بررسی قابلیت روش گرادیان کل نرمال داده های گرانی در تعیین پتانسیل هیدروکربوری تله های نفتی

روش گرانی سنجی برای شناسایی ساختارهای زیرسطحی مرتبط با منابع هیدروکربوری در مراحل اولیه اکتشافات مورد استفاده قرار می گیرد. هدف اصلی روش های تفسیر آنومالی های میدان گرانی در اکتشاف منابع هیدروکربوری شناخت ساختارهایی است که بتوانند شرایط یک نفتگیر را داشته باشند. در این راستا روش های متعددی که عمدتاً کیفی بوده برای شناسایی اینگونه ساختارها و تا حدودی تخمین عمق آن ها استفاده می گردند. روش گرادیان کل نرمال از جمله این روش ها می باشد که علاوه بر موارد فوق برای تشخیص و تفکیک ساختارهای حاوی مواد هیدروکربوری از سایر ساختارها در دهه 1960 میلادی مطرح گردید. در این روش تابع میدان پتانسیل براساس یکسری توابع سینوسی و کسینوسی و بر مبنای سری های فوریه بیان می شود. علی رغم توانمندی این روش در شناسایی آنومالی های میدان پتانسیل، به ویژه در اکتشاف منابع هیدروکربوری، هنوز پارامترهای تعیین کننده و موثری در محاسبه مقدار گرادیان کل نرمال نظیر تعداد جملات هارمونیک سری های فوریه، توان تابع هموارساز لانکزوس (?)، طول بهینه پروفیل ها و ابعاد شبکه اکتشاف و فواصل نقاط اندازه گیری داده های گرانی وجود دارند که چگونگی تعیین آن ها معلوم نمی باشد. علاوه بر این، توانمندی این روش در شناسایی تله های هیدروکربوری مرتبط با گنبدهای نمکی دو و سه بعدی مورد آزمون قرار نگرفته است. به همین دلیل بررسی و تعیین بهینه پارامترهای فوق و در کنار آن تعیین شاخصی برای شناسایی نفتگیرهای مرتبط با گنبد نمکی که حاوی هیدروکربور بوده همراه با ارائه الگوریتم محاسبه گرادیان کل نرمال دو بعدی و همچنین ارائه روش جدیدی برای محاسبه مقادیر گرادیان کل نرمال سه بعدی جزو اهداف اصلی مطالعه حاضر است. به منظور نیل به اهداف فوق، ابتدا مدل های مختلفی که تداعی کننده تله های نفتی با ساختارهای تاقدیسی و گنبد نمکی بودند، طراحی شدند. سپس با تهیه الگوریتم محاسبه اثر گرانی آن ها، برنامه های کامپیوتری مورد نیاز در محیط نرم افزار matlab کد نویسی گردید. در ادامه با لحاظ پارامترهای مورد نظر، الگوریتم و برنامه محاسبه گرادیان کل نرمال دو بعدی تهیه شد و عملکرد آن ها با داده های مختلف مصنوعی و واقعی بررسی شد. با توجه به سه بعدی بودن بسیاری از ساختارهای زمین شناسی مرتبط با تله های هیدروکربوری سعی گردید تا با بهره گیری از سری فوریه دوگانه روش جدیدی برای محاسبه گرادیان کل نرمال سه بعدی ارائه شود و عملکرد آن با داده های مصنوعی و واقعی گرانی و مغناطیسی و دیگر روش های شبه سه بعدی مورد مقایسه قرار گیرد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که مقادیر گرادیان کل نرمال آنومالی ها به تعداد بهینه جملات هارمونیک جهت محاسبه ضرایب سری فوریه وابسته است. تعیین این پارامتر تاکنون براساس داده های تکمیلی اکتشافی و به روش سعی و خطا انجام می شده است. در این رساله روش جدیدی بنام بیشینه نسبی مقدار گرادیان کل نرمال به صورت تابعی از تعداد جملات هارمونیک ارائه شد که بدون نیاز به داده های اضافی این پارامتر را تعیین می کند. با لحاظ نمودن چنین مقداری برای محاسبه مقادیر گرادیان کل نرمال هر پروفیل و ترسیم مقاطع مربوط و با شناسایی محل بیشینه یا کمینه آن ها، می توان موقعیت افقی و عمق توده های آنومال را با دقت مناسبی تعیین کرد. از دیگر عوامل موثر روی مقادیر گرادیان کل نرمال توان تابع هموارساز لانکزوس است که به منظور حذف و تعدیل اثرات نوفه موجود در داد ه ها مورد استفاده قرار می گیرد. با مدل سازی های انجام شده در این تحقیق مشخص شد که عدد 2 و یا 3 برای این پارامتر می تواند مناسب ترین جواب را برای تعیین و تخمین عمق ارائه نماید. نتایج مدل سازی های صورت گرفته روی داده ها نشان می دهد که برای کسب جواب های دقیق تر از محل و عمق توده آنومال، مناسب ترین طول پروفیل اکتشافی داده های گرانی بایستی حداقل 13 برابر عمق قرارگیری جسم یا توده آنومال مورد اکتشاف باشد. همچنین فاصله بهینه نقاط اندازه گیری داده های میدان پتانسیل روی پروفیل برای کسب نتیجه مناسب باید به اندازه نصف تا عرض کامل گسترش افقی جسم آنومال مدفون تعیین شود. همچنین نشان داده شد که بزرگی مقدار اختلاف چگالی تاثیری در تعداد جملات هارمونیک و موقعیت منحنی های بسته کمینه و بیشینه روی مقاطع گرادیان کل نرمال ندارد. بنابراین اگر بتوان مقدار اختلاف چگالی ناشی از اجسام آنومال را اندازه گیری نمود با این روش می توان موقعیت آن ها را آشکار نمود. همان طور که انتظار می رود شکل اجسام کاملاً در تعداد بهینه جملات هارمونیک و موقعیت منحنی های بسته بیشینه یا کمینه گرادیان کل نرمال موثر است. از مزیت های اصلی روش گرادیان کل نرمال نسبت به سایر روش های شناسایی و تفسیر آنومالی گرانی، تفکیک تله های حاوی هیدروکربور از تله های خشک می باشد. نتایج حاصل از بررسی های صورت گرفته در این کار تحقیقی نشان می دهد که موقعیت و عمق ساختارهای گنبد نمکی مرتبط با منابع هیدروکربوری همانند تله های تاقدیسی حاوی هیدروکربور روی مقاطع گرادیان کل نرمال دو بعدی با منحنی های بسته کمینه ای مشخص می شود که توسط منحنی های بیشینه محصور شده است و یا اینکه در نقشه های تهیه شده گرادیان کل نرمال سه بعدی برای اعماق مختلف، تله های سه بعدی حاوی هیدروکربور بصورت منحنی های بسته کمینه محصور با منحنی های بیشینه نمایان می گردند. بنابراین وجود منحنی های بسته با مقادیر کمینه گرادیان کل نرمال آنومالی های گرانی شاخصی برای اکتشاف آنومالی های چگالی وابسته به مخازن احتمالی نفت و گاز تعیین می شود. با توجه به سه بعدی بودن غالب تله های حاوی مواد هیدروکربوری سعی شد تا ضمن توسعه روابط ریاضی مربوط و همچنین بهره گیری از سری های فوریه دو بعدی، روش جدیدی برای محاسبه گرادیان کل نرمال سه بعدی ارائه شود. در ادامه به منظور اعتبار سنجی روش دو بعدی با لحاظ پارامترهای بهینه و همچنین بررسی قابلیت های روش جدید گرادیان کل نرمال سه بعدی معرفی شده در اکتشاف منابع هیدروکربوری مرتبط با تله های تاقدیسی و گنبد نمکی شکل و همچنین منابع معدنی، این روش روی چندین مجموعه داده واقعی گرانی و مغناطیسی بکار گرفته شد. استفاده از این روش برای تفسیر و مدل سازی داده های واقعی فوق الذکر حاکی از توانمندی بالای آن در شناسایی موقعیت افقی و عمقی تله های حاوی مواد هیدروکربوری و یا توده های معدنی است. علاوه بر آن نتایج حاصل از این روش انطباق خوبی با نتایج حاصل از داده های حفاری منابع عمیق هیدروکربوری مرتبط با نفتگیرهای تاقدیسی و گنبد نمکی دو و سه بعدی دارد. همچنین نتایج مطالعه نشان می دهد که روش گرادیان کل نرمال سه بعدی به علت استفاده همزمان سری فوریه در دو جهت x-y نتایج مناسب تری نسبت به گرادیان کل نرمال دو بعدی و سایر روش های شبه سه بعدی ارائه می نماید. بنابراین از این روش می توان در تفکیک ساختارهای حاوی هیدروکربور، انتخاب محل حفر و عمق چاه های اکتشافی و همچنین جهت برنامه ریزی برای فعالیت های اکتشافی بیشتر استفاده نمود.