القائمة الرئيسية

الصفحات

خاصية المسامية في الصخور | Porosity

خاصية المسامية في الصخور | Porosity


المسامية | Porosity

تعريف المسامية

المسامية وهي صفة من الصفات البتروفيزيائية المهمة في الصخور المكمنية وعن طريقها يقدر احتياط البترول او الغاز  داخل المكامن. المسامية الصخرية تمثل نسبة الحجم المملوء من الصخرة بالمائع الى الحجم الكلي، او نسبة حجم المسامات للنموذج الى حجم النموذج الكلي. وتتدرج قيمتها من (الصفر) بالنسبة الى للصخور الصلدة (Hard Rock) الى (42%) للصخور قليلة التماسك (Unconsolidated Sand) هناك نوعين من المسامية هي:


المسامية المطلقة

المسامية المطلقة (Absolute Porosity) وهي النسبة المئوية لحجم المسامات المتصلة وغير المتصلة (الكلية) الى الحجم الكلي، وهي تحدد كمية المخزون النفطي.

المسامية المطلقة تساوي:

ϕ a =( V p V b )×100% MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqy1dy2aaS baaSqaaiaadggaaeqaaOGaeyypa0JaaiikamaalaaabaGaamOvamaa BaaaleaacaWGWbaabeaaaOqaaiaadAfadaWgaaWcbaGaamOyaaqaba aaaOGaaiykaiabgEna0kaaigdacaaIWaGaaGimaiaacwcaaaa@4434@
V p = V b V g MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvamaaBa aaleaacaWGWbaabeaakiabg2da9iaadAfadaWgaaWcbaGaamOyaaqa baGccqGHsislcaWGwbWaaSbaaSqaaiaadEgaaeqaaaaa@3DD8@

حيث
Vp = حجم المسامات المتصلة وغير المتصلة (الكلية) (cm³)
Vb = الحجم الكلي للنموذج (cm³ , m³)
Vg = حجم الحبيبات (cm³ , m³)
ϕ = المسامية (نسبة مئوية%)

ومن المسامية المطلقة يمكن معرفة الخزين الكلي للنفط داخل المكمن من خلال المعادلة التالية:
V Or  =  V b  ×  ϕ a  ×  S o MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaaeaaaaaaaaa8 qacaWHwbWaaSbaaSqaaiaad+eacaWGYbaabeaakiaabccacqGH9aqp caqGGaGaaCOvamaaBaaaleaacaWGIbaabeaakiaabccacqGHxdaTca qGGaGaeqy1dy2aaSbaaSqaaiaadggaaeqaaOGaaeiiaiabgEna0kaa bccacaWHtbWaaSbaaSqaaiaah+gaaeqaaaaa@48D9@
حيث
VOr = حجم النفط (الخزين الكلي للنفط)
Vb = حجم المكمن الكلي
ϕa = المسامية المطلقة
So = نسبة التشبع للنفط

المسامية الفعالة

المسامية الفعالة (Effective Porostiy) وهي النسبة المئوية للمسامات المتصلة فقط (التي تسمح بحركة النفط داخلها) الى الحجم الكلي، وهي تحدد كمية النفط الممكن استخراجة من المكمن. 


ϕ e =( V p V b )×100% MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqy1dy2aaS baaSqaaiaadwgaaeqaaOGaeyypa0JaaiikamaalaaabaGaamOvamaa BaaaleaacaWGWbaabeaaaOqaaiaadAfadaWgaaWcbaGaamOyaaqaba aaaOGaaiykaiabgEna0kaaigdacaaIWaGaaGimaiaacwcaaaa@4438@

حيث
ϕe = المسامية الفعالة (نسبة مئوية%)
Vp = حجم المسامات المتصلة فقط (وحدات حجمية)
Vb = الحجم الكلي (وحدات حجمية)

ومن المسامية الصخرية الفعالة يمكن معرفة حجم النفط الممكن استخراجة من المكمن من خلال المعادلة التالية:

V o = V b × ϕ e × S o MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvamaaBa aaleaacaWGVbaabeaakiabg2da9iaadAfadaWgaaWcbaGaamOyaaqa baGccqGHxdaTcqaHvpGzdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaGccqGHxdaTca WGtbWaaSbaaSqaaiaad+gaaeqaaaaa@4404@

حيث
Vo = حجم النفط الممكن استخراجة من المكمن
Vb = حجم المكمن الكلي
ϕe = المسامية الفعالة
So = نسبة التشبع للنفط

المسامية في الصخور المكمنية الفتاتية تمثل المسامات بين الحبيبات (Intergranuler Porostiy)، الشكل التالي يبين مقطع لصخرة مکمنية كلسية شعابية تحتوي على هذا النوع من المسامية، تعتبر من الصخور المكمنية الممتازة. هذا النوع من المسامية هو الشائع في الصخور المكمنية الرملية، هناك بعض الصخور المكمنية الرملية تتصف بوجود مسامات على شكل قنوات أو تشققات مثل مکمن (Sprabery sandstone) في امريكا.

خاصية المسامية في الصخور | Porosity
شكل (1) مقطع تحت المجهر لصخرة مكمنية كلسية تحتوي على مسامية نوع (intergranular) المسامية بين الحبيبات .


ويمكن تمييز نوعين من المسامات التي تنشا داخل الصخور وذلك حسب طريقة وفترة تكوينها وهي:

المسامية الأولية (الحشوية)

وهي المسامية التي تنشأ بين حبيبات الصخور أثناء عمليات الترسيب الأولى تسمى المسامية الأولية أو الأصلية (Pirmary or original porosity).


ممكن حساب المسامية الصخرية بواسطة المقارنة مع مخططات مرسومة تبين فيها مساحة المسامات بالنسبة للمساحة الكلية لكل نموذج.
يجب اخذ مقاطع من الصخور الرملية وفحصها تحت المجهر ومقارنتها مع المخطط لتقدير نسبة المسامية. الشكل التالي يبين المخطط المستعمل لتقدير المسامية.

 
خاصية المسامية في الصخور | Porosity
شكل(2) مخطط لتقدير المسامية بالمقارنة.

هذا المخطط مبني على أساس أن المسامية السطحية مساوية للمسامية الحجمية، هناك طرق عديدة مختبرية لقياس المسامية من لباب الصخور او فتات الصخور المستخرجة من الآبار.
طريقة قياس الكثافة هي حدى الطرق لحساب المسامية :

ϕ= GDBD GD ×100% MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqy1dyMaey ypa0ZaaSaaaeaacaWGhbGaamiraiabgkHiTiaadkeacaWGebaabaGa am4raiaadseaaaGaey41aqRaaGymaiaaicdacaaIWaGaaiyjaaaa@4368@

حيث
GD = كثافة الحبيبات (g/cm³)
BD = الكثافة الكلية للنموذج (g/cm³)
ϕ = المسامية (نسبة مئوية%)


تقاس المسامية الاولية عن طريق جس الابار (well log) من خلال المجسات الصوتية وذلك لأن الموجات الصوتية تسير اسرع خلال المواد الصلبة (Matrix) تاركة القنوات والشقوق.

إقرأ أيضاً

المسامية المقاسة عن طريق تسجيل الابار اسرع من الطرق المختبرية وتمثل المسامية داخل المكمن او تحت الظروف المكمنية بينما المسامية المقاسة في المختبر في اكثر الاحيان تكون تحت الظروف المختبرية.

مئات والاف الاقدام من الطبقات تقاس مساميتها بسرعة من طريق مخطط الابار وبصورة خاصة بواسطة الآلات الحاسبة الالكترونية بعد تحويل القياسات الى مسامية.

المسامية الأولية في الصخور الرسوبية تقل مع عمق الدفن بسبب ضغط التحميل(Overburden-pressure) من الصخور ، التسمیت (Cementation) ايضا يقلل من مسامية الصخور الرسوبية.

نقصان المسامية مع العمق يكون بصورة أُسية (exponential) في الصخور الرسوبية الفتاتية التي لم تتعرض لعمليات التغيير (diagenesis). 
وتمثيل نقصان المسامية مع العمق بالمعادلة:
\[\phi = {\phi _0}\,{e^{ - cd}}\]

حيث
ϕ = المسامية على أي عمق (d)
ϕ0= عند العمق صفر أي عند السطح الأصلي عند الترسيب (تساوي تقريبا %40).
c = ثابت المعادلة (ممكن ايجاد مقدار الثابت عند رسم مخطط بياني بين المسامية والعمق على مقياس (نصف لوغارتيمي) .


الشكل التالي يبين اختلاف المسامية مع العمق المناطق مختلفة من الأحواض الرسوبية، اعلى قيمة للمسامية في الصخور الرسوبية تساوي تقريبا (%40) واقل قيمة تساوي (%0) .

تتعرض المسامية الأولية للصخور المكمنية لعمليات التغيير او التحول خلال تكونها عند الترسيب وبعد الترسيب . هذه العمليات تشمل:
  • عمليات الانضغاط (Compaction)
  • عمليات التسمیت (Cementation)
  • عمليات الانحلال او الذوبان (Solution)
  • عمليات اعادة التبلور (Recrystallization)
  • عمليات الإحلال او الاستبدال (Replacement)
  • عمليات التشقق (Fracturing)
خاصية المسامية في الصخور | Porosity
شكل(3) رسم بياني لتغيير المسامية مع العمق

تساعد بعض هذه العمليات على زيادة مسامية الصخور المكمنية وذلك عن طريق تكوين مسامية ثانوية (Secondary porosity) مثل عمليات الانحلال والاستبدال او عمليات التشقق.

تتصف الصخور المكمنية الفتاتية بوجود مسامية اولية بصورة عامة، أما الصخور المكمنية الكلسية او الكاربوناتية (Carbonates) تتصف بنوعين من المسامية:
  1. مسامية أولية أو حشوية (Primary or matrix Porosity)
  2. مسامية ثانوية (Secondary Porosity)

المسامية الثانوية

هي المسامية التي تنشأ لاحقا بعد عملية الترسيب و الإنضغاط الأولي والتسميت نتيجة حدوث التشوهات الأرضية مثل الفوالق (Fault) والكسور (Fracture) أو القنوات (Vugs) ويمكن ايضا أن تحدث نتيجة لعملية الدلمتة أو الإحلال Dolomitization)، وهي عملية إحلال ذرة مغنسيوم بدل ذرة الكالسيوم مما يؤدي إلى تقليص حجم الحبيبات (Matrix) وزيادة حجم المسامات.


المسامية الثانوية تكون على اشکال مختلفة منها :
  1. المسامية المتشققة (Fracture Porosity)
  2. المسامية المتكيفة (Vugular Porosity)
  3. المسامية المتكهنة الواسعة (Cavernous Porosity)
  4. المسامية القنوية (Channel Porosity)
 
خاصية المسامية في الصخور | Porosity
شکل (4) اشکال مختلفة من المسامية الثانوية.

يبين الجدول التالي المقارنة بين المسامية في الصخور
المكمنية الرملية والصخور المكمنية الكلسية أو الكاربوناتية.
الصفة المطلوبة صخرة مكمنية رملية صخرة مكمنية كلسية
مقدار المسامية الاولية (25-40%) بصورة عامة (%70-40) بصورة عامة
مقدار المسامية النهائية نصف او اكثر من المسامية الاولية (الأصلية)
15-30%
نسبة قليلة من المسامية الاولية  
5-15%
نوع المسامية الاولية interparticle or Intergranular بين الجسيمات او الحبيبات ايضا بين الجسيمات او الحبيبات لكن انواع آخری موجودة
نوع المسامية النهائية اولية بين الجسيمات مختلفة بنسبة كبيرة
حجم المسام يعود الى درجة التصنيف وحجم الحبيبات ليس هناك علاقة حجم المسامات ودرجة التصنيف او حجم الجسيمات ان وجدت فتكون بنسبة قليلة
شكل المسامات يعتمد على شكل الحبيبات او الجسيمات مختلف بدرجة كبيرة ، قسم يعتمد على شكل المسامات وقسم آخر لا يعتمد اصلاً
انتظام الحجم والشكل والتوزيع بصورة عامة منتظم في النماذج المتجانسة متغير من حجوم واشكال منتظمة الى  حجوم واشكال متغيرة لنفس النموذج الصخري
تأثير عوامل التغيير ثانوي وقليل التأثير ما عدا نقصان في المسامية نتيجة الانضغاط او التسميت رئيسي ، تكون مسامات جيدة  او تقضي على المسامية الاولية ، الانحلال والتسميت من العمليات المهمة
تأثير التشقق ليس مهم في الصفات المكمنية مهم جداً في الصفات المكمنية ان وجدت
حساب المسامية والنفاذية بالمعاينة البصرية تقدير شبه كمي ممكن بسهولة المعاينة البصرية مختلفة من تقدير شبة كمي والى حالات غير ممكنه وتحتاج الى استعمال اجهزة لقياس المسامية
صلاحية التحليل اللبي للحسابات المكمنية سدادة من اللباب (core plug) ذات قطر (1 انج) تكفي لحساب المسامية الحشوية(matrix prosity) سدادة من اللباب غير كافية وفي بعض المسامات الكبيرة فأن اللباب ذو القطع (3 انج) غير كافية
علاقة المسامية مع النفاذية نسبياً ثابتة وفي اكثر الحالات تعتمد على حجم الحبيبات ودرجة التصنيف متغيرة بدرجة كبيرة وفي اكثر الحالات لا تعتمد على حجم الحبيبات ودرجة التصنيف


إقرأ أيضا

 

في الدرسات المكمنية، أن تحديد نسبة المسامية الثانوية في الصخور المكمنية الكلسية من المسامية الكلية مهم من ناحية الاحتياط أو قدرة المكامن على الانتاجية.
لحساب المسامية الثانوية ممكن استعمال المعادلة:
V= ϕ t ϕ b (k ϕ b ) ϕ t MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvaiabg2 da9maalaaabaGaeqy1dy2aaSbaaSqaaiaadshaaeqaaOGaeyOeI0Ia eqy1dy2aaSbaaSqaaiaadkgaaeqaaaGcbaGaaiikaiaadUgacqGHsi slcqaHvpGzdaWgaaWcbaGaamOyaaqabaGccaGGPaWefv3ySLgznfgD Ofdaryqr1ngBPrginfgDObYtUvgaiuaacqWF4kcQcqaHvpGzdaWgaa WcbaGaamiDaaqabaaaaaaa@5347@


حيث
V = حجم المسامات الكلية في مقطع النموذج المشغولة بالمسامات الثانوية (تشققات ، فجوات ، تکهفات)
ϕt = المسامية الكلية
ϕb = المسامية الحشوية (matrix or block porosity)

اذا كانت نسبة المسامية الحشوية (الاولية) داخل النموذج قليلة جدا فانه ممكن اختصار المعادلة الى:
V= ϕ t ϕ b ϕ t MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvaiabg2 da9maalaaabaGaeqy1dy2aaSbaaSqaaiaadshaaeqaaOGaeyOeI0Ia eqy1dy2aaSbaaSqaaiaadkgaaeqaaaGcbaGaeqy1dy2aaSbaaSqaai aadshaaeqaaaaaaaa@419B@

          

ممكن حساب المسامية الحشوية (ϕb) والكلية (ϕt) من مقاطع اللباب ومقارنتها بالمخطط شکل (2) للحصول على المسامية الحشوية .

اما المسامية الكلية تقدر عن طريق حساب نسبة المسامية المشغولة بالمسامات الأولية والثانوية تحت المجهر الى المساحة الكلية للمقطع ، يفترض لهذه الطريقة أن المسامية السطحية تمثل المسامية الحجمية .

أيضا ممكن ايجاد قيمة (V) باستعمال طريقة (Locke-Bliss) والتي تشمل على ضخ ماء داخل نموذج من اللباب وتسجيل اختلاف الضغط مع مقدار حجم الماء المضخ التراكمي (Cumulative injeoted water) .

يلاحظ زيادة فجائية بالضغط عند تشبع جميع المسامات الثانوية بالماء، وهذه الزيادة دليل على بدء التشبع في المسامات الحشوية .
لحساب (V) تستعمل العلاقة:
V= V s V t MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvaiabg2 da9maalaaabaGaamOvamaaBaaaleaacaWGZbaabeaaaOqaaiaadAfa daWgaaWcbaGaamiDaaqabaaaaaaa@3BEE@



Vs = تشمل حجم الماء الموجود داخل المسامات الثانوية
Vt = الحجم الكلي للماء المضخ داخل النموذج

يفترض في هذه التجربة بان النموذج يتشبع بالماء كلياً عند وصول ضغط (1000Psi).


ويمكن حساب المسامية الثانوية عن طريق جس الابار من خلال إستخدام المجسات الإشعاعية مثل ( Neutron and Density Log) مع المجسات الصوتية (Sonic log) حيث ان المجسات الإشعاعية تستجيب للمسامية الكلية (الأولية والثانوية ) أما المجسات الصوتية فتكون مسؤولة فقط عن المسامية الأولية، الفرق بين المجسات الإشعاعية والمجسات الصوتية يمثل المسامية الثانوية.
ϕ secondary = ϕ N ϕ sonic ϕ secondary = ϕ D ϕ sonic MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaacqaHvp GzdaWgaaWcbaGaci4CaiaacwgacaGGJbGaam4Baiaad6gacaWGKbGa amyyaiaadkhacaWG5baabeaakiabg2da9iabew9aMnaaBaaaleaaca WGobaabeaakiabgkHiTiabew9aMnaaBaaaleaacaWGZbGaam4Baiaa d6gacaWGPbGaam4yaaqabaaakeaacqaHvpGzdaWgaaWcbaGaci4Cai aacwgacaGGJbGaam4Baiaad6gacaWGKbGaamyyaiaadkhacaWG5baa beaakiabg2da9iabew9aMnaaBaaaleaacaWGebaabeaakiabgkHiTi abew9aMnaaBaaaleaacaWGZbGaam4Baiaad6gacaWGPbGaam4yaaqa baaaaaa@61B9@

حيث
ϕsecondary = المسامية الثانوية
ϕN = المسامية التي نحصل عليها من مجس الأشعة النيترونية
ϕsonic = المسامية التي نحصل عليها من مجس الموجات الصوتية
ϕD = المسامية التي نحصل عليها من مجس الكثافة الكلية

ومن هذه القيم ممكن حساب مقدار المسامية الثانوية داخل الطبقات المكمنية، وتعتبر المسامية الثانوية مهمة في المكامن الكلسية أو الكاربوناتية من الناحية الانتاجية بدرجة كبيرة.

إقرأ أيضاً

اعجبك الموضوع؟

تعليقات

التنقل السريع