پاسخ داده های لرزه نگاری به تزریق گاز به مخازن هیدروکربنی با اهداف ازدیاد برداشت و ذخیره سازی زیرزمینی

گاز طبیعی در مخازن زیرزمینی به صورت مستقل و یا به صورت کلاهک گازی در مخازن نفتی وجود دارد. در کنار آن، گاز با هدف ازدیاد برداشت (IOR/EOR) و یا با هدف ذخیره سازی زیرزمینی، به مخازن هیدروکربنی تزریق می شود. در موارد قابل توجهی از پروژه های تزریق گاز، ناهمگنی (Heterogeneity) مخازن زیرزمینی و وجود گسل ها، باعث حرکت گاز به مکان ها و لایه های ناخواسته می شود که باعث عدم تامین هدف اصلی پروژه می گردد. برای رفع این نگرانی و پایش (Monitoring) تزریق گاز زیرزمینی با اهداف ازدیاد برداشت و یا ذخیره سازی، از داده های لرزه نگاری چهار بعدی استفاده می شود که در حقیقت تکرار لرزه نگاری سه بعدی در زمان های متوالی است. در سال های اخیر موفقیت های قابل توجهی از کاربرد این تکنیک نسبتا جدید ارائه شده است. با وجود این موفقیت های کیفی، مشکلات فراوانی در زمینه محاسبات کمی در صورت وجود گاز در مخازن زیرزمینی گزارش شده است. مبنای این مشکلات پاسخ کاملا غیر خطی گاز به پارامترهای کشسانی سنگ از قبیل سرعت صوت بوده است. در صورت تزریق گاز به سنگ های حاوی آب و همچنین نفت، کاهش شدیدی در سرعت صوت به ازای افزایش چند درصد گاز ایجاد می شود؛ اما با افزایش بیشتر اشباع شدگی گاز، تغییری در سرعت صوت ایجاد نمی شود. این مورد باعث نتیجه گیری کلی عدم کارایی داده های لرزه نگاری برای محاسبه تغییرات اشباع شدگی گاز شده است. در این کار پژوهشی، اقدام به درک توزیع و پراکندگی گاز در داخل مخازن هیدروکربنی و در مقیاس مخزن گردید و مشاهده شد که توزیع گاز در مقیاس مخزن متفاوت از توزیع آن در مقیاس آزمایشگاهی است. با تزریق گاز به مخازن هیدروکربنی، گاز به قسمت های بالای مخازن مهاجرت کرده و در زمان اندکی، به اشباع شدگی ثابتی با نام اشباع شدگی گاز بیشینه (برابر1-Swir ) می رسد. با ادامه تزریق گاز، ضخامت گاز از بالای مخزن و به سمت پایین شروع به افزایش می کند ولی اشباع شدگی گاز ثابت می ماند؛ بنابراین تنها متغیر موجود، ضخامت گاز خواهد بود و بر خلاف مقیاس آزمایشگاهی، اشباع شدگی گاز تقریبا ثابت است. این مشاهده باعث ارائه پاسخ های مناسب برای لرزه نگاری چهاربعدی (و همچنین سه بعدی) شد. دو نشانگر اصلی لرزه نگاری چهاربعدی، تغییرات دامنه (Amplitude Change) و شیفت زمانی (Timeshift) برای این کار انتخاب شدند. این پاسخ ها به صورت تحلیلی استخراج شده و به صورت عددی بررسی گردیدند. صحت معادلات ارائه شده با استفاده از مدل های مختلف با ضخامت ها و ناهمگنی های متفاوت بررسی شدند و مشاهده شد که برای تزریق گاز به مخازنی با کیفیت متوسط تا خوب، پاسخ نشانگرهای لرزه نگاری به ضخامت گاز تزریق شده (و یا حجم گاز تزریق شده) به صورت خطی می باشد؛ بنابراین داده های لرزه نگاری قادر به نشان دادن حجم گاز تزریق شده در قسمت های مختلف به صورت کمی است. صحت نتایج اخذ شده در این کار تحقیقی نیاز به مطالعه بیشتر در مخازن با کیفیت پایین (تخلخل و تراوایی بسیار پایین) دارد.