لرزه نگاري در اكتشاف نفت

[علیرضا خالقی 30]

لرزه نگاري مهمترين ابزار ژئوفيزيستها براي اكتشاف نفت و گاز مي باشد. لرزه نگاري بر مطالعه شكل امواج صوتي يا ارتعاشي استواراست كه توسط منبع به داخل زمين فرستاده شده، از لايه هاي متفاوت عبور كرده و قسمتي از آن به سمت منبع يا نقطه اي مشخص انعكاس مي يابد. امواج در اثر اختلاف چگالي و سرعت صوت در لايه هاي ژئوفيزيكي انعكاس هاي گوناگون دارند و توسط ژئوفونها (در خشكي) و هيدروفون ها ( در دريا) جذب مي شوند. تفاوت در انعكاس امواج از تشكل هاي مختلف به زمين شناس امكان مي دهد كه محدوده و عمق سنگ هاي متخلخل را كه احتمالاً حاوي نفت و گاز هستند تخمين بزند. ابتدا ناحيه از نظر زمين شناسي سطحي بررسي مي شود. در صورت مناسب بودن شرايط روش مغناطيس سنجي و ثقل سنجي انجام مي گيرد و در صورت موفق بودن روشهاي مذكور، لرزه نگاري براي شناسايي ساختارهاي مناسب در تجمع هيدروكربن ها استفاده مي شود

شيوه هاي لرزه نگاري

1. لرزه نگاري انكساري: اين روش به دليل دربرگيري عمق كم زمين چندان مورد استفاده قرارنمي گيرد.

2. لرزه نگاري بازتابي: اين روش براي شناخت زمين در اعماق زياد استفاده مي شود و با ثبت تغييرات زمانهاي دريافت امواج بازتابي از نقطه اي به نقطه اي ديگر در سطح زمين تصويري از ساختارهاي زيرزميني آن منطقه به دست مي دهد.

روش هاي ايجاد لرزه در اين روش عبارتند از:

- چشمه هاي لرزه اي و طيف لرزه آكوستيك: بيشتر چشمه هاي لرزه اي، امواج فشارشي را كه چشمه اصلي در عمليات لرزه نگاري هستند، توليد مي كنند. انواع گوناگون چشمه هاي لرزه اي وجود دارد كه برحسب مقدار و ماهيت فركانسي طبقه بندي مي شوند. علاوه بر چشمه هاي لرزه اي، چشمه هاي مختلف آكوستيكي ( ازجمله امواج صوتي در آب يا هوا) كه در عمليات لرزه نگاري دريايي مفيد هستند نيز وجود دارند.

- چشمه هاي انفجاري: چشمه هاي انفجاري در خشكي در چاههاي كم عمق تعبيه مي شوند تا هم از جفت شدگي چشمه و زمين اطمينان حاصل شود و هم صدمات سطحي كمتر باشد. چشمه هاي انفجاري ارزان قيمت و از ديدگاه لرزه اي مناسب و داراي طيف وسيع فركانس مي باشند اما مشكلاتي همچون عدم امكان تكرارپذيري دارند.

- چشمه هاي غيرانفجاري: پرطرفدارترين چشمه ي غيرانفجاري در عمليات لرزه نگاري خشكي Viruses است . Viruses سيگنالي با طول زماني چند ده ثانيه و فركانسي تا حدود 80 هرتز توليد مي كند. Viruses سريع بوده و سيگنال تكرار پذير دقيقي دارد.

- Air- gun: در عمليات لرزه نگاري دريايي از Air- gun كه چشمه اي است كه هواي فشرده (Mpa 15-10) را از طريق يك پيستون به درون آب رها مي كند، استفاده مي شود.

- Water-gun: وسيله اي است كه جهت تخليه آب به درون دريا ازطريق انرژي هواي فشرده شده، مورداستفاده قرار مي گيرد. بنابراين از پديده ي Bubble-effect مصون بوده و قدرت تفكيك بالاتري نسبت به Air- gun دارد.

3. لرزه نگاري درون چاهي: در اين روش عمليات در درون گمانه هاي اكتشافي و بصورت عمودي انجام مي گيرد. به اين ترتيب مي توان به راحتي سرعت موج لرزه اي را در هر لايه تعيين كرد.

روش هاي ايجاد لرزه در اين روش عبارتند از:

- روشCross well:

همچنين از روش هاي ديگر ايجاد لرزه، روش Cross well (درون چاهي) است كه در آن منشاءهاي لرزه اي را درون يك چاه و ژئوفون ها را در چاهي ديگر قرار مي دهند. روش Cross well تنها راه پيوسته فاصله اي (دور از محل سازند ها) است كه با دقت بسيار بالايي قادر به تصوير موانع تجمع نفت از جمله گسل و دگرشيبي مي باشد. به دست آوردن داده در روش Cross well گران تمام مي شود و نياز به تخصص خاصي دارد.

- روش VSP) Vertical Seismic Profiling):

يا مقطع نگاري عمودي يكي از روشهاي لرزه نگاري است كه در آن امواج لرزه اي ايجاد شده در سطح زمين توسط ژئوفون هايي كه در عمق هاي مختلف چاه قرار گرفته است ثبت مي گردد. روش VSP در هر ميدان نفتي به تعداد محدودي انجام مي شود. و از دلايل محدوديت آن مي توان Rig Time اضافي و هزينه زياد آن را نام برد. در ايران شركت Schlumberger و شركت چيني CNLC اين عمليات را انجام مي دهند. در اين زمينه نرم افزار تحقيقاتي با نام VSP وجود دارد. اين نرم افزار براساس نظريه هاي انتشار امواج لرزه اي در محيط هاي نامتجانس و ناهمگن كاربرد دارد و مي تواند ميدان انتشار امواج لرزه اي را بازسازي و داده هاي لرزه اي را در محل ديواره چاه محاسبه نمايد. همچنين براي تصوير برداري از پيرامون ساختمان اطراف چاه و يا بازسازي بين چند چاه توسط انتشار امواج لرزه اي به كار مي رود. با استفاده از اطلاعات نمودارهاي سرعت سنجي و چگالي قادر است مدل هاي ساختماني را منعكس نمايد و براي مقايسه داده هاي سطحي لرزه اي به كار رود.

روش هاي تفسير لرزه:

بعد از ايجاد لرزه در لرزه نگاري نوبت به دريافت و تفسير داده ها مي رسد. مهمترين روش ها براي ترسيم داده ها به قرار زير است:

- روش دوبعدي: در لرزه نگاري دوبعدي، لرزه ها در طول خط چشمه – گيرنده ثبت مي گردند و فرض مي شود كه تمامي پرتوهاي بازتابي در صفحه ي عمودي كه خط چشمه – گيرنده را شامل مي شود قرار دارند. بنابراين در حضور لايه هاي با شيب متقاطع، مقطع لرزه اي اطلاعات درستي از ساختار زمين شناسي منطقه به دست نمي دهد. در لرزه نگاري دو بعدي ميزان افزايش دقت در يافتن محل تجمع نفت 25 تا 30 درصد است.

- روش سه بعدي: هدف كلي لرزه نگاري سه بعدي بدست آوردن قدرت تفكيك بهتر زمين شناسي منطقه نسبت به لرزه نگاري دوبعدي است. در لرزه نگاري سه بعدي برداشت داده ها منحصر به يك صفحه عمودي شامل چشمه – گيرنده نيست بلكه گيرنده ها در سطح زمين به صورت يك صفحه مشبك قرار دارند. بنابراين در اين روش يك حجم از داده هاي لرزه اي بدست مي آيد. لرزه نگاري سه بعدي با مشخص كردن موقعيت چاهها و كاهش حفاري هاي بي ثمربه خصوص در مناطقي كه ساختارهاي زيرسطحي پيچيده دارند، به ميزان قابل توجهي از هزينه هاي حفاري مي كاهد.

- روش چهاربعدي (مشمول زمان): در اين روش تغييرات در ساختارها و خواص تشكل هاي زيرزميني به صورت مستمر در بازه هاي زماني مشخص مشاهده مي شود بنابراين به وسيله آن تصويربرداري در زمانهاي گوناگون انجام شده و رديفي از داده ها به رايانه اي قدرتمند منتقل مي شود تا تصاوير مختلفي از آنچه در زيرزمين مي گذرد بدست آيد. با استفاده از روش 4 بعدي(مشمول زمان) قادر به بررسي خواص مختلف سنگها و سيالات همچون جريان سيال، چسبندگي، دما غلظت و همچنين خواص مخزن هستيم. استفاده از روش چهاربعدي مي تواند بازيافتي در حدود 65 تا 70 درصد داشته باشد.از روش4 بعدي در ايران استفاده نمي شود.

مهمترين هدف هرگروه لرزه نگاري برداشت اطلاعات صحيح با بهترين كيفيت و كمترين خطاست. از آنجايي كه معمولاً پردازش داده هاي لرزه نگاري در مراكز بازخواني پس از يك فاصله زماني بعد از برداشت داده ها انجام مي شود، كنترل كيفيت روزانه داده ها به هنگام برداشت داده ها (Onsite processing) براي جلوگيري از بروز مشكلات احتمالي به هنگام پردازش نهايي داده ها در مركز بازخواني، كاملاً ضروري است. كار طراحي و كنترل كيفيت داده هاي لرزه نگاري بدون استفاده از نرم افزارهاي پيشرفته طراحي و پردازشي امكان پذير نيست. معمولاً گروه هاي لرزه نگاري در ايران به نرم افزارهايي چون vista و omni مجهزند. نرم افزار omni توسط شركت هاي صنعتي به كار مي رود و براساس تئوري هاي (wide Angle Ray Modeling (WAR نوشته و تنظيم شده است و براي طراحي عمليات لرزه اي و QC (كنترل كيفيت) عمليات لرزه اي استفاده مي شود. نرم افزار Vista معمولاَ براي كنترل كيفيت روزانه داده ها به هنگام برداشت داده ها (Onsite Processing) استفاده مي شود.:icon_pf (34):