامية الكسر طفيفة (<2%)، ولكن عندما تكون متصلة بمسامية المصفوفة، فإنها تعزز قدرة تخزين الهيدروكربونية.

4-2 النفاذية

غالبًا ما تهيمن الكسور على مسارات تدفق السوائل، مما يزيد النفاذية بأوامر الحجم. ومع ذلك، قد تعمل الكسور الضعيفة ذات الصلة كطريق مسدود.

4.3 أنيسوتروبي

يصبح سلوك تدفق الخزان معتمدًا اتجاهيًا، مع النفاذية أعلى على طول اتجاهات الكسور.

4.4 ديناميكيات تدفق السوائل

تسهل الكسور المفتوحة هجرة وإنتاج الهيدروكربون.

تعمل الكسور المليئة بالمعادن كحواجز، وتتسبب في التقسيم.

يمكن أن تسبب الكسور ذات النفاذية العالية اختراقًا في وقت مبكر في المياه أو الغاز.

—

5. سير عمل متكامل للتخصيص

يتضمن سير العمل الفعال ما يلي:

1. الوصف الجيولوجي لأصل الكسر وتوزيعه.

2. التقييم الفيزيائي البتروفيزيقي باستخدام البيانات الأساسية والسجل.

3. رسم خريطة الكسور على أساس الزلزالي.

4. النمذجة باستخدام نهج DFN أو الأسلوب المزدوج.

5. معايرة ديناميكية مع اختبارات الآبار.

ويقلل هذا التكامل من حالات عدم اليقين ويقدم وصفاً موثوقاً به.

—

6. التحديات في توصيف الخزان المكسور

الاعتماد على المقياس: يتم اكتشاف الكسور بمقاييس مختلفة (الأساسي، السجل، الزلزالي)، مما يعقد الارتباط.

عدم اليقين في الاتصال: من الصعب التنبؤ من بيانات الآبار المحدودة.

السلوك الديناميكي: تتغير نفاذية الكسر تحت الضغط أثناء الإنتاج.

تعقيد النمذجة: تتطلب نماذج DFN بيانات عالية الجودة متعددة المقاييس للدقة.

—

7. خاتمة

كسر خصائص الخزان هو تحد متعدد التخصصات يشمل الجيولوجيا والجيوفيزياء والبتروفيزياء وهندسة الخزان. تغير الكسور التخزين وقدرة التدفق من خلال إدخال عدم التجانس والتباين. الفهم الصحيح لتكوينهم وهندستهم واتصالهم أمر ضروري لنمذجة خزان دقيقة.

توفر الأدوات المتقدمة مثل سجلات الصور، وتحليل النظائر الزلزالية، والمحاكاة الجيوميكانيكية رؤى قيمة، ومع ذلك لا تزال هناك قيود في الدقة والحجم. تقدم تدفقات العمل المتكاملة التي تجمع بين البيانات الثابتة والديناميكية أفضل نهج للحد من عدم اليقين. في نهاية المطاف، تعتمد الإدارة الناجحة للخزانات على خصائص نظري وعملي دقيق للأنظمة المكسورة، مما يؤدي إلى استعادة الهيدروكربونية الأمثل.