ارتباط بین اندازه بلورهای دولومیت و ویژگی‌های فیزیکی آنها به منظور مطالعات ژئومکانیکی مخازن دولومیتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه زنجان، ایران

2 گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، ایران

چکیده

بر پایه مطالعات گسترده‌ای که تاکنون انجام شده است، بی شک، نقش داده‌های سرعت عبور امواج از سنگ‌ها در ارزیابی مخازن هیدروکربنی حیاتی است. در این بین، مطالعه سرعت عبور امواج در سنگ‌های دولومیتی که اغلب در سیستم‌های کربناته یکی از بهترین بخش مخازن هیدروکربنی را تشکیل می‌دهند، از اهمیت زیادی برخوردار است. مسلماً بافت سنگ‌ها، نوع و جنس کانی‌ها، اندازه بلورها، درصد کوارتز موجود در سنگ و بسیاری از خواص ریزساختار بر رفتار فیزیکی و مهندسی آنها اثر می‌گذارد. در راستای مطالعات گذشته و برای درک بهتر این ارتباط، برنامه جامعی از آزمایشات برروی 3 دسته سنگ دولومیتی ریز بلور، متوسط بلور و درشت بلور طراحی شد. در این مقاله نتایج مرتبط با اندازه‌گیری دانسیته، سرعت موج برشی و فشاری برای 32 نمونه شامل 12 نمونه دولومیت ریزبلور، 9 نمونه دولومیت متوسط بلور و 11 نمونه دولومیت درشت بلور آورده شده است. مطابق با نتایج به‌دست آمده با افزایش اندازه بلور‌ها، دانسیته سنگ کاهش می‌یابد. سرعت موج فشاری و برشی برای نمونه‌های ریز بلور حدود 9% و برای نمونه‌های درشت بلور 12% کمتر از نمونه‌های متوسط بلور می‌باشد. نتایج نشان داد که برای نمونه‌های ریزبلور، متوسط بلور و درشت بلور نسبت V‌P/V S به‌ترتیب برابر 78/1، 81 /1و 77/1 است. همچنین مشاهده شد که مدول یانگ دینامیکی برای نمونه‌های متوسط بلور حدود 15% از نمونه‌های ریز بلور و حدود 27% از نمونه‌های درشت بلور بیشتر می‌باشد. علاوه‌بر‌این دیده شد که با افزایش در اندازه بلور تغییر قابل توجهی در نسبت پواسون سنگ‌های دولومیتی رخ نمی‌دهد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Relationship Between Grain Size and Physical Properties of Dolomites in Order to Geomechanics Study of Dolomite Reservoirs

نویسندگان [English]

  • Ali Lakirouhani 1
  • farhad asemi 1
  • Afshin Zohdi 2
1 Department of Civil Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 Department of Geology, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Based on the extensive studies which have been done, undoubtedly, the role of the wave velocity data of rocks in hydrocarbon reservoir evaluation is absolutely vital. Within, it is important to study the wave velocities in the Dolomites, which often make up one of the best parts of hydrocarbon reservoirs in the carbonate system. Certainly, the texture of rocks, mineralogical composition, grain size, percent of quartz in rocks, and many microstructure properties affect the Engineering and Physical Behavior of rocks. According with previous studies and to better understanding this relationship, a comprehensive program of tests on the three categories of dolomite with fine, medium and coarse grained were designed. In this paper, the results related to the measurement of compressive (Vp) and shear wave velocity (Vs) for 32 samples are given. According to the results, with increasing in grain size, density of rock decreases. The compressive and shear wave velocity for fine grain and coarse grain samples were found to be %9 and %12 lower, respectively, than those for the medium grain samples. The results showed that for fine, medium and coarse grain samples; moreover, the ratio of Vp/Vs is 1.78, 1.81, and 1.77 respectively. It was also observed that the dynamic Young›s modulus for the medium grain samples approximately 15% of the fine grain samples and approximately 27% of the coarse grain samples is more. In addition, it was found that a significant change does not occur in Poisson›s ratio of the studied rocks with an increase in grain size.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dolomite
  • Grain Size
  • Compressive and Shear Wave Velocity
  • Dynamic Elastic Constants
  • Soltanieh and Elika Formations

[1]. Allan, J. R., & Wiggins, W. D., “Dolomite reservoirs: Geochemical techniques for evaluating origin and distribution,” No. 36. Amer. Assn. of Petroleum Geologists, 1993. ##

[2]. Singh T. N., Singh V. K., Monjezi M., and Kumar D., “Static and dynamic properties of rocks at sub-zero temperature,” Ind. Min. Engg. J, pp. 27-31, 1999. ##

[3]. Schön Jürgen H., “Physical properties of rocks: Fundamentals and principles of petrophysics,” Pergamum Oxford UK., 1996.

[4]. Nikrouz R., Moomivand H. and Azad R., “Effect of foliation orientation on the P-and S-wave velocity anisotropies and dynamic elastic constants of the quartz-micaschists metamorphic rocks, Angouran mine, Iran,” Arab. J. Geosci., Vol. 9, No.16, p. 669, 2016. ##

[5]. Eberhardt E., Stimpson B. and Stead D., “Effects of grain size on the initiation and propagation thresholds of stress-induced brittle fractures,” Rock Mech. Rock Eng. Vol. 32, No. 2, pp. 81-99, 1999. ##

[6]. Meng Z. and Pan J., “Correlation between petrographic characteristics and failure duration in clastic rocks,” Eng. Geol. Vol. 89, No. 3, pp. 258-265, 2007. ##

[7]. Sousa L. M., “The influence of the characteristics of quartz and mineral deterioration on the strength of granitic dimensional stones,” Environ. Earth. Sci. Vol. 69, No. 4, pp. 1333-1346, 2013. ##

[8]. Nicksiar M. and Martin C. D., “Crack initiation stress in low porosity crystalline and sedimentary rocks,” Eng. Geol. Vol. 154, pp. 64–76, 2013. ##

[9]. Ajalloeian R., Mansouri H. and Baradaran E., “Some carbonate rock texture effects on mechanical behavior, based on Koohrang tunnel data, Iran,” B. Eng. Geol. Environ. Vol. 76, No. 1, pp. 295-307, 2017. ##

[10]. حاجیان ج. و زاهدی م.، 1383. گزارش نقشه زمین‌شناسی زنجان، مقیاس 100000/1، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

[11]. Hamdi B., “Stratigraphy and Paleontology of the Late Precambrian to Early Cambrian in the Alborz Mountains Northern Iran,” Geological Survey of Iran, 41 p., 1989. ##

[12]. زهدی ا.، عاصمی ف. و لکی‌روحانی ع.، "مدل دولومیتی‌شدن سازند سلطانیه در جنوب‌باختر زنجان،" فصلنامه علمی-پژوهشی علوم زمین، 26(104)، 28-17، 1396. ##

[13]. زهدی، ا.، مدل دولومیتی‌شدن سازند الیکا در منطقه زنجان، نوزدهمین همایش سالانه انجمن زمین‌شناسی ایران و نهمین همایش ملی زمین‌شناسی دانشگاه پیام نور، تهران، ایران، 1394. ##

[14]. Gregg J. M. and Sibley D. F., “Epigenetic dolomitization and the origin of xenotopic dolomite texture,” J. Sediment. Res. Vol. 54, No. 3, pp. 908-931, 1984. ##

[15]. Sibley D. F., and Gregg J. M., “Classification of dolomite rock textures,” J. Sediment. Res. Vol. 57, No. 6, pp. 967-975, 1987.

[16]. Mazzullo S. J., “Geochemical and neomorphic alteration of dolomite: a review,” Carbonate. Evaporite. Vol. 7, No. 1, pp. 21-37, 1992. ##

[17]. Dickson J. A. D., “A modified staining technique for carbonate in thin section,” Nature, Vol. 205, No. 4971, pp. 205-587, 1965.

[18]. Hatzor Y. H. and Palchik V., “The influence of grain size and porosity on crack initiation stress and critical flaw length in dolomites,” Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Vol. 34, No. 5, pp. 805–816, 1997. ##

[19] Hidalgo K. P., and Nordlund E., “Comparison between stress and strain quantities of the failure–deformation process of Fennoscandian hard rocks using geological information,” Rock Mech. Rock Eng. Vol. 46, No. 1, pp. 41-51, 2013. ##

[20] Xue L., Qin S., Sun Q., Wang Y., Lee L. M. and Li W., “A study on crack damage stress thresholds of different rock types based on uniaxial compression tests,” Rock Mech. Rock Eng. Vol. 47, No. 4, pp. 1183-1195, 2014. ##

[21] Palchik V., and Hatzor Y. H., “Crack damage stress as a composite function of porosity and elastic matrix stiffness in dolomites and limestones,” Eng. Geol. Vol. 63, No. 3, pp. 233-245, 2002. ##

[22] Palchik V., “On the ratios between elastic modulus and uniaxial compressive strength of heterogeneous carbonate rocks,” Rock Mech. Rock Eng. Vol. 44, No. 1, pp. 121-128, 2011. ##

 [23] Castagna .J.P., Batzle. M. L. and Eastwood R. L., “Relationship between compressional and shear wave velocities in silicate rocks,” Geophysics, Vol. 50, pp.571–581. prelimining verification and applications, Geophys. Prospect. Vol. 40, pp. 195–209, 1985. ##

[24] Pickett G. R., “Acoustic Character Logs and their Application in Formation Evaluation,” J. Petrol. Technol. Vol. 15, pp. 650-667, 1963. ##

[25] Hudson J. A., Harrison J. F., “Engineering Rock Mechanics,” London, UK: Elsevier Science Ltd, p. 457, 2000. ##