نشریه زمین شناسی مهندسی

تعیین تنش‌های برجا و بررسی پتانسیل فعالیت مجدد شکستگی ها و گسل ها جهت تزریق CO2 برای ازدیاد برداشت نفت در میدان نفتی گچساران

غلامرضا لشکری پور

تزریق CO₂ در سازندهای زمین شناسی، مانند مخازن تخلیه شده نفت و گاز، علاوه بر مزیت های زیست محیطی یکی از روش های مؤثر ازدیاد برداشت نفت به عنوان ازدیاد برداشت ثالثیه است. وجود مخازن دارای افت فشار و نیازمند به تزریق گاز در جنوب غرب ایران از یک طرف و داشتن اثرات فنی و زیست محیطی از طرف دیگر سبب ایجاد پتانسیل مناسبی جهت تزریق گاز CO₂ برای ازدیاد برداشت در این منطقه شده است. برای انجام یک پروژه تزریق CO₂، در اولین گام، یک ارزیابی از وضعیت فشار منفذی مخزن، مقادیر و جهت گیری تنش های برجا و وضعیت شکستگی ها و گسل ها مورد نیاز است. در این پژوهش، ابتدا فشار منفذی بر اساس روش ایتون تغییر یافته^{^[1]}برای 47 چاه برآورد و با داده های آزمون مجدد سازند^{^[2]} و فشار گل اعتبارسنجی شد. مقادیر تنش های برجا برای 47 چاه در طول میدان گچساران، با استفاده از روابط پوروالاستیک، تخمین زده و با استفاده از داده های آزمون های نشت و نشت تمدید یافته^{^[3]} اعتبارسنجی شد. سپس جهت گیری تنش های برجای افقی و شکستگی ها بر استفاده نگاره های تصویری بررسی شد. رژیم تنش در میدان بررسی شده نرمال تعیین شد. در نهایت با استفاده تئوری گسل در حالت تنش بحرانی وضعیت شکستگی ها و گسل ها از نظر فعالیت هیدرولیکی و مکانیکی ارزیابی شد. در این بررسی گسل های شمارۀ 15، 6، 10 و 2 به ترتیب مستعدترین گسل ها برای فعالیت مجدد در طی تزریق CO₂ بودند.

[1]. Modified Eaton

[2]. Repeat Formation Test (RFT)

[3]. Leak of Test (LOT) and Extended Leak of Test (XLOT)

اثر کیفیت مایع مستغرق‌کننده بر خواص یک خاک متورم‌شونده در چرخه‌های تر و خشک

علی رئیسی استبرق

در این پژوهش، اثر مایع های مستغرق کننده آب مقطر و محلول های حاوی غلظت های 10 و 20 درصد گلیسرول بر خواص تورمی یک خاک متورم شونده تحت سربار ثابت، با اجرای چرخه های تر و خشک بررسی می شود. نمونه های خاک متراکم شده به روش تراکم استاتیکی تهیه شد. چرخه های تر و خشک با استغراق نمونه ها با آب مقطر و محلول های 10 و 20 درصد گلیسرول در دستگاه تحکیم اصلاح شده تحت سربار 10 کیلوپاسکال صورت پذیرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد استفاده از محلول های گلیسرول باعث کاهش تعداد چرخه ها و رسیدن به حالت تعادل در زمان کوتاه تر در مقایسه با آب مقطر می شود به طوری که این روند به غلظت گلیسرول بستگی دارد. نتایج تغییرات نسبت تخلخل در مقابل درصد رطوبت، بیا ن گر به تعادل رسیدن پدیده پسماند با افزایش تعداد چرخه ها است. مسیرهای تورمی-انقباضی عموماً به صورت S است و بیش ترین تغییرشکل خاک بین خطوط اشباع 40 و 80 درصد رخ می دهد.

بررسی‌های آزمایشگاهی با روش ABA اصلاح شده برای ارزیابی پتانسیل تولید آلودگی از باطله‌های ذخایر سولفیدی با میزبان کربناته و مقایسه با رویکرد کانی‌شناسی

ابوالقاسم کامکار روحانی

از اصلی ترین مشکلات در ارتباط با باطله های معدنی، بحث تشکیل پساب های معدنی به صورت اسیدی تا قلیایی و انتقال فلزات سمی در مناطق پایین دست است. بنابراین ارزیابی پتانسیل آلودگی این نوع باطله ها امری پر واضح است. پژوهش حاضر با هدف پایش غلظت فلزات سنگین و ارزیابی پتانسیل تولید یا خنثی سازی آلودگی در باطله های سرب و روی تیپ سولفیدی با میزبان کربناتی در معدن انگوران است. در این راستا، تعداد 47 نمونه از بخش های مختلف سطح دمپ باطله برداشت و غلظت عناصر S، Ca و Mg و هم چنین فلزات سنگین مانند As، Cd، Cr، Cu، Ni، Pb و Zn به وسیلۀ روش ICP-MS تجزیه شد. از شاخص آلودگی به منظور پهنه ندی ریسک آلودگی کل فلزات سنگین استفاده شد و سپس از روش استاتیکی اسید- باز اصلاح شده برای ارزیابی پتانسیل آلودگی استفاده و نتایج با روش کریجینگ مدل سازی شد. با توجه به مقادیر کم سولفور کل (کم تر از 1%)، تمام نمونه ها پتانسیل خنثی سازی خالص بالایی با دامنه بین 990-49 کیلوگرم کربنات کلسیم بر تن از خود نشان دادند. به منظور تعیین منشأ خنثی سازی و تفسیر بهتر نتایج استاتیکی از روی کرد کانی شناسی (مجموع غلظت Mg+Ca) استفاده شد. نتایج روی کرد کانی شناسی با یک هم بستگی بالا (99/0R=)با روی کرد آزمایشگاهی، کانی کلسیت را به عنوان منبع اصلی خنثی ساز معرفی کرد ه منظور اعتبارسنجی نتایج، تجزیه XRD روی 4 نمونه انجام و حضور کانی کلسیت به عنوان فراوانترین و بارزترین منبع خنثی سازی تأیید شد.

تأثیر گسلش بر احتمال وقوع زمین‌لغزش‌ها، مطالعۀ موردی: زمین‌لغزش‌های منطقۀ نرگس‌چال

حجت اله صفری

زمین لغزش ها به عنوان مخاطرات طبیعی، موجب خسارات فراوانی می شوند، در بسیاری از موارد می توان با شناخت زمین شناسی مناطق مختلف، وقوع زمین لغزش ها را پیشگویی و با راهکارهای مناسب از وقوع آن جلوگیری کرد. یکی از مناطق مستعد و پرخطر از نظر زمین لغزش در البرز شرقی، منطقه نرگس چال است. در این پژوهش، به کمک روش های سنجش از دور، GIS و هم چنین مشاهدات و اندازه گیری های صحرایی اقدام به بررسی عوامل مؤثر بر زمین لغزش ها در منطقه نرگس چال شد. در این راستا هفت لایه اطلاعاتی برداری از عوامل مؤثر بر زمین لغزش تهیه شده و به مقادیر موجود در هر لایه اطلاعاتی وزن داده شده و کلاس بندی انجام شد. در نهایت با محیط نرم افزاری GIS نقشۀ پهنه بندی خطر زمین لغزش تهیه شد. نتایج حاصل از تهیه نقشۀ پهنه بندی خطر زمین لغزش نشان می دهد که الگوی فضایی بیش ترین خطرات زمین لغزش به صورت نواری پهن با امتداد شمال شرق- جنوب غربی قابل مشاهده است. نتایج حاصل از بررسی اثر شکستگی ها (به عنوان عوامل ساختاری) بر پهنه بندی خطر زمین لغزش نشان می دهد که عوامل ساختاری نظیر گسل های اصلی (و سایر شکستگی های مرتبط با آنها) به طور غیرمستقیم، با ایجاد شیب های تند، ایجاد مناطق خردشده و نامقاوم، ایجاد مناطق چشمه سار و ایجاد زلزله ها، تعیین کننده الگوی پراکنش بیش ترین خطر زمین لغزش بوده است و تأثیر زیادی بر رخ داد این بلای طبیعی داشته اند.

انتخاب متۀ حفاری بهینه با استفاده از الگوریتم‌های داده‌کاوی-مطالعۀ موردی

هادی فتاحی

انتخاب بهترین مته در شرایط پیچیده حفاری متناظر بـا آن، یکی از مهم ترین موضوعاتی است که در حوزۀ حفاری وجود دارد. زیرا با وجود این که قیمت مته 2 تا 3 درصد هزینه های تکمیل یک چاه را در بر می گیرد، اما بر 75 درصد هزینه های کلـی حفـاری به طور غیرمستقیم تأثیرگذار است. در این تحقیق به مدل سازی انتخاب مته حفاری بهینه با استفاده از چاه نمودارهای (لاگ) مختلف 7 چاه نفتی موجود در منطقه ای در ترکیه پرداخته شد. برای مدل سازی از روش های داده کاوی شامل درخت تصمیم، قوانین انجمنی، احتمال بیز، مبتنی بر تشابه و سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی استفاده شد. بدین ترتیب که از داده های شش چاه به عنوان آموزش مدل ها و داده های یک چاه دیگر به عنوان داده های آزمون برای ارزیابی صحت و دقت مدل ها استفاده شد. در نهایت نتایج مدل های مختلف در کنار یک دیگر مقایسه و تحلیل شد. نتایج نشان داد مدل ایجاد شده به وسیلۀ سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی با اختلاف معنا داری از مدل های ایجاد شده به وسیلۀ سایر روش ها کاراتر و دقیق تر است. اما بدین معنی نیست که سایر روش ها کارا نیستند بلکه تحلیل نتایج نشان می دهد دیگر روش ها نیز می توانند مدلی هرچند در کیفیتی پایین تر از مدل سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی اما سودمند و قابل اعتماد ایجاد کنند.

بررسی تأثیر چگونگی استفاده ژئوتکستایل بر به‌سازی باربری مخلوط رس- شن در لایه‌های روسازی

روزیه دبیری

هدف اصلی از این پژوهش، بررسی آزمایشگاهی تأثیر نحوۀ کاربرد ژئوتکستایل در میزان توانایی باربری خاک های مخلوط رسی و شنی منطقه ی باراندوز برای کاربرد در لایه های روسازی راه است. دراین پژوهش خاک رسی استفاده شده با خاک شنی با درصدهای (25، 50 و 75) مخلوط شده است. تأثیر ژئوتکستایل در دو حالت بررسی شد، درحالت اول به صورت لایه ای (یک لایه، دولایه و سه لایه در نمونه جای گذاری شده است) و درحالت دوم، ژئوتکستایل به صورت قطعاتی با ابعاد 1×1 و 5×5 سانتی مترمربع به طور تصادفی با درصد های وزنی 1، 2 و 3 درصد با مصالح مخلوط شده و رفتار مصالح ارزیابی شده است. برای انجام تحقیق از آزمون آزمایشگاهی نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) هر دو حالت خشک و اشباع براساس استاندارد ASTM D1883 بهره گرفته شده است. به گونه ای که طبق استاندارد سرعت بارگذاری mm/min 27/1 انتخاب شده و عدد CBR برای نفوذ پیستون به میزان 5/2 و 5 سانتی متر برآورد شده است. درحالت اشباع میزان درصد تورم در نمونه ها اندازه گیری شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که میزان بهینۀ ژئوتکستایل مورد نیاز برای مسلح کردن مصالح بررسی شده به صورت قراردادن 1 لایه در قسمت میانی و یا افزودن 1% وزنی ژئوتکستایل به ابعاد1×1 سانتی مترمربع است که این میزان در شرایطی که خاک اشباع باشد به طور چشم گیری از میزان تورم می کاهد و از آن جلوگیری می کند.

بررسی تأثیر نانوکائولینیت بر خصوصیات مقاومتی خاک لس سیلتی شهرستان کلاله (استان گلستان)

امین جمشیدی

در این پژوهش تأثیر نانوکائولینیت بر خصوصیات مقاومتی خاک لس سیلتی بررسی شده است. برای این منظور نمونه ای خاک لس سیلتی از شهرستان کلاله استان گلستان تهیه و آزمایش های مقاومت فشاری تک محوری و برش مستقیم به منظور تعیین خصوصیات مقاومتی شامل مقاومت فشاری تک محوری، مدول الاستیسیته، چسبندگی و زاویۀ اصطکاک داخلی روی آن انجام شد. آزمایش ها برای نمونۀ خاک در حالت طبیعی (بدون افزودن نانوکائولینیت) و نمونه های با 5/0، 1 و 5/1، 2، 3 و 4 درصد وزنی نانوکائولینیت انجام شد. تجزیه و تحلیل نتایج نشان می دهد که با افزایش نانوکائولیت تا 2 درصد، باعث افزایش در مقاومت فشاری تک محوری از 12/1 به 19/1 کیلوگرم بر سانتی مترمربع، مدول الاستیسیته از 89/15 به 10/18 کیلوگرم بر سانتی مترمربع و چسبندگی از 09/0 به 16/0 کیلوگرم بر سانتی مترمربع شده است. با این حال افزودن بیش از 2 درصد نانوکائولینیت باعث تغییرات محسوسی در خصوصیات مقاومتی نشده است. علاوه بر این افزایش نانوکائولینیت تأثیر محسوس افزایشی یا کاهشی روی زاویۀ اصطکاک داخلی نداشته و مقدار آن با تغییرات نانوکائولینیت تقریباً ثابت مانده است. بر اساس نتایج حاصل می توان از افزودن نانوکائولینیت تا 2 درصد وزنی برای بهبود خصوصیات مقاومتی خاک های لسی شهرستان کلاله استفاده کرد.