تخلخل گاز
تخلخل گازی در حضور هجوم سیال چاه به مخزن (نفوذ سیال حفاری به مخزن)

فرایند تخمین تخلخل واقعی در ناحیه گاز به استفاده مناسب از دو لاگ تخلخل متکی است. وجود سیال حفاری در فرایند کار پیچیدگی ایجاد می‌کند. سیال حفاری تمایل دارد گاز موجود در سازند را تحت فشار قرار داده و جایگزین آن شود. با ورود سیال حفاری، ابزار نوترونی تعداد بیشتری اتم هیدروژن را حس می‌کند و برآوردی از تخلخل ارائه می‌دهد که نسبت به زمانی که فقط گاز وجود داشت، بالاتر است. در مقابل، برای ابزار چگالی، اثر معکوس رخ می‌دهد. افزایش مقدار آب در نزدیک سازند (نزدیکی محل حفاری)، به عبارت دیگر افزایش تعداد الکترون‌ها، توسط الگوریتم ابزار چگالی به عنوان چگالی بالاتر تفسیر می‌شود که منجر به برآورد تخلخل پایین‌تر می‌گردد. نتیجه این است که جدایی بین دو منحنی با افزایش عمق شعاعی جبهه تهاجم شروع به ناپدید شدن می‌کند. سرعتی که دو لاگ تخلخل به تخلخل واقعی نزدیک می‌شوند به حساسیت شعاعی آنها و عمق بررسی‌های مربوطه آنها بستگی دارد.
با نفوذ بیشتر سیال حفاری به داخل مخزن، اندازه‌گیری‌های تخلخل توسط ابزارهای نوترونی و چگالی به تخلخل واقعی نزدیک‌تر می‌شوند. برای تهاجم کم‌عمق، پاسخ ابزارها میانگین وزنی حفره‌های نزدیک و دور از محل تهاجم را در نظر می‌گیرد. نتیجه این امر کاهش پدیده «کراس‌اور» است. در تهاجم عمیق (نفوذ فراتر از عمق کاوش هر دو ابزار)، نشانه کراس‌اور ناپدید می‌شود و این دو لاگ دیگر قادر به تشخیص وجود گاز نخواهند بود.
یکی از پیچیدگی‌های اصلی در به دست آوردن تخلخل دقیق در حضور نفوذ کم عمق، این واقعیت است که ابزارهای چاهپایه نوترونی و چگالی معمولاً دارای DOI (شعاع عمق نفوذ) متفاوتی هستند. به خوبی شناخته شده است که DOI 50% ابزار تخلخل نوترونی حرارتی بسته به تخلخل و اشباع گاز سازند و 50% DOI ابزار چگالی حدود ۵ تا ۸ سانتی‌متر است.
زمانی که جبهه نفوذ (ناحیه تحت تأثیر سیال حفاری) بیشتر از ۳۰ سانتی‌متر باشد، هر دو ابزار تنها سازندهای پر از آب را می‌بینند و دو برآورد تخلخل با هم مطابقت داشته و تخلخل واقعی را نشان می‌دهند.
هنگامی که جبهه نفوذ کمتر از ۳۰ سانتی‌متر ولی بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر باشد، ابزار چگالی فقط سازند نفوذی را می‌بیند در حالی که ابزار نوترونی به هر دو ناحیه نفوذی و غیرنفوذی حساس است. در این شرایط، برآورد تخلخل چگالی مقدار واقعی است، در حالی که برآورد تخلخل نوترونی همچنان پایین است.
در عمق نفوذ کمتر از ۱۵ سانتی‌متر، هر دو ابزار به هر دو ناحیه نفوذی و غیرنفوذی حساس هستند؛ بنابراین، برای محدوده خاصی از عمق نفوذ، تعیین دقیق تخلخل سازند بسیار دشوار می‌شود.
بدون دانستن عمق جبهه نفوذ، تعیین تخلخل در محدوده نفوذ میانی عملاً غیرممکن می‌شود. با این حال، تکنیک‌های ترسیم منحنی متقاطع (کراس پلات) بر ترکیبی از داده‌های نوترونی و چگالی تکیه می‌کنند که می‌توانند با عمق خاصی از جبهه نفوذ هماهنگ شوند. به عنوان مثال، معادله رایج میانگین مربعات ریشه (RMSE) برای مخازن گازی:
φformation = ((φDensity2 +φNeutron2)/2)0.5 (1)
با نبود دانش دقیق از عمق جبهه نفوذ، تعیین تخلخل در محدوده نفوذ میانی عملاً غیرممکن می‌شود. با این حال، تکنیک‌های ترسیم منحنی متقاطع (کراس پلات) بر اساس ترکیبی از داده‌های نوترونی و چگالی عمل می‌کنند که می‌توان آنها را برای عمق خاصی از جبهه نفوذ تنظیم کرد. به عنوان مثال، معادله رایج میانگین مربعات ریشه (RMS) برای مخازن گازی، برآوردهای دقیقی از تخلخل را برای هر نفوذ کم عمق در حدود ۲٫۵ سانتی‌متر ارائه می‌دهد، اما برای نفوذ ۱۰ سانتی‌متری می‌تواند تا ۵ واحد درصد کمتر از مقدار واقعی باشد. میانگین حسابی ساده ای که هنوز توسط بسیاری از تحلیلگران چاهپایه استفاده می‌شود، خطاهای حتی بزرگتری را به همراه دارد.
تکنیک‌های چند متغیره (Multivariate) می‌توانند به‌طور کلی پاسخ‌های چگالی و نوترون را برای هر قطر نفوذ به درستی مدل کنند. با این حال، از آنجایی که این قطر به ندرت شناخته شده است، روال رایج این است که فرض کنیم هیچ نفوذی وجود ندارد. در چنین مواردی، تخلخل و حجم گاز تنها برای نفوذ بسیار کم عمق یا بدون نفوذ به درستی قابل حصول هستند.
تلاش‌های اخیر برای به دست آوردن برآوردهای بهتر تخلخل در چنین شرایطی گزارش شده است. این تلاش‌ها نشان می‌دهد که استفاده از ابزار تخلخل نوترونی که دارای DOI مشابه ابزار چگالی باشد، می‌تواند ارزیابی تخلخل در مخازن گازی را ساده کند. با این حال، همان‌طور که قبلاً ذکر شد، در یک ناحیه پر از گاز با نفوذ جزئی، خطای بزرگی در تعیین تخلخل واقعی با استفاده از اندازه‌گیری چگالی یا نوترونی وجود دارد؛ بنابراین، برای تعیین تخلخل واقعی در عمق نفوذ ناشناخته سازند با استفاده از تخلخل‌های چگالی و نوترونی اندازه‌گیری شده در یک زون گازی یا زون با اشباع نسبی گاز، به روشی نیاز است.
بهترین برآورد برای تخلخل مخزن گازی، به خصوص در حضور نفوذ، با ترکیب خطی از اندازه‌گیری‌های چگالی و نوترونی و با استفاده از یک ضریب تصحیح گاز (A) به دست می‌آید.
φformation =A*φdensity +(1-A)*φneutron/A (2)
این روش، برآوردی بسیار دقیق‌تر از تخلخل واقعی سازند را در حضور گاز، به خصوص در سازندهایی که تحت تأثیر سیال حفاری از چاه قرار نگرفته‌اند، ارائه می‌دهد.
Porosity of stone