کشف رازهای مخازن نفتی با استفاده از امواج صوتی پیشرفته

به نقل از دانشگاه تهران، این تحقیق که توسط دکتر وحید توکلی، عضو هیئت علمی گروه زمین‌شناسی دانشکدگان علوم و عادله جمالیان، دانشجوی دکتری زمین‌شناسی دانشگاه تهران، انجام شد، بر سنگ‌های کربناته دوران پرمین تا تریاس (حدود ۲۵۰ میلیون سال پیش) تمرکز دارد.

دکتر توکلی در این‌باره گفت: مطابق نتایج این مطالعه، استفاده از تصاویر دقیق مقاومت الکتریکی سنگ‌ها، داده‌های سیتی‌اسکن سنگ‌ها و اندازه‌گیری‌های صوتی پیشرفته، می‌تواند در تحلیل دقیق‌تر و واقع‌بینانه‌تر کیفیت مخازن زیرزمینی، نقشی اساسی ایفا کند.

وی افزود: این مخازن، پیش از این یکنواخت در نظر گرفته می‌شدند؛ اما داده‌های دقیق نشان داد که درون آن‌ها، تفاوت‌های بزرگی در ظرفیت نگهداری و عبور سیالات وجود دارد. این پژوهش با ترکیب چندین روش بررسی، از جمله مطالعه نمونه‌های سنگی، تحلیل خواص فیزیکی و اطلاعات به‌دست‌آمده از ابزارهای پیشرفته این تفاوت‌ها را با جزئیات بی‌سابقه‌ای مشخص کرد.

دانشیار دانشکدگان علوم دانشگاه تهران، درباره نوآوری‌های این پژوهش گفت: یکی از ابزارهای کلیدی در این تحقیق، نقشه‌برداری با مقاومت الکتریکی بسیار دقیق از دیواره چاه‌ها بود. این روش مانند نوعی عکس‌برداری با وضوح بالا (یک داده برای هر ۲ میلی‌متر چاه) از درون زمین عمل می‌کند و ساختارهای ظریفی مانند شکستگی‌ها، درزها و نشانه‌های فشارهای زمین‌ساختی را آشکار می‌سازد. بررسی این تصاویر نشان داد که در برخی سنگ‌ها، وجود شکستگی‌های خاص باعث شده فضاهای خالی (تخلخل) به هم متصل شوند و راه عبور سیالات بازتر شود. این ویژگی‌ها بیشتر در سنگ‌هایی دیده می‌شود که با ذرات درشت‌تر شکل گرفته‌اند.

این پژوهشگر حوزه رسوب‌شناسی درباره استفاده از امواج صوتی در شناخت ویژگی سنگ‌ها گفت: از آنجا که سرعت حرکت این امواج در مواد مختلف فرق می‌کند، با تحلیل آن، می‌توان به ویژگی‌های درونی سنگ‌ها پی برد. در این پژوهش نیز سنگ‌هایی که امواج را آهسته‌تر عبور می‌دادند، معمولاً دارای فضاهای خالی بیشتر و متصل‌تری بودند که برای ذخیره و جریان نفت و گاز مناسب‌تر هستند. در مقابل، سنگ‌هایی که امواج را سریع‌تر منتقل می‌کردند، اغلب فضاهای خالی کمتر یا جدا از هم داشتند. بر اساس این داده‌ها، سنگ‌ها به دو دسته اصلی دانه‌محور با فضای خالی متصل و نفوذپذیری بالا و سنگ‌های گل‌محور با تخلخل جدا و نفوذپذیری پایین تقسیم شد.

دکتر توکلی در باره منشأ این تفاوت‌ها افزود: بخش بزرگی از این تفاوت‌ها، نه به نحوه اولیه رسوب‌گذاری، بلکه به تغییراتی برمی‌گردد که در طی میلیون‌ها سال در اثر فشار، دما و واکنش‌های شیمیایی در اعماق زمین به‌وجود آمده‌اند. فرآیندهایی مانند تغییر کانی کلسیت به دولومیت، انحلال بخشی از سنگ‌ها و پر شدن فضاهای خالی با مواد دیگر، نقش اساسی در ایجاد این ناهمگنی‌ها داشته‌اند.

وی در پایان گفت: این مطالعه نشان داد که تنها با تکیه بر مشاهدات سطحی یا بررسی‌های آزمایشگاهی نمی‌توان به تصویر کامل و دقیقی از درون مخازن رسید. بلکه ترکیب روش‌های نوین زیرزمینی، مانند ثبت مقاومت الکتریکی با وضوح بالا و استفاده از امواج صوتی، می‌تواند اطلاعات کلیدی و بی‌سابقه‌ای در اختیار محققان و تصمیم‌گیران صنعت نفت و گاز قرار دهد. چنین تحلیل‌هایی به شرکت‌های نفتی امکان می‌دهد که با شناخت بهتر بخش‌های پرپتانسیل مخزن، عملیات حفاری را هدفمندتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر طراحی کنند و از طرف دیگر، از بخش‌هایی با ظرفیت پایین‌تر دوری کنند.

نتایج حاصل از این پژوهش که تلفیقی از دانش زمین‌شناسی، فناوری‌های نوین زیرسطحی و تحلیل‌های پتروفیزیکی پیشرفته است، در قالب دو مقاله علمی در نشریات بین‌المللی منتشر شده و از طریق پیوندهای زیر در دسترس است: