امکان‌سنجی پایش تزریق آب با استفاده از داده‌های لرزه‌نگاری چهار بعدی در یکی از میادین نفتی جنوب ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

چکیده

درسال‌های اخیر، با توجه به افزایش تقاضا و کاهش ذخایر نفتی، روش‌های افزایش برداشت از مخازن نفت و گاز مورد توجه بیشتری قرار گرفته‌اند. یکی از این روش‌ها تزریق آب به مخزن است. به دلیل پیچیدگی‌های ساختمانی و رسوب‌شناسی اکثر مخازن ایران، موفقیت روش‌های افزایش برداشت به‌ویژه تزریق آب با عدم قطعیت بالایی همراه است. بنابراین پایش (مانیتورینگ) و کنترل فرآیند تزریق با استفاده از عملیات لرزه‌نگاری چهار بعدی به منظور کاهش ریسک عملیات و افزایش نرخ بهره‌برداری، ضروری می‌باشد. در این مطالعه امکان‌سنجی عملیات لرزه‌نگاری با هدف پایش فرآیند تزریق آب در دو لایه مخزنی بورگان (ماسه‌سنگی) و یاماما (کربناته) در یکی از میادین نفتی جنوب ایران در مقیاس‌های صفر، یک و سه بعدی انجام گردید. به این منظور، ابتدا بررسی‌های کاملی بر روی مدل‌های فیزیک سنگ موجود انجام شد و مدل مناسب فیزیک سنگ که اکثر پارامترهای موثر را پوشش دهد انتخاب گردید. در ادامه، تغییرات لرزه‌ای ناشی از سه حالت تزریق آب سازندی، تزریق آب دریا و تزریق آب هوشمند در هر لایه بررسی شده است. نتایج به دست آمده در مقیاس صفر بعدی نشان داد که مقاومت صوتی به مقدار 5/4 الی 7% برای حالت‌های مختلف در هر دو مخزن ماسه‌سنگی و کربناته تغییر می‌کند. برای انجام مطالعات در مقیاس یک بعدی، داده‌های لرزه‌نگاری مصنوعی با استفاده از نگاره‌های چاه و برای حالت‌های مختلف بالا آمدن سطح تماس آب-نفت تولید شد. نتایج مدل‌سازی یک بعدی نشانگر آن است که جابه‌جایی سطح تماس بیشتر از m 3 در مخزن بورگان و بیشتر از m 7 در مخزن یاماما قابل ثبت توسط داده‌های لرزه‌نگاری چهار بعدی خواهد بود. برای انجام مطالعات در مقیاس سه بعدی، داده‌های لرزه‌نگاری مصنوعی سه بعدی با استفاده از مدل‌های استاتیک و دینامیک مخازن بورگان و یاماما تولید شدند. مطالعات امکان‌سنجی با استفاده از داده‌های لرزه‌نگاری در مقیاس سه بعدی نیز نشانگر امکان پذیر بودن داده‌های لرزه‌نگاری چهار بعدی برای پایش تغییرات سطح تماس هر دو مخزن بورگان و یاماما در مقیاس مخزنی می‌باشد. بنابراین، عملیات برداشت داده‌های لرزه‌نگاری چهار بعدی در میدان انتخاب شده برای پایش و بهینه‌سازی برنامه تولید و پیشنهاد مکان مناسب برای حفر چاه‌های جدید پیشنهاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Feasibility Study of Monitoring of Water Injection into an Iranian Oil Fields Using 4D Seismic Data

نویسندگان [English]

  • Saghi Jalini
  • Reza Falahat
Faculty of Petroleum Engineering, Sahand University of Technology, Iran
چکیده [English]

In recent years, enhanced oil recovery (EOR) methods have received more attention because of the increase in demand and decrease in oil reserves. One of these methods is water injection. Due to the structural complexities and sedimentology of most of Iran’s reservoirs, the success of EOR methods, particularly water injection, is associated with high uncertainty. Therefore, monitoring and controlling the injection process using four-dimensional seismic surveys is necessary to reduce the operational risk and increase the production rate. In this study, the feasibility of seismic operation is investigated to monitor the water injection process in two reservoir formations of Burgan (sandstone) and Yamama (carbonate) in one of the oil fields in the south of Iran in zero, one, and three-dimensional scales. For this purpose, first, a comprehensive study was performed on the existing rock physics models, and the appropriate rock physics model covering most of the effective parameters was selected. Then, the changes in seismic response caused by the three scenarios of formation water injection, seawater injection, and smart water injection were investigated in each formation. The results obtained in the zero-dimensional scale showed that the acoustic impedance changes by 4.5-7% for different scenarios in both sandstone and carbonate reservoirs. To perform one-dimensional studies, synthetic seismic data were generated using well logs and for different scenarios of rising oil-water contact. The results of one-dimensional modeling indicate that four-dimensional seismic data can record any displacement over 3 meters in oil-water contact in the Burgan reservoir and over 7 meters in Yamama. To conduct studies on a 3D scale, 3D synthetic seismic data were generated using static and dynamic models of Burgan and Yamama reservoirs. Feasibility studies using 3D seismic data also indicate the possibility of success of 4D seismic data for monitoring changes in the fluid contacts of both Burgan and Yamama formations on a reservoir scale. Therefore, 4D seismic operation in the selected field is recommended for monitoring and optimizing the production plan and suggesting suitable locations for drilling new wells.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water Injection
  • Four-Dimensional Seismic
  • Rock Physics
  • Seismic Feasibility Study
  • Well Log
  • Monitoring

مراجع

[1]. Fink, J. (2015). Enhanced oil recovery, petroleum engineer’s guide to oil field chemicals and fluids, Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 643, Paperback ISBN: 9780128037348, 9 7 8 - 0 - 1 2 - 8 0 3 7 3 4 – 8, eBook ISBN: 9780128037355.##
[2]. Fayemendy, C. (2015). Time-lapse Seismic: Multidisciplinary Tool for Reservoir Management, EAGE short Course Publications, doi:10.22107/JPG.2018.87905.1024. ##
[3]. Røste, T., Moen, A.S., Kolstø, E., Brekken, M., Thrana, C., Husby, O. and Lescoffit, G. (2009). The Heidrun Field: monitoring fluid flow in the complex Åre Formation, first break, 27(4), doi.org/10.3997/1365-2397.2009007.##
[4]. Alvarez, E., MacBeth, C. and Brain, J. (2017). Quantifying remaining oil saturation using time-lapse seismic amplitude changes at fluid contacts. Petroleum Geoscience, 23(2), 238-250, doi.org/10.1144/petgeo2016-03.##
[5]. Djuraev, U., Jufar, S.R. and Vasant, P. (2017). A review on conceptual and practical oil and gas reservoir monitoring methods. Journal of Petroleum Science and Engineering, 152, 586-601, doi.org/10.1016/j.petrol.2017.01.038.##
[6]. Choquette P.W. and Perry C.T. (1989). The Classification and nature of Carbonate Porosity. Developments in Sedimentology; Academic Press, Elsevier, Volume 46, 21-41, doi.org/10.1016/S0070-4571(08)71056-2.##
[7]. Falahat, R. and Farrokhnia, F. (2020). Rock physics modelling of the carbonate reservoirs: A log-based algorithm to determine the pore aspect ratio. Journal of Applied Geophysics, 103930, doi.org/10.1016/j.jappgeo.2019.103930.##
[8]. Shiri, S. and Falahat, R. (2020). Rock physics modeling and 4D seismic feasibility study in one of the Iranian carbonate reservoirs. Journal of Applied Geophysics, 103855, doi.org/10.1016/j.jappgeo.2019.103855.##
[9]. Jalini, S. and Falahat, R. (2021). A novel algorithm to estimate mineral elastic properties and pore aspect ratio in the carbonate reservoirs, Journal of Applied Geophysics, 184, 104-253, doi.org/10.1016/j.jappgeo.2020.104253.##
[10]. Mindlin, R. D. (1949), Compliance of elastic bodies in contact: Journal of Applied Mechanics, 16, 259–268, doi.org/10.1115/1.4009973.##
[11]. Gassmann, F. (1951). Elastic waves through a packing of spheres. Geophysics, 16(4), 673-685, doi.org/10.1190/1.1437718.##
[12]. Kuster, G.T. and Toksöz, M.N. (1974). Velocity and attenuation of seismic waves in two-phase media: Part I. Theoretical formulations. Geophysics, 39(5), 587-606, doi.org/10.1190/1.1440450.##
[13]. Xu, S. and Payne, M.A. (2009). Modeling elastic properties in carbonate rocks. The Leading Edge, 28(1), 66-74, doi.org/10.1190/1.3064148.##
[14]. Mavko, G., Mukerji, T. & Dvorkin, J. (2019). The rock physics handbook. Cambridge university press.##
[15]. Xu, S. and White, R.E. (1995). A new velocity model for clay‐sand mixtures 1. Geophysical Prospecting, 43(1): 91-118, doi.org/10.1111/j.1365-2478.1995.tb00126.x.##
[16]. MacBeth, C. (2004). A classification for the pressure-sensitivity properties of a sandstone rock frame. Geophysics, 69(2), 497-510, doi.org/10.1190/1.1707070.##
[17]. Jalini. S., Falahat, R. (2024), Analyzing rock physics models for 3D and 4D seismic feasibility study in the carbonate reservoirs and developing a hybrid algorithm, Pure and Applied Geophysics, submitted.##
[18]. Nishizawa, O. (1982). Seismic velocity anisotropy in a medium containing oriented cracks transversely isotropic case. Journal of Physics of the Earth, 30(4): 331-347, doi.org/10.4294/jpe1952.30.331. ##
[19]. Liu, Z., & Sun, S. Z. (2015). The differential Kuster–Toksöz rock physics model for predicting S-wave velocity, Journal of Geophysics and Engineering, 12(5): 839-848, doi.org/10.1088/1742-2132/12/5/839. ##
[20]. Avseth, P., Mukerji, T. & Mavko, G. (2005). Quantitative seismic interpretation: Applying rock physics tools to reduce interpretation risk (First edition). Cambridge University Press.##
[21]. Batzle, M., & Wang, Z. (1992). Seismic properties of pore fluids. Geophysics, 57(11), 1396-1408, doi.org/10.1190/1.1443207.##
[22]. Nasrnia, B., & Falahat, R., (2024). Introducing a simplified rock physics model to estimate shear velocity to consider the geometry of pore spaces and minerals. Acta Geophysica, https://doi.org/10.1007/s11600-023-01258-3.##
[23]. Awolayo, A., Sarma, H., & AlSumaiti, A. (2016). An experimental investigation into the impact of sulfate ions in smart water to improve oil recovery in carbonate reservoirs. Transport in Porous Media, 111, 649-668, ##
پژوهش نفت
دوره 34، 1403-1 - شماره پیاپی 134
فروردین و اردیبهشت 1403
صفحه 73-93

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار