مقدمه

مغزه های سازند داده های ضروری را برای اکتشاف، ارزیابی و تولید مخازن نفت و گاز فراهم می کنند. نمونه‌های سنگ‌ به زمین‌شناس ها اجازه بررسی شواهدی از وجود هیدروکربن را ارائه می دهند. اپراتورها می توانند سیستم های منفذی را در سنگ مشخص کنند و رفتار مخزن را برای بهینه سازی تولید بر اساس تجزیه و تحلیل تخلخل، نفوذپذیری، اشباع سیال، چگالی دانه، لیتولوژی و بافت مدل کنند. این تجزیه و تحلیل ها در آزمایشگاه در سراسر جهان انجام می شود. قبل از رسیدن نمونه ها به آزمایشگاه، ابتدا باید مغزه ها از سازندهای زیر سطح زمین استخراج شوند. فرآیند مغزه‌گیری (به‌دست آوردن نمونه‌های سازند) به دو روش انجام می‌شود. روش اول مغزه گیری معمولی است که در حین حفاری منطقه مورد نظر انجام می شود. روش دوم پس از حفاری آن ناحیه، مغزه گیری دیواره کناری انجام می شود. هر روش نمونه‌های سنگی متفاوتی را به دست می‌ آورد و هر کدام به استراتژی، مراحل و تجهیزات مغزه‌گیری خاص خود نیاز دارد.

مغزه گیری معمولی

مغزه های معمولی که به عنوان مغزه کامل نیز شناخته می‌شوند، بخش‌های پیوسته‌ای از سنگ هستند که در فرآیندی شبیه به حفاری معمولی استخراج می‌شوند. در این عملیات عمدتاً نوع مته مورد استفاده متفاوت است: در مغزه گیری به جای یک مته معمولی از یک مته توخالی و محفظه مغزه گیری در مجموعه ته چاه (BHA) استفاده می کنند.

روش مغزه گیری معمولی

در حالی که سطح مته برای خرد کردن سنگ طراحی شده است، وجه حلقوی مته برای مغزه گیری از یک طرح برش ثابت استفاده می کند که مرکز چاه را دست نخورده باقی می گذارد. این مته توخالی یک مغزه استوانه‌ای شکل را ایجاد می‌کند که از وسط مته می‌گذرد تا در یک کیسینگ در داخل BHA نگه داشته شود. در طول عملیات مغزه‌گیری معمولی، اپراتور ابتدا چاه را با استفاده از یک مته معمولی و رشته حفاری تا منطقه مورد نظر حفر می‌کند. زمین شناس زمان عملیات مغزه گیری را مشخص می کند. زمان این تصمیم بسیار مهم است زیرا اگر مغزه‌گیری خیلی زود شروع شود، اپراتور وقت دکل را برای بدست آوردن مغزه غیر ضروری بالای منطقه مورد نظر تلف می‌کند. اگر مغزه گیری خیلی دیر شروع شود، مته قبلاً به منطقه نفوذ کرده و احتمالاً مهم ترین بخش سازند را از دست خواهد داد.

برای خرید مته مغزه گیری کلیک کنید

هنگامی که زمین شناس دستور شروع مغزه گیری را می دهد، مته مغزه را از سوراخ بیرون می کشد و خدمه حفاری BHA حفاری مته را با یک محفظه مغزه تعویض می کنند. مته توخالی سنگ را خرد می کند و یک مته استوانه ای از سنگ در مرکز آن باقی می گذارد. محفظه مغزه از یک محفظه داخلی و خارجی و یک گیره مغزه تشکیل شده است. این محفظه ها به یک چرخ گردان متصل می شوند که لوله داخلی را قادر می سازد ثابت بماند در حالی که محفظه بیرونی با مغزه می چرخد. سیال حفاری می تواند بین محفظه های داخلی و خارجی گردش کند. گیره از لغزش مغزه در حفره توخالی در هنگام بازیابی مغزه BHA به سطح جلوگیری می کند. مغزه ها معمولاً از 4.45 تا 13.34 سانتی متر (1.75 تا 5.25 اینچ) متغیر هستند. هنگامی که محفظه مغزه پر است، گروه حفاری رشته حفاری را به سطح می کشند و محفظه های مغزه را بازیابی می کنند. کیسینگ فلزی معمولاً به قطعات بریده می شود و در هر انتها برای ارسال به آزمایشگاه آنالیز مغزه بسته بندی می شود. بسته به اهداف مغزه‌گیری و محدودیت‌های هزینه، برخی از سرمایه‌گذارهای E&P ممکن است مغزه گیری معمولی را غیرضروری بدانند. در چنین مواردی، اپراتور ممکن است به روشی جایگزین برای نمونه برداری از سازند روی آورد.

مغزه گیری دیواره جانبی

مغزه‌های دیواره جانبی (SWC)، ممکن است جایگزین مقرون به صرفه‌ای برای مغزه ه‌های معمولی باشند. SWC ها معمولاً توسط ابزارهای سیمی به دست می آیند و با یک فرود می تواند SWC ها را از چندین منطقه مورد نظر بگیرد. پس از اینکه حفاری به نقطه کیسینگ یا به عمق کل حفاری (TD) رسید، لوله حفاری از چاه بیرون کشیده می‌شود و قبل از تنظیم کیسینگ، وارد می‌شود. دستگاه‌های مغزه‌گیری دیواره‌های جانبی از سطح کنترل می‌شوند و می‌توانند نمونه‌ها را از کناره چاه تا عمق انتخابی استخراج کنند.

برای خرید ابزار مغزه گیری کلیک کنید

پتروفیزیکدانان از SWCها برای به دست آوردن خواص تجربی پتروفیزیکی و ژئوفیزیکی استفاده می کنند. مغزه‌های دیواره جانبی همچنین ابزاری جایگزین برای پتروفیزیکدانان ارائه می‌دهند تا داده‌های اصلی را در صورت شکست عملیات مغزه‌گیری معمولی به دست آورند. با این حال، به دلیل اندازه کوچک آنها نسبت به مغزه های معمولی، SWC های گرفته شده از یک سازند ناهمگن ممکن است خواصی نداشته باشند که نماینده سازند در مقیاس مخزن باشد. سنگی که SWC از آن گرفته شده است نیز ممکن است فاقد ویژگی‌های حیاتی باشد که زمین‌شناسان برای تجزیه و تحلیل مخزن به آن نیاز دارند.

دو نوع از دستگاه های مغزه گیری دیواره جانبی: پرکاشن و چرخشی. یک ابزار کوبه ای یا تفنگی که دارای لوله های مغزه گیر است که بر روی یک حامل نصب شده است. دومین دستگاه یک ابزار مغزه گیری دوار است. از بین دو روش، مغزه گیری کوبه ای رایج تر است. با این حال، در برخی از محیط‌ها، به‌ویژه مخازن با سنگ‌های سخت و اکتشافات در آب‌های عمیق، پتروفیزیک‌دانان ابزارهای مغزه گیری چرخشی را ترجیح می دهند.

تفنگ‌های مغزه گیر SWC طولی حدود 2.86 تا 4.45 سانتی‌متر [1.125 تا 1.75 اینچ] و قطری حدود 1.75 تا 2.54 سانتی‌متر [0.688 تا 1 اینچ] دارند. هر محفظه مغزه (گلوله)، پس از قرار گرفتن ابزار در عمق مورد نظر، به صورت متوالی با فرمان از سطح شلیک می شود. گلوله ها به وسیله کابل های فولادی انعطاف پذیر به بدنه تفنگ متصل هستند که استخراج مغزه ها از دیواره جانبی را تسهیل می کند. پس از شلیک گلوله ها، اسلحه به سطح کشیده می‌شود، جایی که متخصصان از یک پیستون برای فشار دادن هر نمونه از محفظه آن به داخل یک بطری نمونه استفاده می‌کنند. بطری ها مهر و موم شده و با عمق نمونه علامت گذاری می شوند و سپس در جعبه بسته بندی می شوند و برای تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه منتقل می گردند. برای ابزارهای مغزه‌گیری چرخشی دیواره جانبی از مته‌هایی با نوک الماس استفاده می‌کنند که مدل های کوچک شده مورد استفاده در عملیات مغزه‌گیری معمولی هستند.