1

بسمه تعالی

آزمایش دوم

تمیز کردن و اندازه گیری

مغزه اشباع

استاد : دکتر رستمی

محمد جواد درخشان

810492180

Cگروه

19/1/1394 تاریخ تحویل :

2

هدف از انجام آزمایش :

) core( با استفاده از مغزه های گرفته شده ) formation( برای استخراج اطالعات سازند

سیال داخل از سازند ، ابتدا الزم است که مغزه ها را برای آزمایش ها و آنالیز های بعدی

آن را خارج کنیم و آن را تمیز کنیم و هم زمان با تمیز کردن اشباع سیال های مختلف

را هم اندازه بگیریم .

تئوری آزمایش :

درخواست می دهند تا از اگر زمین شناسان موارد جالبی در مورد یک سازند پیدا کنند

زه تعداد مغسازند مغزه گرفته شود تا اطالعات بیشتری در مورد سازند به دست آورند .

سختی کار و هایی که از مخزن گرفته می شود معموال به میزان اطالعات مورد نیاز ،

موارد اقتصادی بستگی دارد .

ین شناسی ، معموال سنگ مغزه یک نمونه ی استوانه ای از سازند زم) : coreمغزه (

گرفته می شود .مخزن ، است که قبل یا بعد از حفر چاه

اطالعاتی که میتوان از یک مغزه به دست آورد :

نفت به عنوان سیال مخزن .ظرفیت و توانایی یک مخزن برای ذخیره سازی

. درک نحوه عملکرد مخزن

کالیبراسیون روش های غیر مستقیم مثلwell log .

سازی و توسعه مخزن .مدل

دو نوع مغزه داریم که هر کدام کاربرد های خاص خود را دارند که به شرح زیر است :

3

Whole core : یک قسمت کامل که از سازند مزبور گرفته می شود و خواص و ویژگی

اینچ 4.5در حدود whole coreقطر سازند را در مقیاس بزرگ نشان می دهد .های

مغزه های از این مغزه زمانی استفاده می شود که متر می باشد . 1ود و طول آن در حد

) خواص را به درستی بازتاب نمی دهند . معموال در سازند های core plugکوچکتر (

برای whole coreاز ناهمگون و سنگ های کربناته ای که دچار شکستگی شده اند

کسب اطالعات استفاده می شود .

Core plug : با بریدن قسمت های استوانه ای شکل ازwhole core ،core plug

اینچ 1.5اینچ می باشد که 1.5تا 1.2معموال core plugقطر ها به دست می آیند .

ها هم به صورت core plugاینچ می باشد . 2تا 1استاندارد می باشد و طول آنها از

گفته horizontal plugsفته می شوند که به آنها گر whole coreعمود بر محور

verticalکه به آنها whole coreمحور و هم به صورت موازی نسبت به می شود

plugs . گفته می شود

4

coringبه فرآیند گرفتن مغزه از سازند فرآیند مغزه گیری یا ) : coringمغزه گیری (

می گویند .

وجود دارد که به صورت زیر است : coringروش های مختلفی برای

Rotary coring : و به صورت دورانی عملیات روشی است که با استفاده از یک مته

coring انجام می شود . مته ی مزبوز یک مته خاص با فضای خالی در وسط آن می

می استفاده whole coreداخل آن قرار گیرد . از این روش برای گرفتن coreباشد تا

شود .

5

Side wall coring : در این روش محفظه های استوانه ای شکل تو خالی به صورت

انجام می شود . coringشلیک می شوند و گلوله به سازند

High pressure coring : هنگام انتقالcore ها از درون زمین به سطح زمین به

coreایجاد شود و یا سیال درون coreعلت کاهش زیاد فشار ممکن است تغییراتی در

بنابراین نتایجی که در آزمایشگاه به دست می آید با واقعیت متفاوت باشد جا به جا شود

زه را ه مغ. برای جلوگیری از این تغییرات از این روش استفاده می کنند بدین صورت ک

درون محفظه ای با فشار باال قرار می دهند و سپس به سطح coringبعد از عملیات

. در نتیجه در طول انتقال مغزه از عمق زمین به سطح زمینزمین منتقل می کنند

از محفظه برای جلوگیری از coreتغییراتی در آن ایجاد نمی شود . برای خارج کردن

) می کنند یا در داخل سیال هم جنس freezآن را منجمد ( حرکت سیال داخل مغزه ،

مغزه غوطه ور می کنند . داخلسیال

6

Sponge core : یک اسفنج از جنس پلی اورتان بین دیواره لوله و در این روشcore

سطح زمین نفتی که از مغزه خارج می شود را جمع coreقرار می گیرد و هنگام انتقال

کرده و آنرا درون خود نگه می دارد . مقدار این نفت اندازه گیری شده و در محاسبات در

استفاده می شود . این روش whole core. از این روش بیشتر در نظر گرفته می شود

شرایط موفق تر است .و در بسیاری از نسبت به روش فشار باال ارزان تر ، امن تر

7

به دست آورد به صورت زیر است : coreاطالعاتی که می توان از

Core handling : به فرآیند انتقالcore را از سطح زمین به آزمایشگاهcore

handling تغییر خواص از می گویند که برای جلوگیریcore از روش های مختلفی

و ... استفاده core ور کردن داخل سیال هم جنس سیال داخل یا غوطه freezingمثل

می کنند .

8

صورت می گیرد که coreدو سری آنالیز بر روی core کردن تمیزو بعد از آماده سازی

به صورت زیر است :

Routine or conventional core analysis :

9

Special core analysis :

10

فضای خالی از سنگ که توسط اشباع برای یک سیال میزان ) : saturationاشباع (

سیال اشغال شده است می باشد .

در داخل سنگ مخزن معموال سه نوع سیال یعنی آب ، گاز و نفت داریم و اشباع هر کدام

100یا 1درصد متغیر باشد اما مجموع اشباع آنها روی هم باید 100تا 1می تواند از

درصد شود .

تحت تاثیر قرار می دهند عبارت هستند از : coreعواملی که اشباع سیال را در

. از درون زمین به سطح زمین coreتغییر در فشار و دما هنگام انتقال .1

تاثیر گزار coreاستفاده می کنیم در اشباع coringجنس گلی که از آن برای .2

و تاثیر آن در جدول زیر نشان داده می شود . است

با گل پایه آبی coringیه نفتی با حداقل اشباع آب غیرقابل دسترس و ناح

11

با گل پایه نفتی coringناحیه نفتی با حداقل اشباع آب غیر قابل دسترس و

به دست آورد : (گل پایه آبی) coreاطالعاتی که می توان از اشباع

حضور ناحیه ی نفتی .

سطح تماس نفت و گاز .

تماس نفت و آب .سطح

به دست آورد : (گل پایه نفتی) coreاطالعاتی که می توان از اشباع

. اشباع آب غیر قابل دسترس با دقت مناسب

. سطح تماس نفت و آب

اشباع از دو روش مستقیم و غیر مستقیم استفاده می کنیم که روش برای اندازه گیری

well log analysisو capillary pressure measurementشامل غیر مستقیم

می باشد . ما در این گزارش روش های مستقیم را مورد مطالعه قرار می دهیم .

12

وسایل و دستگاه های مورد نیاز :

استفاده می شود و whole coreدستگاهی است که از آن برای بریدن دستگاه برش :

whole core . این دستگاه دارای گیره می باشد را به قطعات کوچکتر تقسیم می کند

هده دارد . برای برش هم از یک تیغه ی فوالدی را بر ع coreکه وظیفه ی نگه داشتن

استفاده می کند . در زیر گیره هم یک خط کش برای اندازه گیری هنگام برش وجود

سانتی متری 20و 10را در طول های whole coreبا استفاده از این دستگاه دارد .

برش می زنیم .

whole core ،coreدستگاهی است که با استفاده از آن از : یگیر پالگستگاه د

plug . به دلیل محدودیت فضا قبل از مغزه گیری باید با استفاده از دستگاه می گیریم

تو خالی است این دستگاه شامل یک محفظه ی را کوچک کنیم . whole coreش بر

13

روی یک پایه قرار خاصی به آن متصل شده و همه ی این ها به دریلکه در دهانه آن

.یک دستگیره به آن متصل شده است دریلدارند و برای کنترل

14

بزرگ تر از core plugسانتی متر ارتفاع دارد . برای 11فظه این دستگاه در حدود مح

این اندازه باید از دستگاه برش استفاده کنیم .

باید کامال بکنواخت باشد تا به دستگاه coreبرای انجام آزمایش ها سطح دستگاه تراش :

پالگ گیری ، پالگ را گرفتیم و متوجه از این رو بعد اینکه با دستگاه ها آسیب نزند .

و صاف آن را با استفاده از دستگاه تراششدیم که در سطح پالگ برآمدگی وجود دارد

یکنواخت می کنیم .

Retort distillation : این دستگاه یکی از دستگاه هایی است که برای اندازه گیری

مل دو محفظه ااین دستگاه ش استفاده می شود . coreاشباع سیال های مختلف داخل

به اندازه coreدر این دستگاه یکی برای مغزه و دیگری برای جمع شدن سیال می باشد .

آن تبخیر می شود و بخار آنها وارد ای توسط هیتر گرم می شود که آب و نفت

condenser . می شود و به مایع تبدیل می شود و درون یک محفظه جمع می شوند

حجم فضای خالی سنگ قبال اندازه گیری شده ، با اندازه گیری حجم با توجه به این که

آب و نفت جمع شده اشباع آب و نفت را به دست می آوریم و اشباع گاز را به صورت غیر

باشد ، بدست می آوریم . 1و با توجه به این که مجموع اشباع ها باید برابر مستقیم

این روش دارای معایبی است از جمله :

تخریب و بی مصرف شدن نمونه باعثcore . می شود

برای تبخیر آب و نفت دما به حدی زیاد می شود که آب بین کریستال های سنگ

که موجب می شود حجم آب بیشتر از مقدار واقعی باشد .هم تبخیر می شود

در دمای باال نفت دچار پختگی می شود و از حالت مایع به جامد (ذغال) تبدیل

در نتیجه حجم نفت به دست آمده کمتر از میزان واقعی است .می شود که

15

در محاسبات اصالحاتی کرد تا معایب باال جبران شوند .با استفاده از نمودار ها می توان

Dean-stark extraction : برای حالل و یک محفظه بالوناین دستگاه شامل یک

برای مغزه ، یک کندانسور و یک محفظه ی استوانه ای شکل تا سیال ها در آن جمع

مغزه و هم برای اندازه گیری شوند ، تشکیل شده است . از این روش هم برای تمیز کردن

اشباع سیال استفاده می شود . به این صورت که ابتدا حالل را بوسیله هیتر گرم می کنیم

نفت داخل آن را در خود . سپس بخار داغ از مغزه عبور می کند و آب و شود ا بخارت

تبخیر کرده و هر سه به کندانسور می روند و به مایع تبدیل می شوند و به محفظه ی

استوانه ای شکل ریخته می شوند و حالل دوباره به محفظه ی اولیه بر می گردد و فرآیند

دوباره تکرار می شود . فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که دیگر آبی تولید نشود .

چند شرط را در نظر بگیریم از جمله : یدبرای انتخاب حالل مناسب با

16

آب باشد .باید دمای جوش آن بیشتر از دمای جوش

. با آب غیرقابل امتزاج باشد

. از آب سبک تر باشد

تولوئن تمامی ویژگی های باال را دارد و معموال به عنوان حالل استفاده می شود .

مزایای این روش :

. اشباع آب را به صورت مستقیم و دقیق به ما می دهد

. مغزه را از بین نمی برد

معایب این روش :

. آرام است

نفت به صورت مستقیم به دست نمی آید . حجم

. نفت در حالل باقی می ماند

ن دستگاه خالص سازی سیال می یکی از کاربرد های دیگر ای

باشد ولی به دلیل اینکه از نظر اقتصادی مقروم به صرفه نیست از

این کاربرد آن بیشتر استفاده نمی شود .

17

Soxhlet : از این دستگاه فقط برای تمیز کردن مغزه استفاده می شود . این دستگاه

. یک کندانسور و سیفون شامل یک بالون برای حالل و یک محفظه برای مغزه می باشد

حالل توسط هیتر گرم می شود و بخار می شود و به کندانسور را هم شامل می شود .

ر کندانسور قرار دارد می ریزد و آن را و بعد از سرد شدن بر روی مغزه که زیمی رود

جمع می شود تا جاییکه ارتفاع حالل core. حالل در محفظه شست و شو می دهد

داخل سیفون و محفظه به مقدار حداکثر برسند که بعد از آن سیفون کل سیال داخل

لی که بالون بر می گرداند و این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که رنگ حالمحفظه را به

در این جا هم حاللی که استفاده می کنیم باید دارای بر روی مغزه می ریزد تغییر نکند .

تفاوت این دستگاه با شرایط ذکر شده باشد که معموال از تولوئن استفاده می شود .

در محفظه برای جمع آوری سیال داخل مغزه می Dean-stark extractionدستگاه

باشد.

18

Core Flood : کار های مختلفی انجام می دهد اما یکی از کار دستگاهی است که

. این دستگاه های کوچک آن تمیز کردن مغزه و خارج کردن سیال درون آن می باشد

به این پمپ و رایانه ی کنترل می باشد . فر ، ، core holder ،trans vesselاز

به core holderقرار می گیرد و core holderصورت کار می کند که مغزه داخل

trans vessel درون متصل می شود .trans vessel دو نوع سیال داریم یکی آب و

را به پمپ ها متصل می کنیم و پمپ با افزایش trans vessel. دیگری سیال دلخواه

شده coreشده و در آن وارد core holderفشار ّآب باعث می شود سیال دلخواه وارد

coreسیال داخل مغزه از و با توجه به فشار باال سیال داخل مغزه را بیرون میراند و

holder خارج می شود . فشار پمپ ها توسط رایانه کنترل می شود و تمامی عملیات

داخل فر انجام می شود تا گرمای زیر زمین را شبیه سازی کند .

19

روش انجام آزمایش :

رد یک سازند از آن مغزه می گیریم . عملیات مغزه گیری یا برای کسب اطالعات در مو

coring انجام می گیرد . سپس مغزه با روش های مختلف که در باال شرح داده شده شد

. در آنجا چون اندازه ی را تحت شرایط خاص به آزمایشگاه آنالیز مغزه منتقل می کنند

محفظه ی دستگاه ها برای مغزه محدود است مغزه را با استفاده از دستگاه برش به تکه

ت چند سازند باشد نیاز اسهای کوچکتر تقسیم می کنند . اگر یک مغزه در برگیرنده ی

که از قسمت های مختلف مغزه پالگ بگیریم که در این صورت از دستگاه پالگ گیری

با استفاده از دستگیره دریل را به آرامی پایین می . به این صورت که ده می شود استفا

در پایین آوردن دریل باید آرام عمل میگیریم . whole core ،core plugآوریم و از

wholeکنیم تا پالگ صیقلی و یکنواختی داشته باشیم . دریل باید تا نزدیکی ته سنگ یا

core یل را از سنگ خارج کرده و پالگ را خارج می کنیم . اگر پالگ بیاید بعد از آن در

خارج نشد با چکش به آرامی چند ضربه به ته سنگ وارد می کنیم تا پالگ از آن خارج

آن را با دستگاه تراش بعد از پالگ گیری اگر سطح پالگ ناهمواری داشته باشد شود .

صاف و صیقلی می کنیم .

ابتدا باید برای انجام آزمایش و آنالیز های مختلف بر روی مغزهبعد از انجام مراحل باال

مغزه را تمیز کنیم و سیال های داخل آن را خارج کنیم و اشباع سیال های مختلف را

اندازه گیری کنیم .

می باشد . برای شروع باید Dean-stark extractionها ، دستگاه یکی از دستگاه

که تولوئن می باشد را داخل بالن میریزیم و سپس مغزه را داخل محفظه ل مناسبحال

قرار می دهیم . هیتر را روشن می کنیم و تا زمانی که تمام آب درون مغزه از آن خارج

20

coreبا توجه به اینکه حجم فضای خالی را قبل از تمیز کردن شود منتظر می مانیم .

با استفاده از حجم آب جمع شده اشباع آب به صورت بعد از اتمام آزمایش اندازه گرفتیم ،

مستقیم به دست می آید . اما چون مقداری نفت در حالل حل می شود نمی توان اشباع

نفت را به طور مستقیم به دست آورد از این رو قبل از عملیات مغزه را وزن می کنیم .

ه تمیز و وزن آب را از وزن بعد از تمیز شدن هم مغزه را دوباره وزن می کنیم و وزن مغز

اولیه مغزه کم می کنیم (چون وزن گاز ناچیز است از آن صرف نظر می کنیم) و وزن

نفت به دست می آید و با توجه به دانسیته نفت حجم و در نتیجه اشباع نفت به دست

باشد اشباع گاز به طور غیر 1با توجه به اینکه مجموع اشباع ها باید برابر می آید .

ستقیم به دست می آید .م

�� =��

��

�� =��� − ����� − ����

��

�� =��

��

�� = 1 − �� − ��

می Soxhletدیگری که از آن فقط برای شست و شو استفاده می شود دستگاه دستگاه

مغزه نمی باشد . در این باشد . این دستگاه قادر به اندازه گیری اشباع سیال های درون

هم ابتدا مغزه را در داخل محفظه قرار داده و حالل مناسب که معموال تولوئن می روش

که یباشد را داخل بالن می ریزیم . هیتر را روشن می کنیم و منتظر می مانیم تا تولوئن

چون در این روش در محفظه مغزه جمع می شود تمیز باشد و رنگ سیاه به خود نگیرد .

21

گیری کرد به همین دلیل در ابتدای کار از این روش استفاده نمی توان اشباع را اندازه

مغزه تمیز شده Dean-stark extraction. بلکه ابتدا با استفاده از دستگاه نمی شود

شویم مغزه به طور کاملو اشباع آن اندازه گیری می شود و بعد از آن برای اینکه مطمئن

قرار می دهیم . Soxhletا در تمیز شده و تمام نفت داخل آن خارج شده آن ر

اشباع سیال های داخل مغزه را اندازه گیری بکند یک دستگاه دیگر که فقط می تواند

در این روش مغزه را داخل محفظه قرار داده می باشد . Retort distillationدستگاه

ام جدر انو هیتر را روشن میکنیم و صبر می کنیم تا تمام سیال درون مغزه خارج شود .

محاسبات باید به دو موضوع توجه کنیم یکی آب کریستالی بین ذرات سنگ می باشد

که تبخیر شده و دیگری پخته شدن نفت و تبدیل آن به ذغال می باشد .

آب تولید شده بر حسب زمان را رسم کنیم خواهیم داشت : حجم اگر نمودار

22

مشاهده می شود با گذر زمان آب کریستالی هم تبخیر می شود. همان طور که در شکل

قبال از رسیدن به قسمت افقی نمودار حجم آبی که ما باید در محاسبات استفاده کنیم

می باشد .

نفت یک نمودار تشکیل شده که یک ضریب تصحیح به ما می APIبا توجه به درجه

دهد و با ضرب کردن آن در حجم نفت به دست آمده از این روش میزان نفت واقعی به

دست می آید .

°��� =141.5

��. ��60°60°

− 131.5

�� =(��)���� �����

��

�� = �����������(��)��������

�� =��

��

�� = 1 − �� − ��

23

استفاده می شود به سیال soxhletو Dean-stark exractionحالل هایی که در

درون مغزه هم بستگی دارد . معموال از تولوئن برای شست و شوی نفت استفاده می شود

از نوعی الکل استفاده می کنیم که معموال متانول می اما اگر آب و نمک داشته باشد

آن را core floodابتدا با استفاده از دستگاه باشد . اگر غلظت آب و نمک زیاد باشد

رقیق می کنیم سپس به آن تولوئن می زنیم تا نفت را شست و شو دهد سپس به آن

ارای چربی می باشد ، تولوئن چون د متانول می زنیم تا آب و نمک را شست و شو دهد .

دا علت اینکه ازابت متانول می تواند تولوئن باقی مانده در سنگ را هم شست و شو دهد .

نمک با افزودن متانولاز متانول استفاده نمی کنیم این است که که نمک سنگین است و

کنیم چون مغزه دارای رسوب کرده و مغزه از بین می رود . اگر از آب خالی هم استفاده

shale وclay این ها متورم شده و مغزه از بین می رود .می باشد

MJD