کاربرد تحلیل خوشه‌ای داده‌های ژئوشیمی نفت برای تعیین پیوستگی مخزن سروک در یکی از میادین نفتی جنوب غرب ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده زمین‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، ایران

2 گروه مهندسی نفت و گاز، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده‌های فنی دانشگاه تهران، ایران/انستیتو مهندسی نفت، پردیس دانشکده‌های فنی دانشگاه تهران، ایران

10.22078/pr.2019.3842.2750

چکیده

در این مقاله از تحلیل خوشه‌ای داده‌های ژئوشیمی مولکولی نفت جهت تعیین پیوستگی افق‌های مخزنی سروک در یکی از میادین نفتی ایران، استفاده شد. این روش‌ها شامل تحلیل مؤلفه‌های اصلی (Principal Component Analysis; PCA)، تحلیل خوشه‌ای سلسله مراتبی (Hierarchical Cluster Analysis; HCA) و K- میانگین است. بررسی‌های آماری برروی نسبت پیک‌های حاصل از کروماتوگرافی گازی با تفکیک بالا (High-resolution GC; HRGC) و همچنین دادههای بایومارکری حاصل از کروماتوگرافی گازی- طیف‌سنج جرمی (GC-MS)، صورت گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که نمودار ترسیم شده PC1 در مقابل PC2 برای نسبت زوج پیک‌های کروماتوگرافی گازی و نمودار ترسیم شده برای داده‌های بایومارکری شباهت بسیار زیادی با یکدیگر دارند. از سوی دیگر، تحلیل خوشه‌ای به‌روش HCA نیز برای نشانه‌گرهای زیستی و پیک‌های کروماتوگرافی گازی انجام شد که نمونه‌های نفتی را دقیقاً شبیه به‌روش PCA جدا کرده است. پس از ترسیم چندین پارامتر بلوغ بایومارکری در مقابل محور PC1، مشخص شد که رابطه خطی و مستقیمی بین آنها وجود دارد و از طرفی، گروه‌های نفتی را نیز به درستی از یکدیگر جدا کردهاند. این روابط حاکی از کارآیی بالای روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) برای مطالعه نمونه‌های نفت مخزن سروک در میدان مورد مطالعه است. نتایج نشان می‌دهند که اساساً بلوغ حرارتی عامل اصلی خوشه‌بندی داده‌ها در این مطالعه بوده است. تشخیص این موضوع پس از انجام روش PCA برروی داده‌ها صورت گرفت. ترسیم نمودار نشانه‌گرهای زیستی معرف بلوغ در مقابل محور PC1 نشان داد که اختلاف در سطح بلوغ نفت‌ها منجر به ایجاد گروه‌های نفتی متفاوت شده است. از آنجا که خوشه‌بندی داده‌های HRGC دقیقا مشابه با خوشه‌بندی نشانه‌گرهای زیستی است و با در نظر گرفتن سایر پارامترهای به‌دست آمده، وجود گروه‌های مختلف نفتی می‌تواند بیانگر پیوستگی ضعیف/ عدم پیوستگی مخزن سروک در میدان مورد مطالعه باشد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Cluster Analysis of Oil Geochemical Data to Determine the Connectivity of Sarvak Reservoir in One of the Fields of Southwest Iran

نویسندگان [English]

  • milad zohrevand 1
  • Ali Shekarifard 2
  • Vahid Tavakoli 1
1 Department of Geology, Faculty of Science, University of Tehran, Iran
2 Institute of Petroleum Engineering, College of Engineering, University of Tehran, IranDepartment of Oil and Gas Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

In the present paper, the cluster analysis of the molecular geochemical data of the oil has been used to determine the connectivity of Sarvak reservoir zones in one of the Iranian oil fields. Moreover, these methods include Principal Component Analysis (PCA), Hierarchical Cluster Analysis (HCA) and K-means. Statistical analysis was performed on peak ratios of High-Resolution Gas Chromatography (HRGC) and biomarker data from Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS). The results indicated the strong similarity between cross-plot of PC1 against PC2 from the ratio of the peaks of gas chromatography with that from the biomarker data. On the other hand, a cluster analysis by the HCA that separated the oil samples in exactly the same way as the PCA method was performed for biomarkers and gas chromatography peaks. After plotting several parameters of the biomarker maturity against the PC1 axis, it was found that 1) there is a direct relationship between them and 2) the oil groups are distinct from each other. These relationships indicate the effectiveness of the Principal Component Analysis (PCA) method for the study of Sarvak reservoir oil samples in the studied field. The results show that thermal maturity was essentially the main factor in the data clustering in this study. This issue was finally identified after performing the PCA statistical method on the data. Finally, drawing a diagram of biomarkers of maturity versus PC1 axis showed that the differences in maturity level of oils resulted in different oil groups. According to similarity the HRGC data clustering to the biomarker clustering results and other parameters obtained, presence of different oil families might indicate no/weak connectivity in the Saravk reservoir in the studied oil filed.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Petroleum Geochemistry
  • Cluster Analysis
  • Principal Component Analysis
  • Reservoir Conncetivity
  • Sarvak Reservoir
  • Iran
[1]. Snedden J. W., Vrolijk P. J., Sumpter L. T., Sweet M. L., Barnes K. R., White E. and Farrell M. E., “Reservoir connectivity: Definitions, examples, and strategies, In International Petroleum Technology Conference, IPTC, Vol. 2, pp. 772-793, International Petroleum Technology Conference, 2007.##

[2]. Kaufman R. L., Ahmed A. S. and Elsinger R. J., “Gas chromatography as a development and production tool for fingerprinting oils from individual reservoirs: Applications in the Gulf of Mexico,” In: Schumaker, D., Perkins, B.F. (eds.), Gulf coast oils and gases: Their characteristics, origin, distribution, and exploration and production significance, Proceedings of the 9th Annual Research Conference of the Society of Economic Paleontologists and Mineralogists (SEPM), New Orleans, pp. 263-282, 1990.##

[3]. Ahanjan A., Rabbani A. R., Khajooie S., “Assessing vertical compartmentalization within the KHM field, southwest of Iran: An integrated approach,” Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 35, pp. 1277-1283, 2016. ##

[4]. Larter S. R., Aplin A. C., “Reservoir geochemistry: methods, applications and opportunities,” Geological Society, London, Special Publications, Vol.86, pp 5-32, 1995. ##

[5]. Ghassal I., “Reservoir connectivity, water washing and oil to oil correlation: an integrated geochemical & petroleum Engineering Approach,” Society of Petroleum Engineers (SPE)e-194957-MS, 2019.##

[6]. Vrolijk P., James B., Myers R., Maynard J., Sumpter L. and Sweet M., “Reservoir connectivity analysis - defining reservoir connections and plumbing,” SPE-93577-PP., Society of Petroleum EngineersSourceSPE Middle East Oil and Gas Show and Conference, 12-15 March, Kingdom of Bahrain, 2005.##

[7]. Paez R. H., Lawerence J. J., Zhang M., “Compartmentalization or gravity segregation? Understanding and predicting characteristics of near-critical petroleum fluids,” In: Jolley, S.J., Fisher, Q.A., Ainsworth, R.B., Vroluk, P.J., Delisle, S. (Eds.), Reservoir Compartmentalization, Vol. 347. Geol. Soc. London Spec. Pub., pp. 43e53, 2010. ##

[8]. Smalley P. C., England W. A., “Assessing reservoir compartmentalization during field appraisal: how geochemistry can help,” SPE Paper No. 25005, pp. 423e443, 1992. ##

[9]. Dembick Jr. Harry., 2017. “Practical Petroleum Geochemistry for Exploration and Production Petroleum ­ Geochemistry for Exploration and Production,” Elsevier, pp.,1-342 Oct. 6, 2016 .##

[10]. Smalley P. C., England W. A., “Reservoir compartmentalization assessed with fluid compositional data,” SPE Reservoir Engineering, Vol. 8, pp. 175-180, 1994. ##

[11]. Alizadeh B., Rashidi M., Zarasvandi A., Seyedali S. R. and Aliee M. H., “Hydrocarbon vertical continuity evaluation in the cretaceous reservoirs of Azadegan oilfield, Southwest of Iran: implications for reservoir geochemistry,” Acta Geologica Sinica - English Edition, 2019. ##

[12]. مطیعی ه.، "زمین‌شناسی ایران– زمین‌شناسی نفت زاگرس،" سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، ص. 572، 1372.##

[13]. آقانباتی س. ع.، "زمین‌شناسی ایران و کشورهای هم‌جوار،" سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، ص. 676، 1392.##

[14]. Murris R. J., “Middle East: stratigraphic evolution and oil habitat,” AAPG Bulletin, Vol. 64, No. 5, pp. 597-618, 1980.

[15]. Beydoun Z. R., “Arabian plate hydrocarbon geology and potential: A plate tectonic approach,” American Association of Petroleum Geologists (AAPG), Tulsa, 1991. ##

[16]. Alavi M., “Regional stratigraphy of the Zagros fold-thrust belt of Iran and its proforeland evolution,” American Journal of Science, Vol. 304, No. 1, pp.1-20, 2004. ##

[17]. Gan G., Ma C., Wu J., “Data clustering: theory, algorithms, and applications,” Philadelphia, PA: Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM), Vol. 20, pp. 1- 489, 2007. ##

[18]. Jolliffe I., “Principal component analysis,” 2nd ed. Springer Series in Statistics. New York: Springer-Verlag. pp. 583-588, 2002.

[19]. Bhullar A. G., Karlsen D. A., Holm K., Backer-Owe K. and Le Tran K., “Petroleum geochemistry of the Fray field and Rind discovery, Norwegian Continental Shelf. Implications for reservoir characterization, compartmentalization and basin scale hydrocarbon migration patterns in the region,” Org. Geochem. Vol. 29, No. 1 3, pp. 735 768, 1998. ##

[20]. Hunt J. M., “Petroleum geochemistry and geology,” 2nd ed. W. H. Freeman, p. 743, New York. ##

[21]. Talukdar S. C., B. De Toni, F. Marcano, J. Sweeney, and A. Rangel. 1993. “Upper cretaceous source rocks of northern South America,” American Association of Petroleum Geologists, United States, Vol. 77, No. CONF-930306, 1993. ##