فناورى هاى نوين اکتشاف - نسخه‌ی قابل چاپ +- تالار گفتگوی کیش تک/ kishtech forum (http://forum.kishtech.ir) +-- انجمن: پردیس فناوری کیش (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=1) +--- انجمن: صنعت نفت، گاز و پتروشیمی (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=70) +--- موضوع: فناورى هاى نوين اکتشاف (/showthread.php?tid=44512)

فناورى هاى نوين اکتشاف - Mojtaba Reisi - 28-08-2020 http://kishindustry.com/ با ظهور فناورى هاى ويژه و پويا، تغييرات زيادى در شيوه هاى اكتشاف ايجاد شده است. اکتشاف و بهره‌بردارى از منابع نفت و گاز، در ابتدا به روش جست وجوى شواهد سطحى اين منابع زيرزمينى انجام مى شد. اين جست وجو شامل پيگيرى رخنه‌هاى نفت يا گاز بود که از زمين به بيرون نفوذ کرده بود. به دليل اين که مقدار کمى از ذخاير نفت و گاز طبيعى به سطح زمين نفوذ مي‌کنند، اين فرآيند اکتشاف ناکارآمد بود. با توسعه صنايع در کشورهاى مختلف، نياز جهان به سوخت هاى فسيلى روزافزون شد. اين مسئله ضرورت تغيير در روش هاى اکتشاف و افزايش بازده اين روش ها را دوچندان ساخت. امروزه اکتشاف ذخاير نفت و گاز بسيار پيچيده شده و با بهره‌گيرى از تجهيزات ويژه، درصد موفقيت در کشف ذخاير فسيلى را به حد قابل قبولى رسانده است. در اين نوشتار، روش ها و مراحل اکتشاف ذخاير نفت و گاز بررسى مى شود. تهيه بانک داده‌ها فناوري، نقش عمده اى در ميزان موفقيت مکان‌يابى ذخاير نفت گاز طبيعى دارد. اين فناورى هنگامى موثر است که يکى از ابزار اصلى آن را که همان داده‌هاى صحيح – نرم‌افزار – است، زمين‌شناسان و ژئوفيزيک ها بررسى و فرآورى كنند. اين داده‌ها هنگامى کاربردى مي‌شوند که به درستى جمع‌آورى و طبقه‌بندى شوند. اين داده‌ها که معمولاً شامل ويژگي‌هاى ذخاير زيرزمينى است، به منظور تبيين زمينه‌هاى علمى براى تعيين محل ذخاير نفت خام و گاز طبيعى تفسير مي‌شوند. فرآيند اکتشاف نفت خام و گاز طبيعى سرشار از ترديد و با آزمون و خطاى فراوان همراه است، زيرا نفت و گازى که جست وجو مي‌شود، اغلب صدها فوت پايين‌تر از سطح زمين قرار دارد. از اين رو، جمع‌آورى و طبقه‌بندى علمى داده‌ها در کاهش خطاى اکتشاف بسيار موثر است. مطالعات زمين‌شناسي زمين شناسان اکتشاف نفت خام و گاز طبيعى را با بررسى ساختار سطحى زمين مناطقى که احتمال دارد منابع نفت و گاز داشته باشند، آغاز مى كنند. در اواسط قرن هجدهم زمين شناسان به اين نتيجه رسيدند كه در سراشيبي‌هاى تاقديسي، احتمال وجود ذخاير نفت و گاز بيشتر است. در اين تاقديس‌ها که زمين در محل خود چين خورده است، لايه‌هاى گنبدى شكل ايجاد شده که نشانگر تعداد زيادى از ذخاير نفت و گاز است. با بررسى و ترسيم مشخصات سطحى و زيرسطحى يک منطقه مشخص، زمين‌شناس پيش‌بينى مي‌کند در کدام مناطق احتمال وجود ذخاير نفت خام و گاز طبيعى بيشتر است. زمين‌شناس از ابزار متعددى براى اين بررسى بهره مي‌برد. از جمله اين ابزار، بررسى برش‌هاى صخره‌هاى درون زمين، دره‌ها و يا تنگه‌ها از نظر محتواى مايع درون سنگها، تخلخل سنگ، رطوبت‌پذيري، سن و ترتيب شکل يافتن صخره است که امکان استنتاج‌هايى درباره ذخاير احتمالى را به زمين نشان مي‌دهد. هنگامى که زمين‌شناس، منطقه‌اى را ارزيابى مى كند و احتمال وجود يک منبع نفتى و يا گازى را در آن محدوده محتمل مى داند، آزمايش‌هاى بعدى براى به دست آوردن اطلاعات جزئي‌تر و ترسيم دقيق تشکل‌هاى زيرزمينى مرتبط با ذخاير نفت و گاز طبيعى انجام مي‌شود. معمولاً زمين شناسان اين آزمايش‌ها را انجام مى دهند. لرزه‌نگارى در اکتشاف لرزه‌نگارى بزرگ ترين پيشرفت پيش بينى نشده در اکتشاف نفت خام و گاز طبيعى است. لرزه‌نگارى بر مطالعه شکل موج‌هاى ارتعاشى استوار است که از ميان لايه‌هاى زمين عبور مى کند و با انواع تشکل‌هاى زيرزمينى به طور متفاوت تعامل دارد. در سال 1855، ال.پاليمير، اولين لرزه‌نگار را به عنوان ابزارى براى تشخيص و ثبت زمين‌لرزه‌ها کشف كرد. اين دستگاه قادر به ثبت ارتعاش هاى زمين بود که در يک زمين‌لرزه به وجود مي‌آيد. اين فناورى از سال 1921 به منظور استفاده در يافتن محل تشکل‌هاى نفتى و گازى زيرزمينى در صنعت نفت به کار برده شد. موج هاى ارتعاشى يادشده که يک منبع آن را ايجاد مي‌كند، از لايه‌هاى متفاوت زمين عبور مى كند و قسمتى از آن را لايه‌هاى زيرزمينى مختلف به سمت منبع انعکاس مي‌دهند. اين انعکاس، امکان استفاده از لرزه‌نگارى را براى تبيين ويژگى هاى لايه‌هاى زمين به زمين‌شناس مي‌دهد. زمين‌شناسان قادرند ارتعاش هايى را در سطح زمين ايجاد و چگونگى بازگشت اين ارتعاش ها را به سطح ثبت كنند. موج هاى ارتعاش ارسال شده در برخورد با صخره‌ها و لايه‌هاى سخت زمين نسبت به لايه‌هاى با منفذ زياد، بازتاب متفاوتى دارند و همين تفاوت به زمين‌شناس امکان مى دهد تا محدوده و عمق سنگ هاى متخلخل را که احتمالاً حاوى نفت و گاز هستند، تخمين بزنند. لرزه‌نگارى ساحلي در لرزه‌نگارى براى اکتشاف در مناطق ساحلي، موج‌هاى ارتعاشى مصنوعى به سطح زمين فرستاده مي‌شوند. اين موج ها پس از برخورد با لايه‌هاى مختلف، بازتابى ايجاد مي‌کنند که قطعات حساسى به نام ژئوفون آنها را ثبت مي‌كنند. اين داده‌هاى برداشت شده به يک ماشين ثبت ارتعاش منتقل مي‌شود تا اطلاعات لازم براى تفسير زمين شناسان و مهندسان مخزن را فراهم کند. اين ماشين وظيفه تقويت، ترجمه و بايگانى ارتعاش هاى دريافتى از ژئوفون را دارد. در روزهاى اوليه اکتشاف لرزه‌اي، امواج لرزه‌اى به وسيله ديناميت ايجاد مي‌شود. طراحى و نحوه بارگذارى ديناميت‌ها بسيار دقيق بود، ‌به گونه اى که انفجارهاى کوچک امواج لرزه‌اى لازم و ضرورى را ايجاد مي‌کرد. در اواسط دهه 70 مشخص شد که نوارهاى سفيدى به نام نقطه‌هاى روشن، روى باريکه‌هاى ثبت شده لرزه‌اى ظاهر مي‌شود. اين نوارهاى سفيد، نشانگر وجود ذخاير هيدروکربن در زير زمين بود. صخره‌هاى طبيعى و پر منفذ داراى گاز طبيعى اغلب بازتاب هاى قوى ترى نسبت به صخره‌هاى پر آب و معمولى دارد و از طريق نقطه‌هاى روشن به صورت مستقيم قابل تشخيص است. اين روش تشخيص ذخاير گازى که روش بازرسى مستقيم نام دارد، در برخى موارد ذخاير هيدروکربنى را نمايان نمى كند؛ از اين رو روش کاملاً مطمئن و مورد اعتمادى نيست. فناورى هاى نوين اکتشاف يکى از بزرگ ترين نوآوري‌هاى تاريخ اکتشاف نفت و گاز، استفاده از رايانه براى ثبت و تحليل داده‌هاى زمين‌شناسى بر روى نقشه‌هاى مخصوص است. با توسعه يافتن ميکروپروسسورها، اطمينان استفاده از رايانه براى ثبت و تحليل داده‌هاى ارتعاشي، افزايش قابل توجهى يافته است. اين مسئله امکان پردازش مقادير بيشترى از اطلاعات را فراهم کرده و اعتبار و محتواى اطلاعاتى مدل هاى لرزه‌اى را افزايش داده است. زمين‌شناسان در اکتشاف به کمک رايانه از سه مدل اصلى اکتشاف بهره مي‌برند. اين مدل ها عبارتند از: - مدل دوبعدي - مدل سه‌بعدي - مدل چهاربعدي فناورى بهره‌گيرى از رايانه، آنقدر پيشرفت کرده که اکنون با ترکيب اطلاعات به دست آمده از انواع آزمايش ها مانند گزارش هاى روزانه، توليد اطلاعات و آزمايش هاى غلظت‌سنجى امکان ايجاد يک تجسم فکرى از زير زمين را فراهم كرده است. با استفاده از اين امکانات، زمين‌شناسان قادر به ترکيب تمام داده‌ها براى پردازش و ايجاد يک تصوير روشن و کامل زمين‌شناسى از زير زمين هستند. لرزه‌نگارى سه‌بعدي يکى از چشمگيرترين پيشرفت‌ها در اکتشاف به کمک رايانه، توسعه لرزه‌نگارى سه‌بعدى ست. اين روش از داده‌هاى لرزه‌اى منطقه براى ايجاد يک تصوير سه‌بعدى از تشکل‌ها و لايه‌هاى مختلف زمين‌شناسى منطقه استفاده مي‌کند. از آنجاکه اين تصوير واقعى مي‌تواند براى تخمين زدن وجود لايه‌هاى هيدروکربنى در منطقه و صفات خاص ساختمان اين تشکل ها بسيار مفيد باشد، به زمين‌شناسان در تخمين ذخاير هيدروکربورى با احتمال بسيار بالا كمك مى كند. استفاده از روش لرزه‌نگارى سه بعدى احتمال موقعيت‌يابى مخزن را تا 50 درصد افزايش مي‌دهد. اين فناورى با وجود موفقيت‌آميز بودن، بسيار هزينه‌بر است. لرزه‌نگارى سه‌بعدى مي‌تواند بيش از يک ميليون دلار در يک منطقه با 50 مايل مربع مساحت هزينه در بر داشته باشد. در توليد تصاوير سه‌بعدى نياز به داده‌هايى است که از هزاران نقطه جمع‌آورى شده باشد، حال آن که در روش هاى دو بعدى صرفاً نياز به چندصد نقاط داده است. به دليل پيچيدگى و طولانى بودن فرآيند، از لرزه‌نگارى سه‌بعدى در ترکيب با ديگر روش هاى اکتشاف استفاده مى شود. براى مثال، يک زمين شناس ممکن است از لرزه‌نگارى دوبعدى مرسوم به منظور طراحى و بررسى ويژگى هاى زمين‌شناسى براى ارزيابى احتمال وجود ذخاير نفت و گاز استفاده کند. در اين حالت هنگامى كه از فناورى هاى مقدماتى استفاده مى شود، از لرزه‌نگارى سه‌بعدى صرفاً در مناطقى که احتمال وجود ذخاير هيدروکربورى بالا است، استفاده مى شود. علاوه بر تعيين محل ذخاير نفت و گاز، لرزه‌نگارى سه‌بعدى در تعيين محل دقيق و بهينه چاه‌هاى حفارى نيز موثر است. با استفاده از اين فناوري، علاوه بر بهينه کردن تعداد چاه ها و کاهش هزينه‌هاى خرج‌هاى اضافي، با تعيين محل دقيق چاه ها امکان استخراج بيشتر نفت و گاز از زمين فراهم مي‌شود. لرزه‌نگارى سه‌بعدى ميزان بازيافت چاه هاى مولد را به حدود 40 تا 50 درصد افزايش مي‌دهد، حال آن كه ميزان بازيافت چاه هايى که با فناورى هاى معمولى اکتشاف تعيين محل شده‌اند، 25 تا 30 درصد است. تا سال 1980 تنها يکصد آزمايش لرزه‌نگارى سه‌بعدى صورت گرفته بود. در اواسط دهه 90 با کاهش نسبى هزينه و توسعه فناورى در هر سال 200 تا 300 آزمايش لرزه‌نگارى سه‌بعدى صورت پذيرفت. در سال 1993، 75 درصد از بررسي‌هاى اکتشاف ساحلى از لرزه‌نگارى سه‌بعدى استفاده كردند. در ايران، در ميدان هايى مانند آب‌تيمور، دارخوين، كرنج و پارسي، عمليات لرزه‌نگارى سه‌بعدى با موفقيت اجرا شده است. تصوير لرزه‌نگارى دوبعدي اکتشاف به کمک رايانه دوبعدى شامل توليد يک تصوير از لايه‌هاى مختلف زير سطح زمين است. در روش‌هاى مرسوم زمين‌شناسى با جمع‌آورى و تحليل اطلاعات موجود، تصورى دوبعدى از اين لايه‌هاى براى خود ترسيم مي‌كند، اما با کمک فناورى رايانه، امکان ايجاد نقشه‌هاى بسيار مفصل‌تر و بسيار سريع تر از روش هاى مرسوم وجود دارد. علاوه بر اين، با سيستم دوبعدى امکان استفاده از نمايش تصاوير رنگى ايجاد شده رايانه اى براى برجسته كردن خواص زمين‌شناسى وجود دارد‌ که از طريق روش‌هاى تصويرلرزه‌نگارى مرسوم امکان ظهور بسيار پايينى دارد. تصوير لرزه‌نگارى دوبعدى پيچيدگى و تفصيل کمترى از تصوير سه‌بعدى دارد. جالب توجه است که فناورى لرزه‌نگارى سه‌بعدى پيش از فناورى دوبعدى توسعه يافت. فناوري‌هاى دوبعدى تصوير لرزه‌نگارى در حقيقت توسعه‌اى از فناوري‌هايى سه‌بعدى است. فناورى دوبعدى براى ساده‌کردن و کاهش هزينه‌هاى لرزه‌نگارى سه‌بعدي، همچنين کاهش پيچيدگي‌هاى استفاده از فناورى سه‌بعدى توسعه يافت. تصوير لرزه‌نگارى دوبعدى به کمک رايانه (CAEX) در مناطقى به کار مي‌رود که احتمال وجود ذخاير نفت خام و گاز طبيعى به حدى است که استفاده از لرزه‌نگارى سه‌بعدى را از لحاظ اقتصادى و صرف زمان توجيه‌پذير سازد. تصويربردارى لرزه‌نگارى چهاربعدي يکى از پيشرفت هاى پيش بينى نشده اخير در اکتشاف لرزه‌اى و شکل دادن ساختمان‌هاى صخره زيرزمين، ابداع تصويرلرزه‌نگارى چهاربعدى بوده است. اين نوع تصويربردارى از توسعه فناورى تصويربردارى سه‌بعدى است. در تصويربردارى چهاربعدى به جاى دريافت يک تصوير ساده و ساکن از زير زمين، تغييرات در ساختار و خواص تشکل هاى زيرزمينى به طور مستمر مشاهده مي‌شود. از آنجاکه چهارمين بعد در تصوير لرزه‌نگارى چهاربعدى زمان است، به آن تصويربردارى مشمول مرور زمان نيز گفته مي‌شود. مطالعات لرزه‌اى متفاوت از يک منطقه خاص در زمان هاى گوناگون انجام شده و اين (ترتيب) داده‌هاى مختلف به يک رايانه قدرتمند منتقل مي‌شود تا تصاوير مختلفى از آنچه در زير زمين مي‌گذرد، به دست آيد. با مطالعه چگونگى تغيير تصاوير لرزه‌اى در سراسر زمان، زمين‌شناسان قادر به کسب آگاهى بيشتر از خواص مختلف صخره‌ها شامل جريان سيال در زير زمين، چسبندگي، دما و غلظت هستند. علاوه بر اين، زمين شناسان و مهندسان از لرزه‌نگارى چهار بعدى مي‌توانند براى ارزيابى خواص يک مخزن مانند زمان استخراج نفت خام و هنگامى که توسعه مخزن اهميت مي‌يابد، استفاده كنند. استفاده از لرزه‌نگارى چهار بعدى در يک مخزن مي‌تواند ميزان بازيافت را به بيش از آنچه با استفاده از لرزه‌نگارى دوبعدى يا سه‌بعدى به دست مي‌آمد، افزايش دهد، در حالى که ميزان بازيافت اين دو نمونه از لرزه‌نگارى 25 تا 30 درصد و 40 تا 50 درصد به ترتيب توالى است. استفاده از لرزه‌نگارى چهار بعدى مي‌تواند ميزان بازيافتى حدود 65 تا 70 درصد در پى داشته باشد. لرزه‌نگارى دريايي در آغاز اکتشاف براى نفت خام و يا گاز طبيعى که صدها يا هزاران پا زير سطح دريا قرار دارد، از روشى نسبتاً متفاوت از اکتشاف لرزه‌اى استفاده مي‌شود. در اين روش به جاى استفاده از خودرو و ژئوفون ها، از يک کشتى برداشت داده‌ها استفاده مي‌شود. به جاى ژئوفون‌ها، در اکتشاف دريايى از هيدروفون ها استفاده مي‌شود که براى برداشت امواج لرزه‌اى زير آب طراحى شده است. اين هيدروفون ها در ساختارهاى متفاوت بر حسب نياز زمين شناس با طناب به دنبال کشتى کشيده مي‌شود. در اين روش به جاى استفاده از ديناميت يا ضربه‌ بر کف بستر دريا، کشتى لرزه‌اى از يک تفنگ بادى بزرگ استفاده مي‌کند که گلوله‌هاى هواى فشرده را به زير آب رها مي‌کند. به اين طريق امواج لرزه‌اى که مي‌تواند به درون پوسته زمين برود و بازتاب هاى مورد نياز را توليد کند، ايجاد مي‌شود. اندازه‌گيرى مغناطيسى (مگنومتر) علاوه بر استفاده از لرزه‌شناسى براى جمع‌آورى اطلاعات مرتبط با ترکيب پوسته زمين، خواص مغناطيسى ساختمان هاى زير زمين نيز مي‌تواند براى توليد داده‌هاى زمين‌شناسى استفاده شود. اين کار با استفاده از مگنومترها انجام مي‌شود؛ دستگاه هايى که مي‌تواند تفاوت هاى جزئى در خواص مغناطيسى لايه‌هاى مختلف زمين را اندازه‌گيرى کند. در روزهاى اوليه مگنومترها، دستگاه‌هاى بزرگ و حجيم بودند که تنها قادر بودند يک منطقه کوچک را در يک زمان بررسى کنند. با توسعه فناوري، در سال 1981، ناسا ماهواره‌اى به فضا پرتاب کرد که قادر به برداشت داده‌هاى مغناطيسى در يک مقياس قاره‌اى بود. اين ماهواره که «مگ‌ست» ناميده مي‌شد، مطالعه ساختمان هاى صخره‌هاى زيرزمينى و پوشش زمين را در يک مقياس بزرگتر شدنى و امکان جمع‌آورى اطلاعاتى مانند جابه جايى لايه‌هاى مختلف زمين و تعيين محل ذخاير نفت خام، گاز طبيعى و ساير معادن ارزشمند را فراهم کرد. تفسير داده‌ها با استفاده از روش‌هاى يادشده، منابع زيادى از داده‌ها و اطلاعات براى زمين‌شناس به منظور استفاده در اکتشاف هيدروکربن‌ها فراهم مي‌شود. اين اطلاعات خام بدون تفسير دقيق و مبتنى بر روش‌هاى علمي، قابل استفاده نخواهد بود. زمين شناس همانند قراردادن قطعات يک پازل، تمام منابع داده قابل دسترس نظير ساختار لايه‌هاى صخره‌هاى زيرزمين را براى ايجاد يک مدل يا حدس‌هاى علمى به کار مي‌برد. گفتنى است که با وجود تکامل تدريجى و شگفت‌انگيز فناورى و روش هاى اکتشاف، تنها راهى که سبب اطمينان از وجود يک مخزن گاز طبيعى يا نفت خام مي‌شود، حفارى يک چاه اکتشافى است. يک زمين‌شناس گرچه مي‌تواند بهترين حدس هاى موجود را براى موقعيت مخازن بزند، اما اين حدس مصون از خطا نيست. شايد در آينده‌اى نزديک، پيشرفت و توسعه فناورى سبب شود که اين حدس‌ها و تخمين‌ها، با کمترين خطاى ممکن، سبب کاهش هزينه‌هاى اکتشاف و حفارى شوند. همان گونه که ملاحظه شد، استفاده از تکنيک‌هاى لرزه‌نگارى سه و چهار بعدي، اکتشاف در ميدان هاى نفت و گاز جهان را به دليل فراهم آوردن اطلاعات بسيار دقيق ترى براى ادامه کار اکتشاف تا بهره‌برداري، تحت تاثير خود قرار داده است. در حال حاضر در کشور ما به طورعمده از لرزه‌نگارى دوبعدى استفاده مي‌شود. لرزه‌نگارى سه‌بعدى نيز در بعضى از پروژه‌هاى اخير صنعت نفت از طرف شرکت‌هاى خارجى استفاده شده و هنوز نيروهاى متخصص داخلى آن را به طور مستقل انجام نداده اند. با آن كه لرزه‌نگارى چهار بعدى نيز افزايش بازيافت نفت و گاز مخازن با هزينه‌هاى کمتر را به همراه دارد، اما هنوز در ايران استفاده نشده است. صنعت نفت کشور ما به منظور بهره‌گيرى از فناوري‌هاى مدرن لرزه‌نگاري، مي‌تواند همکارى مشترکى را در مطالعه و به‌کارگيرى اين روش‌ها با صاحبان فناورى هاى يادشده مدنظر قرار دهد تا از مزيت هاى اين فناورى ها بهره مند شود