GÜNEYDOĞU TÜRKİYE’DEKİ DADAŞ ŞEYLİNİN JEOMEKANİK ÖZELLİKLERİNE GÖRE ÇATLATILABİLİRLİK DEĞERLENDİRMESİ

Date

2023-09-28

Author

Cihaner, Oğuz
Yıldırım, Betül

Metadata

Show full item record

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Item Usage Stats

125
views

0
downloads

Cite This

Ankonvansiyonel (geleneksel olmayan) bir şeyl rezervuar sisteminde, kaynak kayaç, rezervuar kayaç ve örtü kayaç, aynı şeyl formasyonu tarafından temsil edilir. Şeyl rezervuarları, ultra düşük geçirgenliğe sahip son derece heterojen yapıları nedeniyle zayıf bir doğal üretkenliğe sahiptir. Bu nedenle, şeyl petrol/gaz kuyularının ezici bir çoğunluğu, çok aşamalı hidrolik çatlatma ile birlikte yatay sondaj teknolojilerine ihtiyaç duymaktadır. Yatay kuyuların hidrolik çatlatılması, uyarılmış rezervuar hacmini artırmak için son 25 yıldır dünya genelinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Bir şeyl rezervuarının birincil ve sürekli üretkenliği büyük ölçüde jeomekanik parametrelere bağlıdır. Ankonvansiyonel rezervuar jeomekaniğinde en kritik parametre olarak ifade edilen çatlatılabilirlik, en basit haliyle, bir formasyonun etkili bir şekilde kırılma/çatlama kabiliyetinin derecesi olarak tanımlanabilir. Buna göre çatlatılabilirlik indeksi (Çİ) terimi, kayaçların kırılma/çatlama eğilimini matematiksel olarak hesaplamak için teorik bir ölçüt olarak kullanılabilir. Hidrolik çatlatma (HÇ) operasyonları için Çİ, bir formasyonun çatlakları başlatma ve yayma eğilimini ve karmaşık kırılma ağı sistemleri oluşturma yeteneğini yansıtabilir. Sonuç olarak, geleneksel olmayan rezervuarlar için çatlatılabilirlik, tatlı noktaların ve kırılma bariyerlerinin karakterizasyonunda ve HÇ optimizasyonunda çok önemli bir rol oynar.Bu çalışma, temel olarak Dadaş şeylinin çatlatılabilirlik indeksini (Çİ) kırılganlık indeksinin (Kİ), kırılma tokluğunun (KI-II), minimum yatay gerilmenin (σh) ve diferansiyel yatay gerilmenin (Δσ) bir fonksiyonu olarak hesaplamayı amaçlamaktadır. Bu amaç doğrultusunda, Young modülü (E), Poisson katsayısı (ν), jeolojik asal gerilmeler, diferansiyel yatay gerilme (DYG, Δσ), kırılma toklukları (Kıc and Kııc), serbest basınç dayanımı (UCS), çekme dayanımı (To), iç sürtünme açısı (𝜑) ve kohezyon (C) gibi önemli mekanik kayaç özelliklerini elde etmek amacıyla, öncelikle Çalıktepe-2 kuyusunun mevcut logları (gama-ışını logu, sonik DT logu ve özkütle logu) üzerinde bir sayısallaştırma çalışması yapılmıştır. Akabinde bu jeomekanik parametreler, çatlatılabilirliği deterministik ve olasılıksal açılardan değerlendirmek için kullanılmıştır. Bu bağlamda, Rickman v.d. modeli (2008), Yuan v.d. modeli (2017), Dou v.d. modeli (2022) ve bu çalışmada yeni önerilen model (2023) olmak üzere dört çatlatılabilirlik modeli uygulanmıştır. Dou v.d. modelinin değiştirilmesiyle elde edilen bu yeni çatlatılabilirlik modeli, mekanik kırılganlık indeksini (Kİmek), mod-I ve mod-II kırılma tokluğunu (KIC & KIIC), minimum yatay gerilimi (σh) ve DYG'yi (Δσ) içerir.Yukarıda belirtilen hedeflere ulaşmak için, çalışılan tüm modellerden deterministik olarak tahmin edilen Çİ sonuçları incelenerek Marcellus şeyli ile Dadaş şeyli arasında karşılaştırmalı bir analiz yapıldı. Ek olarak, Çİ ve Kİmek arasındaki korelasyonu gözlemlemek ve ABD'nin verimli şeyl rezervuarlarında uygulanan başarılı HÇ performanslarını doğrulamak için, Önerilen model kullanılarak diğer bazı şeyl formasyonlarının (Barnett, Haynesville, Bakken ve Eagle Ford) Çİ değerleri elde edildi. Stokastik süreçte, öncelikle Çİ için olasılıksal risk analizi gerçekleştirmek amacıyla 10,000 iterasyonlu Monte Carlo simülasyonu uygulandı. Daha sonra, incelenen tüm çatlatılabilirlik modelleri için, çatlatılabilirlik bileşenlerinin çıktı verisi (FI) üzerindeki etkisi, kasırga grafiği ve örümcek grafiği kullanılarak duyarlılık analizi ile incelenmiş ve buna göre her model için kritik girdi parametreleri belirlenmiştir. Son olarak Dadaş şeylinin tüm Çİ sonuçları deterministik yöntem ile stokastik yöntemi karşılaştırmak amacıyla bir bütün olarak analiz edildi.İlginç bir şekilde, Rickman v.d. modelinden (normalize edilmiş Young modülü (E) ve Poisson katsayısına (ν) bağlı olan) elde edilen Çİ değerlerinin Yuan v.d. modelindeki (normalize edilmiş Young modülü (E) ve Poisson katsayısına (ν), mod-I ve mod-II kırılma tokluklarına (Kıc and Kııc) ve minimum yatay gerilmeye (σh) bağlı olan) Çİ değerlerine önemli ölçüde yakın olduğu gözlemlenmiştir. Öte yandan Dou v.d. modelinin ve Önerilen modelin değerlerinin diğer iki modelden açıkça daha büyük olduğu analiz edilmiştir. Buna göre, bu sonuç Dadaş şeylinin çatlatılabilirliği üzerinde DYG'nin (Δσ) güçlü bir etkiye sahip olduğunu yansıtabilir. Ayrıca, Önerilen modelin sonuçlarının Dou v.d. modelindeki sonuçlara oldukça yakın olduğu bulunmuştur. Bu bakış açısından hareketle, Dadaş şeylinin Çİ değerlendirmesinde mod-II kırılma tokluğunun (KIIC) gözle görülür fakat küçük bir rol oynadığı söylenebilir. KIIC'nun Çİ üzerindeki etkisinin düşük olması, çatlakların başlaması ve ilerlemesinin kayma kırıklarından ziyade çekme kırıklarıyla daha fazla ilişkili olmasına bağlanabilir. Yukarıda bahsedilen tüm bu bulgular, Önerilen modelin, özellikle doğrultu atımlı (SS) faylanma ve ters faylanma (RF) ortamlarında bulunan şeyl rezervuarlarının çatlatılabilirlik değerlendirmesinde diferansiyel yatay gerilmenin ve mod-II kırılma tokluğunun önemini vurguladığını göstermektedir.Marcellus şeylinin nispeten yüksek deterministik Çİ sonuçları, bu formasyonda uygulanan başarılı hidrolik çatlatma (HÇ) operasyonlarını destekleyici bir argüman olarak kullanılabilir. Karşılaştırmalı olarak bakıldığında, Marcellus şeyli, incelenen tüm modellerde (özellikle Rickman v.d. modelinde ve Yuan v.d. modelinde) Dadaş-I şeyline göre daha yüksek Çİ değerlerine sahiptir. Bu durum, Marcellus şeylinin Dadaş-I şeyline göre çok daha cazip bir jeomekanik yapıya sahip olmasıyla açıklanabilir. Öte yandan, Marcellus şeylinin deterministik Çİ sonuçları Dou v.d. modeli ve Önerilen model için Dadaş-I şeylinin değerlerine yakın değerler göstermiştir. Bu çalışmada ayrıca ABD'de incelenen tüm formasyonların Kİ değerleri nispeten büyük olmasa da Önerilen modele göre yüksek derecede çatlatılabilir olarak derecelendirildiği gözlenmiştir. Böylece, Dou v.d. çatlatılabilirlik modeli Önerilen model ile doğrulanmıştır. Ek olarak, Dadaş şeylinin Çİ ve Kİmek açısından Barnett şeyli ve Haynesville şeyli ile benzer eğilim gösterdiği bulunmuştur. Sonuçlar ayrıca Çİ ve Kİ arasında her zaman pozitif bir korelasyon olmadığını göstermiştir.Özetle, Rickman v.d. modeli ile Yuan v.d. modeline göre Dadaş şeylinin düşük seviyeli çatlatılabilir bir formasyon olduğu ve bu formasyondan etkin bir HÇ performansı elde etmenin zor olduğu tespit edilmiştir. Ancak Rickman v.d. modeli FI denkleminde yalnızca mekanik kırılganlığı içermektedir. Yuan v.d. modelinin güvenilirlik derecesi, çatlatılabilirlik denkleminde DYG'nin bulunmaması ve bu model ile Rickman v.d. modeli arasında yakın Çİ değerlerinin gözlenmesi nedeniyle tartışmaya açıktır. Öte yandan, Dou v.d. modeli ve Önerilen model, Dadaş şeylinde HÇ'nın etkili bir şekilde uygulanma olasılığının ve karmaşık kırılma ağları elde etme eğiliminin yüksek olduğunu göstermiştir. Ayrıca L2 bölgesi diğer tüm bölgelere göre kıyasla daha elverişli petrofiziksel, jeokimyasal (rezervuar kalitesi açısından) ve jeomekanik (tamamlama kalitesi açısından) özelliklere sahiptir. Bu açıdan bakıldığında Dadaş şeylinin HÇ ile etkin bir şekilde uyarılması konusunda en olası ideal seçeneğin L2 bölgesi olduğu sonucuna varılmıştır.Yukarıdaki bulguların ışığında, Önerilen model, bir HÇ operasyonundaki tatlı noktaları belirlemek için alternatif bir Çİ yöntemi olarak sunulabilir; ancak bu çalışmanın sonuçlarının deneysel veriler ve sayısal modellemelerle genişletilmesi gerekmektedir. Gelecekte bu araştırmanın, Türkiye'nin öncü geleneksel olmayan şeyl kaynaklarının HÇ optimizasyonunda jeomekanik bir referans noktası olarak hizmet etmesi beklenmektedir.

URI

https://www.ipetgas.org/IPETGAS-K%C4%B0TAP.pdf
https://hdl.handle.net/11511/106123

Collections

Department of Petroleum and Natural Gas Engineering, Conference / Seminar