لرزه نگاری در اکتشاف نفت

لرزه نگاری مهمترین ابزار ژئوفیزیستها برای اکتشاف نفت و گاز می باشد. لرزه نگاری بر مطالعه شکل امواج صوتی یا ارتعاشی استواراست که توسط منبع به داخل زمین فرستاده شده، از لایه های متفاوت عبور کرده و قسمتی از آن به سمت منبع یا نقطه ای مشخص انعکاس می یابد. امواج در اثر اختلاف چگالی و سرعت صوت در لایه های ژئوفیزیکی انعکاس های گوناگون دارند و توسط ژئوفونها (در خشکی) و هیدروفون ها ( در دریا) جذب می شوند. تفاوت در انعکاس امواج از تشکل های مختلف به زمین شناس امکان می دهد که محدوده و عمق سنگ های متخلخل را که احتمالاً حاوی نفت و گاز هستند تخمین بزند. ابتدا ناحیه از نظر زمین شناسی سطحی بررسی می شود. در صورت مناسب بودن شرایط روش مغناطیس سنجی و ثقل سنجی انجام می گیرد و در صورت موفق بودن روشهای مذکور، لرزه نگاری برای شناسایی ساختارهای مناسب در تجمع هیدروکربن ها استفاده می شود.
●شیوه های لرزه نگاری
۱) لرزه نگاری انکساری:
این روش به دلیل دربرگیری عمق کم زمین چندان مورد استفاده قرارنمی گیرد.
۲) لرزه نگاری بازتابی:
این روش برای شناخت زمین در اعماق زیاد استفاده می شود و با ثبت تغییرات زمانهای دریافت امواج بازتابی از نقطه ای به نقطه ای دیگر در سطح زمین تصویری از ساختارهای زیرزمینی آن منطقه به دست می دهد.
▪ روش های ایجاد لرزه در این روش عبارتند از:
ـ چشمه های لرزه ای و طیف لرزه آکوستیک:
بیشتر چشمه های لرزه ای، امواج فشارشی را که چشمه اصلی در عملیات لرزه نگاری هستند، تولید می کنند. انواع گوناگون چشمه های لرزه ای وجود دارد که برحسب مقدار و ماهیت فرکانسی طبقه بندی می شوند. علاوه بر چشمه های لرزه ای، چشمه های مختلف آکوستیکی ( ازجمله امواج صوتی در آب یا هوا) که در عملیات لرزه نگاری دریایی مفید هستند نیز وجود دارند.
ـ چشمه های انفجاری:
چشمه های انفجاری در خشکی در چاههای کم عمق تعبیه می شوند تا هم از جفت شدگی چشمه و زمین اطمینان حاصل شود و هم صدمات سطحی کمتر باشد. چشمه های انفجاری ارزان قیمت و از دیدگاه لرزه ای مناسب و دارای طیف وسیع فرکانس می باشند اما مشکلاتی همچون عدم امکان تکرارپذیری دارند.
ـ چشمه های غیرانفجاری: پرطرفدارترین چشمه ی غیرانفجاری در عملیات لرزه نگاری خشکی Viruses است .
ـ Viruses سیگنالی : با طول زمانی چند ده ثانیه و فرکانسی تا حدود ۸۰ هرتز تولید می کند. Viruses سریع بوده و سیگنال تکرار پذیر دقیقی دارد.
ـ Air- gun:
در عملیات لرزه نگاری دریایی از Air- gun که چشمه ای است که هوای فشرده (Mpa ۱۵-۱۰) را از طریق یک پیستون به درون آب رها می کند، استفاده می شود.
ـ Water-gun:
وسیله ای است که جهت تخلیه آب به درون دریا ازطریق انرژی هوای فشرده شده، مورداستفاده قرار می گیرد.
۳) لرزه نگاری درون چاهی:
در این روش عملیات در درون گمانه های اکتشافی و بصورت عمودی انجام می گیرد. به این ترتیب می توان به راحتی سرعت موج لرزه ای را در هر لایه تعیین کرد.
▪ روش های ایجاد لرزه در این روش عبارتند از:
ـ روشCross well:
همچنین از روش های دیگر ایجاد لرزه، روش Cross well (درون چاهی) است که در آن منشاءهای لرزه ای را درون یک چاه و ژئوفون ها را در چاهی دیگر قرار می دهند. روش Cross well تنها راه پیوسته فاصله ای (دور از محل سازند ها) است که با دقت بسیار بالایی قادر به تصویر موانع تجمع نفت از جمله گسل و دگرشیبی می باشد. به دست آوردن داده در روش Cross well گران تمام می شود و نیاز به تخصص خاصی دارد.
ـ روش VSP) Vertical Seismic Profiling):
یا مقطع نگاری عمودی یکی از روشهای لرزه نگاری است که در آن امواج لرزه ای ایجاد شده در سطح زمین توسط ژئوفون هایی که در عمق های مختلف چاه قرار گرفته است ثبت می گردد. روش VSP در هر میدان نفتی به تعداد محدودی انجام می شود. و از دلایل محدودیت آن می توان Rig Time اضافی و هزینه زیاد آن را نام برد. در ایران شرکت Schlumberger و شرکت چینی CNLC این عملیات را انجام می دهند. در این زمینه نرم افزار تحقیقاتی با نام VSP وجود دارد. این نرم افزار براساس نظریه های انتشار امواج لرزه ای در محیط های نامتجانس و ناهمگن کاربرد دارد و می تواند میدان انتشار امواج لرزه ای را بازسازی و داده های لرزه ای را در محل دیواره چاه محاسبه نماید. همچنین برای تصویر برداری از پیرامون ساختمان اطراف چاه و یا بازسازی بین چند چاه توسط انتشار امواج لرزه ای به کار می رود. با استفاده از اطلاعات نمودارهای سرعت سنجی و چگالی قادر است مدل های ساختمانی را منعکس نماید و برای مقایسه داده های سطحی لرزه ای به کار رود.
● روش های تفسیر لرزه:
بعد از ایجاد لرزه در لرزه نگاری نوبت به دریافت و تفسیر داده ها می رسد. مهمترین روش ها برای ترسیم داده ها به قرار زیر است:
▪ روش دوبعدی:
در لرزه نگاری دوبعدی، لرزه ها در طول خط چشمه – گیرنده ثبت می گردند و فرض می شود که تمامی پرتوهای بازتابی در صفحه ی عمودی که خط چشمه – گیرنده را شامل می شود قرار دارند. بنابراین در حضور لایه های با شیب متقاطع، مقطع لرزه ای اطلاعات درستی از ساختار زمین شناسی منطقه به دست نمی دهد. در لرزه نگاری دو بعدی میزان افزایش دقت در یافتن محل تجمع نفت ۲۵ تا ۳۰ درصد است.
▪ روش سه بعدی:
هدف کلی لرزه نگاری سه بعدی بدست آوردن قدرت تفکیک بهتر زمین شناسی منطقه نسبت به لرزه نگاری دوبعدی است. در لرزه نگاری سه بعدی برداشت داده ها منحصر به یک صفحه عمودی شامل چشمه – گیرنده نیست بلکه گیرنده ها در سطح زمین به صورت یک صفحه مشبک قرار دارند. بنابراین در این روش یک حجم از داده های لرزه ای بدست می آید. لرزه نگاری سه بعدی با مشخص کردن موقعیت چاهها و کاهش حفاری های بی ثمربه خصوص در مناطقی که ساختارهای زیرسطحی پیچیده دارند، به میزان قابل توجهی از هزینه های حفاری می کاهد.
▪ روش چهاربعدی (مشمول زمان):
در این روش تغییرات در ساختارها و خواص تشکل های زیرزمینی به صورت مستمر در بازه های زمانی مشخص مشاهده می شود بنابراین به وسیله آن تصویربرداری در زمانهای گوناگون انجام شده و ردیفی از داده ها به رایانه ای قدرتمند منتقل می شود تا تصاویر مختلفی از آنچه در زیرزمین می گذرد بدست آید. با استفاده از روش ۴ بعدی(مشمول زمان) قادر به بررسی خواص مختلف سنگها و سیالات همچون جریان سیال، چسبندگی، دما غلظت و همچنین خواص مخزن هستیم. استفاده از روش چهاربعدی می تواند بازیافتی در حدود ۶۵ تا ۷۰ درصد داشته باشد.از روش۴ بعدی در ایران استفاده نمی شود.
مهمترین هدف هرگروه لرزه نگاری برداشت اطلاعات صحیح با بهترین کیفیت و کمترین خطاست. از آنجایی که معمولاً پردازش داده های لرزه نگاری در مراکز بازخوانی پس از یک فاصله زمانی بعد از برداشت داده ها انجام می شود، کنترل کیفیت روزانه داده ها به هنگام برداشت داده ها (Onsite processing) برای جلوگیری از بروز مشکلات احتمالی به هنگام پردازش نهایی داده ها در مرکز بازخوانی، کاملاً ضروری است.
کار طراحی و کنترل کیفیت داده های لرزه نگاری بدون استفاده از نرم افزارهای پیشرفته طراحی و پردازشی امکان پذیر نیست. معمولاً گروه های لرزه نگاری در ایران به نرم افزارهایی چون vista و omni مجهزند. نرم افزار omni توسط شرکت های صنعتی به کار می رود و براساس تئوری های (wide Angle Ray Modeling (WAR نوشته و تنظیم شده است و برای طراحی عملیات لرزه ای و QC (کنترل کیفیت) عملیات لرزه ای استفاده می شود. نرم افزار Vista معمولاَ برای کنترل کیفیت روزانه داده ها به هنگام برداشت داده ها (Onsite Processing) استفاده می شود.

تهیه کننده: منصور آقچه لو، محمد شاهوار، نعیمه علیمحمدی
منابع:
۱. www.nature.nps.gov
۲. www.spe.org
۳. www.ti.com
۴. www.io.com
۵. www.assaluyeh.com/articles.php
۶. www.iranoilexploration.com

منبع : اندیشکده اعتلای صنعت نفت