ارزیابی شاخص مکانیکی لایـه‌هـای کـاندید شـکافـت هــیدرولیـکی بـا اسـتفاده از فیـزیک‌سـنگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمـین‌شناسی نفت و حوضـه‌های رسـوبی، دانشـکدۀ علـوم‌زمیـن، دانشـگاه شـهید چـمران اهـواز، ایـران

2 کارشـناس ژئـومـکانیـک، مـناطق نفـت‌خیـز جنـوب، اهـواز، ایـران

10.22078/pr.2024.5470.3436

چکیده

ارزیابی خواص مکانیکی سنگ‌های مخزن معیار بسیار مهمی در تعیین نقاط مناسب برای اجرای عملیات شکافت هیدرولیکی است. در این ‌بین، مدول یانگ و نسبت پواسون دو پارامتر مکانیکی هستند که شکنندگی لایه‌های سنگ را کنترل می‌کنند. این دو پارامتر را می‌توان با انجام آزمایش بر روی نمونه‌های سنگ در شرایط مختلف آزمایشگاهی (روش استاتیک) و یا با استفاده از داده‌های لاگ صوتی و چگالی (روش دینامیک) محاسبه کرد. محاسبۀ مدول‌های کشسان دینامیک به داده‌های سرعت موج ‌برشی نیاز دارد که علی ‌رغم اهمیت زیاد، به دلیل محدودیت و هزینۀ بالای اندازه‌گیری، صرفاً در تعداد اندکی از چاه‌های میدان اندازه‌گیری می‌شود. در این مطالعه، با توجه به عدم وجود سرعت موج‌ برشی در چاه مورد نظر ابتدا به کمک یک مدل فیزیک سنگ کربناته مدول‌های بالک و برشی سنگ تخمین زده‌ شده و سپس با محاسبۀ نسبت پواسون و مدول یانگ دینامیک و استفاده از رابطۀ آزمایشگاهی برای تبدیل این مدول‌ها به حالت استاتیک، شاخص شکنندگی تعیین و با در نظرگیری پارامترهای مخزنی مؤثر، لایه‌های کاندید برای انجام عملیات شکافت هیدرولیکی شناسایی و اولویت‌بندی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Mechanical Index of Hydraulic Fracturing Candidate Layers Using Rock Physics

نویسندگان [English]

  • Saba Khoshkalam 1
  • Morteza Azadpour 2
1 Department of Petroleum Geology and Sedimentary Basins, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
2 Geomechanics expert, National Iranian South Oil Company (NISOC), Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Evaluation of the mechanical properties of reservoir rocks is an essential criterion in determining suitable points for hydraulic fracturing operations. Meanwhile, Young›s modulus and Poisson›s ratio are two mechanical parameters controlling rock layers› brittleness. These two parameters can be calculated by performing tests on rock samples in different laboratory conditions (static method) or using sonic and density log data (dynamic method). The calculation of dynamic elastic moduli requires shear wave velocity data, which, despite its great importance, is only measured in a small number of wells in the field due to the limitation and high cost of measurement. In this study, due to the lack of shear wave velocity in the well in question, the bulk and shear moduli of the rock were estimated with the help of a carbonate rock physics model. Then, by calculating Poisson›s ratio and Young›s dynamic modulus and using the laboratory relationship to convert these moduli into the static state, the brittleness index was determined, and considering the effective reservoir parameters, the candidate layers for hydraulic fracturing operations were identified and prioritized.

کلیدواژه‌ها [English]

  • فیزیک‌سنگ
  • شاخص شکنندگی
  • شکافت هیدرولیکی
  • لایۀ کاندید
  • مدول‌های کشسان
 
[1]. تیموری، م. (1396). تـأثیر پـارامـترهـای ژئـومکانیـکی بر انـرژی ‫ویـژة ‫مکانیـکی خردایـش سـنگ در حـفاری چـاه‌های نفـت یکی از مـیادین جنـوب غـرب ایران، ‫پـایان‌نامه ‫کارشـناسی ارشـد، دانشـگاه صـنعتی شـاهـرود. ##
[2]. عاصمی، ف، زهدی ا. و صبورملکی، م. (1401). مدل‌سازی ژئومکانیکی و انتخاب لایه کاندید شکست هیدرولیکی در یک مخزن فشرده در جنوب غربی ایران ـ مطالعه موردی. پژوهش نفت، 32(1401-6)، 107-92،
doi: 10.22078/pr.2022.4771.3142. ##
[3]. Hashemi A., Shadizadeh S. R. and Ziveidavianpoor M. (2012) A local computerized multi-screening of vas amount of data to select hydraulic fracturing candidates in iranian carbonate oil fields, International Journal of Computer Application., 39 (8), 37-45.##
[4]. Heydarabadi F.R., Moghadasi J. and Ashena, R. (2010). Criteria for selecting a candidate well for hydraulic fracturing, the 34th Annual SPE International Conference and Exhibition Held in Tinapa, Calabar, Nigeria, 31 July to 7 August 2010, Paper SPE 136988. ##
[5]. Shadizadeh S.R. Habibnia B.A. and Syllabee R. (2009). Investigation and selection of suitable layers in bangestan reservoir for hydraulic fracturing operation, Sceintia Iranica, Transactions C: Chemistry and Chemical Engineering, 16: 2, 149-160. ##
[6]. Ektefa, G., Shahbazi, K. (2020). 'Hydraulic fracturing process in tight base shale of asmari formation in Ahwaz Oilfield', Journal of Petroleum Science and Technology, 10(2): 49-55. doi: 10.22078/jpst.2020.4054.1646##
[7]. Labani, M. M., and Rezaee, R. (2015). The importance of geochemical parameters and shale composition on rock mechanical properties of gas shale reservoirs: A case study from the Kockatea Shale and Carynginia Formation from the Perth Basin, Western Australia. Rock Mechanics and Rock Engineering, 48, 1249-1257.‏ ##
[8]. Azadpour, M., Saberi, M. R., Javaherian, A., and Shabani, M. (2020). Rock physics model-based predictionof shear wave velocity utilizing machine learning technique for a carbonate reservoir, southwest Iran. Journal of Petroleum Science and Engineering, 195, 107864. doi.org/10.1016/j.petrol.2020.107864.‏ ##
[9]. Bordenave, M. L., and Hegre, J. A. (2010). Current distribution of oil and gas fields in the Zagros Fold Belt of Iran and contiguous offshore as the result of the petroleum systems. Geological Society, London, Special Publications, 330 (1): 291-353.‏ ##
[10]. Sherkati, S., and Letouzey, J. (2004). Variation of structural style and basin evolution in the central Zagros (Izeh zone and Dezful Embayment), Iran. Marine and Petroleum Geology, 21 (5): 535-554.‏ ##
[11]. مـرادی، م.، مـوسـوی حـرمـی، س. ر. و صـادقی، ق. (1394). تـهیه مـدل ژئـواسـتاتیـک مخـزن آسـماری میـدان نفـتی منصـوری با اسـتفـاده از نـرم‌افـزار RMS، مجـلة پـژوهـش نفـت، 25: 185-173،
doi: 10.22078/pr.2015.558. ##
[12]. قـنواتی، ک. و حـق‌پـرسـت، ق. (1386). مـطالـعة جـامـع مـخزن بنـگسـتان میـدان منصـوری ـ فـاز تعیین مشـخصـات مخـزن، گـزارش شـرکـت مـلی منـاطق نفتـخیـز جـنوب، شـمـارة 6035. ##
[13]. امـانی‌پـور، ح. (1391). تعـیین مـدل ژئـومـکانیـکی لایـة مخـزنی بنگـستان میـدان نفـتی منصـوری، پـایـان‌نـامـه دکـتری، دانشـگاه فـردوسـی مشـهد.
[14]. James, G. A., & Wynd, J. G. (1965). Stratigraphic nomenclature of Iranian oil consortium agreement area. AAPG bulletin, 49 (12), 2182-2245.‏ ##
[15]. آقـانباتی، س. ع. (1389). زمیـن‌شناسی ایـران، انتشـارات سازمان زمیـن‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران. ##
[16]. Haynes, S. J., and McQuillan, H. (1974). Evolution of the Zagros suture zone, southern Iran. Geological Society of America Bulletin, 85 (5), 739-744.‏ ##
[17]. آزادپـور، م. (1400). مطـالعة فیـزیک‌سنـگی اثـر فشـار و تخـلخل بر سـرعت امـواج لـرزه‌ای در یـکی از مخـازن کـربنـاتة ایـران، پـایـان‌نامه دکـتری، دانشـگاه صـنعتی امیـر کبـیر. ##
[18]. Avseth, P., and Lehocki, I. (2015). Quantitative interpretation of rock stiffness and hydrocarbon softening from seismic inversion data using rock physics templates. In SEG Technical Program Expanded Abstracts 2015 (pp. 585-589). Society of Exploration Geophysicists.‏ ##
[19]. Saberi, M. R. (2017). A closer look at rock physics models and their assisted interpretation in seismic exploration. Iranian Journal of Geophysics, 10 (5), 71-84.‏ ##
[20]. خـادم العموم، ب.، جـواهریان، ع. و صـابری، م. ر. (1398). ادغـام وارون‌سـازی داده‌هـای لرزه‌ای و روابط فیزیک‌سنگی برای تحـلیل و تعیـین توزیع انـواع شـیل در یکـی از میـادین خـلیج فـارس، مجـلة ژئـوفیزیک ایران، 55-31، ISSN: 2588-4824. ##
[21]. Wang, Z., Hirsche, W. K., and Sedgwick, G. (1991). Seismic velocities in carbonate rocks. Journal of Canadian Petroleum Technology, 30 (02).‏ ##
[22]. Eberli, G. P., Baechle, G. T., Anselmetti, F. S., and Incze, M. L. (2003). Factors controlling elastic properties in carbonate sediments and rocks. The Leading Edge, 22 (7): 654-660.‏ ##
[23]. Batzle, M., and Wang, Z. (1992). Seismic properties of pore fluids. Geophysics, 57 (11), 1396-1408.‏
[24]. Wood, A. B., and Lindsay, R. B. (1956). A textbook of sound.‏ ##
[25]. Seifi, H., Tokhmechi, B., and Moradzadeh, A. (2020). Improved estimation of shear-wave velocity by ordered weighted averaging of rock physics models in a carbonate reservoir. Natural Resources Research, 29, 2599-2617.‏ ##
[26]. Bai, M. (2016). Why are brittleness and fracability not equivalent in designing hydraulic fracturing in tight shale gas reservoirs. Petroleum, 2 (1), 1-19.‏ ##
[27]. Grieser, B., and Bray, J. (2007). Identification of production potential in unconventional reservoirs. In SPE Oklahoma City Oil and Gas Symposium/Production and Operations Symposium (pp. SPE-106623). SPE.‏ ##
[28]. Rickman, R., Mullen, M., Petre, E., Grieser, B., and Kundert, D. (2008). A practical use of shale petrophysics for stimulation design optimization: All shale plays are not clones of the Barnett Shale. In SPE Annual Technical Conference and Exhibition (pp. SPE-115258). SPE.##